(57)【要約】  可視光は透過するが、近赤外光および／または紫外光を吸収するような、可視透過性光起電力デバイスが開示されている。光起電力デバイスは、透過性電極、および近赤外線または紫外線吸収の可視透過性光活性化合物、光学材料、ならびに／または緩衝材料を利用する。【選択図】図１Ａ
2020524404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視透過性基板と、
前記可視透過性基板に結合された第１の可視透過性電極と、
前記第１の可視透過性電極の上にある第２の可視透過性電極と、
前記第１の可視透過性電極と前記第２の可視透過性電極との間の第１の可視透過性活性層であって、前記第１の可視透過性活性層が、近赤外線吸収光活性化合物を含む受容体材料を含み、前記近赤外線吸収光活性化合物が、第１の最大近赤外線吸収強度および第１の最大可視吸収強度を示し、前記第１の最大近赤外線吸収強度が、前記第１の最大可視吸収強度よりも大きい、第１の可視透過性活性層と、
前記第１の可視透過性電極と前記第２の可視透過性電極との間の第２の可視透過性活性層であって、前記第２の可視透過性活性層が、近赤外での第２の最大吸収強度および第２の最大可視吸収強度を示す供与体材料を含み、前記第２の最大吸収強度が、前記第２の最大可視吸収強度よりも大きい、第２の可視透過性活性層と、を含む、可視透過性光起電力デバイス。
【請求項２】
前記供与体材料が、ホウ素−ジピロメテン化合物を含む、請求項１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項３】
前記供与体材料が、フタロシアニンまたはナフタロシアニンを含む、請求項１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項４】
前記第１の可視透過性光活性層が、前記第１の可視透過性電極に結合されているか、または、前記第１の可視透過性光活性層が、前記第２の可視透過性電極に結合されている、請求項１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項５】
前記第１の可視透過性光活性層および前記第２の可視透過性光活性層が、別個の、混合された、または部分的に混合された層に対応する、請求項１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項６】
前記受容体材料による最大近赤外吸収が、前記供与体材料による最大近赤外吸収に対して赤方偏移している、請求項１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項７】
前記受容体材料による最大近赤外吸収が、前記供与体材料による最大近赤外吸収に対して青方偏移している、請求項１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項８】
前記近赤外吸収光活性化合物が、近赤外吸収供与体受容体（近赤外ＤＡ）分子を含む、請求項１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項９】
前記近赤外ＤＡ分子が、ジシアノ−インダンジオン、ジシアノ−インダンジオン誘導体、ベンゾ−ビス−チアジアゾール、ベンゾ−ビス−チアジアゾール誘導体、ベンゾチアジアゾール、ベンゾチアジアゾール誘導体、ジケトピロロピロールジフェニルチエニルアミン、ジケトピロロピロールジフェニルチエニルアミン誘導体、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項８に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項１０】
前記近赤外ＤＡ分子が、２００ａｍｕ〜１０００ａｍｕ、３００ａｍｕ〜８００ａｍｕ、または４００ａｍｕ〜６００ａｍｕの分子量を有する、請求項９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項１１】
前記ジシアノ−インダンジオンが、式：
【化１】
2020524404.tif 000192
またはその誘導体を有し、式中、
Ｙは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、アルコキシ、アルキル、およびアリールからなる群から選択され、
各添字ｎは、独立して０、１、２、３、または４であり、
各Ｘは、Ｃ（ＣＮ）２、Ｏ、Ｓ、Ｃ（Ｏ）、およびＳＯ２からなる群から独立して選択され、
「Ａｒ」とマークされた各環は、独立して選択されたアリール基であり、
縮合パイ系架橋基は、（例えば、アリール、アルキル、ヘテロアリール、ハロなどで）非置換または置換されている、請求項９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項１２】
前記ジシアノ−インダンジオンが、式：
【化２】
2020524404.tif 000193
またはその誘導体を有し、式中、
Ｚは、独立してＨまたは以下の式を有する基であり、
【化３】
2020524404.tif 000194
式中、波線は、パイ系への接続点を表し、
Ｙは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、アルコキシ、アルキル、およびアリールからなる群から選択され、
各添字ｎは、独立して０、１、２、３、または４であり、
ｔは、１または２であり、
各Ｘは、Ｃ（ＣＮ）２、Ｏ、Ｓ、Ｃ（Ｏ）、およびＳＯ２からなる群から独立して選択され、
「Ａｒ」とマークされた各環は、独立して選択されたアリール基であり、
パイ系架橋基は、（例えば、アリール、アルキル、ヘテロアリール、ハロなどで）非置換または置換されている、請求項９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項１３】
前記ジシアノ−インダンジオンが、以下からなる群から選択される、請求項９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【化４】
2020524404.tif 000195
【請求項１４】
前記近赤外ＤＡ分子が、ジシアノ−インダンジオンまたはジシアノ−インダンジオン誘導体であり、前記供与体材料が、ホウ素−ジピロメテン化合物、フタロシアニン、ナフタロシアニン、ニッケルジチオレート化合物、ベンゾ−ビス−チアジアゾール、ベンゾチアジアゾール、またはそれらの組み合わせを含む、請求項９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項１５】
前記ベンゾ−ビス−チアジアゾールが、式：
【化５】
2020524404.tif 000196
またはその誘導体を有し、式中、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４の各々は、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル、およびヘテロシクリルからなる群から独立して選択され、
Ａ１およびＡ２は、アルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、シクロアルキレン、およびヘテロシクリレンからなる群から独立して選択され、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、およびＴｅからなる群から選択される、請求項９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項１６】
前記ベンゾチアジアゾールが、式：
【化６】
2020524404.tif 000197
またはその誘導体を有し、式中、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４の各々は、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル、およびヘテロシクリルからなる群から独立して選択され、
Ａ１およびＡ２は、アルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、シクロアルキレン、およびヘテロシクリレンからなる群から独立して選択され、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、およびＴｅからなる群から選択される、請求項９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項１７】
前記近赤外ＤＡ分子が、ベンゾ−ビス−チアジアゾール、ベンゾ−ビス−チアジアゾール誘導体、ベンゾチアジアゾール、またはベンゾチアジアゾール誘導体であり、前記供与体材料が、ホウ素−ジピロメテン化合物、フタロシアニン、ナフタロシアニン、ニッケルジチオレート化合物、またはそれらの組み合わせを含む、請求項９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項１８】
前記ジケトピロロピロールジフェニルチエニルアミンが、式：
【化７】
2020524404.tif 000198
またはその誘導体を有し、
式中、Ｒ１およびＲ２は、アルキル、シクロアルキルからなる群から独立して選択され、
Ａ１およびＡ２は、アルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、シクロアルキレン、およびヘテロシクリレンからなる群から独立して選択される、請求項９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項１９】
前記ジケトピロロピロールジフェニルチエニルアミン誘導体が、以下である、請求項９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【化８】
2020524404.tif 000199
【請求項２０】
前記近赤外ＤＡ分子が、ジケトピロロピロールジフェニルチエニルアミンまたはジケトピロロピロールジフェニルチエニルアミン誘導体であり、前記供与体材料が、ホウ素−ジピロメテン化合物、フタロシアニン、ナフタロシアニン、ニッケルジチオレート化合物、ベンゾ−ビス−チアジアゾール、ベンゾチアジアゾール、またはそれらの組み合わせを含む、請求項９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項２１】
可視透過性基板と、
前記可視透過性基板に結合された第１の可視透過性電極と、
前記第１の可視透過性電極の上にある第２の可視透過性電極と、
前記第１の可視透過性電極と前記第２の可視透過性電極との間の第１の可視透過性活性層であって、前記第１の可視透過性光活性層が、ホウ素−ジピロメテン系化合物を含み、前記ホウ素−ジピロメテン系化合物が、光活性化合物であり、第１の最大近赤外線吸収強度および第１の最大可視吸収強度を示し、前記第１の最大近赤外線吸収強度が、前記第１の最大可視吸収強度よりも大きい、第１の可視透過性活性層と、
前記第１の可視透過性電極と前記第２の可視透過性電極との間の第２の可視透過性光活性層であって、近赤外線または紫外線での第２の最大吸収強度および第２の最大可視吸収強度を示し、前記第２の最大吸収強度が、前記第２の最大可視吸収強度よりも大きい、第２の可視透過性光活性層と、を含む、可視透過性光起電力デバイス。
【請求項２２】
前記第２の可視透過性光活性層が、第２のホウ素−ジピロメテン系を含む、請求項２１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項２３】
前記第２の可視透過性光活性層が、ナフタレン−テトラカルボン酸ジイミド（ＮＴＣＤＩ）化合物を含む、請求項２１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項２４】
前記光活性化合物が、電子受容体材料として機能し、前記第２の可視透過性光活性層が、電子供与体材料を含む、請求項２１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項２５】
前記光活性化合物が、電子供与体材料として機能し、前記第２の可視透過性光活性層が、電子受容体材料を含む、請求項２１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項２６】
前記第１の可視透過性光活性層および前記第２の可視透過性光活性層が、独立して１ｎｍ〜３００ｎｍの厚さを有する、請求項２１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項２７】
前記第１の可視透過性光活性層および前記第２の可視透過性光活性層が、別個の、混合された、または部分的に混合された層に対応する、請求項２１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項２８】
前記光活性化合物が、可視透過性である、請求項２１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項２９】
前記第１の可視透過性光活性層が、前記第１の可視透過性電極に結合されているか、または、前記第１の可視透過性光活性層が、前記第２の可視透過性電極に結合されている、請求項２１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項３０】
前記ホウ素−ジピロメテン系化合物が、式：
【化９】
2020524404.tif 000200
を有し、式中、
前記光活性化合物が、前記第１の最大近赤外吸収強度および前記第１の最大可視吸収強度を示し、
各Ｒ基は、独立して水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換芳香族基、置換もしくは非置換縮合芳香族基、置換もしくは非置換複素芳香族基、置換もしくは非置換縮合複素芳香族基、置換もしくは非置換アミン基、または置換もしくは非置換アルコキシ基であるか、あるいは２つ以上のＲ基が置換もしくは非置換環基または置換もしくは非置換縮合環基を形成し、
各Ｘは、独立してＳ、Ｎ、またはＣ−Ｒである、請求項２１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項３１】
前記ホウ素−ジピロメテン系化合物が、以下の式を有する、請求項３０に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【化１０】
2020524404.tif 000201
。
【請求項３２】
前記ホウ素−ジピロメテン系化合物が、以下の式を有する、請求項３１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【化１１】
2020524404.tif 000202
。
【請求項３３】
前記ホウ素−ジピロメテン系化合物が、以下の式を有する、請求項３０に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【化１２】
2020524404.tif 000203
【請求項３４】
前記ホウ素−ジピロメテン系化合物が、以下の式を有する、請求項３３に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【化１３】
2020524404.tif 000204
【請求項３５】
前記ホウ素−ジピロメテン系化合物が、以下の式を有する、請求項３０に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【化１４】
2020524404.tif 000205
【請求項３６】
前記ホウ素−ジピロメテン系化合物が、式：
【化１５】
2020524404.tif 000206
を有し、式中、
前記光活性化合物が、前記第１の最大近赤外吸収強度および前記第１の最大可視吸収強度を示し、
各Ｌ基は、独立して、単結合あるいは置換もしくは非置換アルキレン基、置換もしくは非置換アリーレン基、または置換もしくは非置換ヘテロアリーレン基から選択される二価の連結基であり、
各Ｒ基は独立して、水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換芳香族基、置換もしくは非置換縮合芳香族基、置換もしくは非置換複素芳香族基、置換もしくは非置換縮合複素芳香族基、置換もしくは非置換アミン基、または置換もしくは非置換アルコキシ基であるか、あるいは２つ以上のＲ基が置換もしくは非置換環基または置換もしくは非置換縮合環基を形成し、
各Ｘは、独立してＳ、Ｎ、またはＣ−Ｒである、請求項２１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項３７】
前記ホウ素−ジピロメテン系化合物が、以下の式を有する、請求項３６に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【化１６】
2020524404.tif 000207
【請求項３８】
前記ホウ素−ジピロメテン系化合物が、式：
【化１７】
2020524404.tif 000208
を有し、式中、
前記光活性化合物が、前記第１の最大近赤外吸収強度および前記第１の最大可視吸収強度を示し、
Ａ１は、１つ以上のＲ基置換基を含む縮合または非縮合の芳香族または複素芳香族基であり、
各Ａ２は、独立して、１つ以上のＲ基置換基を含む縮合または非縮合の芳香族または複素芳香族基であり、
各Ｒ基は、独立して水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換芳香族基、置換もしくは非置換縮合芳香族基、置換もしくは非置換複素芳香族基、置換もしくは非置換縮合複素芳香族基、置換もしくは非置換アミン基、または置換もしくは非置換アルコキシ基であるか、あるいは２つ以上のＲ基が置換もしくは非置換環基または置換もしくは非置換縮合環基を形成する、請求項２１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項３９】
前記ホウ素−ジピロメテン系化合物が、式：
【化１８】
2020524404.tif 000209
を有し、式中、
前記光活性化合物が、前記第１の最大近赤外吸収強度および前記第１の最大可視吸収強度を示し、
Ａ１は、１つ以上のＲ基置換基を含む縮合または非縮合の芳香族または複素芳香族基であり、
各Ａ２は、独立して、１つ以上のＲ基置換基を含む縮合または非縮合の芳香族または複素芳香族基であり、
各Ｒ基は、独立して水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換芳香族基、置換もしくは非置換縮合芳香族基、置換もしくは非置換複素芳香族基、置換もしくは非置換縮合複素芳香族基、置換もしくは非置換アミン基、または置換もしくは非置換アルコキシ基であるか、あるいは２つ以上のＲ基が置換もしくは非置換環基または置換もしくは非置換縮合環基を形成する、請求項３８に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項４０】
前記ホウ素−ジピロメテン系化合物が、以下の式を有する、請求項３９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【化１９】
2020524404.tif 000210
【請求項４１】
可視透過性基板と、
前記可視透過性基板に結合された第１の可視透過性電極と、
前記第１の可視透過性光活性層の上にある第２の可視透過性電極と、
前記第１の可視透過性電極と前記第２の可視透過性電極との間の第１の可視透過性活性層であって、前記第１の可視透過性光活性層が、以下の式を有する光活性化合物を含み、
【化２０】
2020524404.tif 000211
式中、
前記光活性化合物は、第１の最大近赤外吸収強度および第１の最大可視吸収強度を示し、前記第１の最大近赤外吸収強度が、前記第１の最大可視吸収強度よりも大きく、
Ｍは、金属であり、
各Ｒ基は、独立して水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換アルケニル基、置換もしくは非置換芳香族基、置換もしくは非置換縮合芳香族基、置換もしくは非置換複素芳香族基、置換もしくは非置換の縮合複素芳香族基、または置換もしくは非置換アルコキシ基であるか、あるいは２つ以上のＲ基が置換もしくは非置換環基または置換もしくは非置換縮合環基を形成する、第１の可視透過性光活性層と、
前記第１の可視透過性電極と前記第２の可視透過性電極との間の第２の可視透過性光活性層であって、近赤外線または紫外線での第２の最大吸収強度および第２の最大可視吸収強度を示し、前記第２の最大吸収強度が、前記第２の最大可視吸収強度よりも大きい、第２の可視透過性光活性層と、を含む、可視透過性光起電力デバイス。
【請求項４２】
前記第２の可視透過性光活性層が、ホウ素−ジピロメテン系化合物を含む、請求項４１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項４３】
前記第２の可視透過性光活性層が、フタロシアニンまたはナフタロシアニンを含む、請求項４１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項４４】
前記光活性化合物が、電子受容体材料として機能し、前記第２の可視透過性光活性層が、電子供与体材料を含む、請求項４１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項４５】
前記光活性化合物が、電子供与体材料として機能し、前記第２の可視透過性光活性層が、電子受容体材料を含む、請求項４１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項４６】
前記第１の可視透過性光活性層および前記第２の可視透過性光活性層が、独立して１ｎｍ〜３００ｎｍの厚さを有する、請求項４１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項４７】
前記第１の可視透過性光活性層および前記第２の可視透過性光活性層が、別個の、混合された、または部分的に混合された層に対応する、請求項４１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項４８】
前記光活性化合物が、可視透過性である、請求項４１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項４９】
前記第１の可視透過性光活性層が、前記第１の可視透過性電極に結合されているか、または、前記第１の可視透過性光活性層が、前記第２の可視透過性電極に結合されている、請求項４１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項５０】
Ｍが、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｐｄ、またはＰｔである、請求項４１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項５１】
１つ以上のＲ基が、それぞれ独立して、メトキシ基、ジメチルアミノ基、シアノ基、チアゾリル基、フェニル基、マレイミド基、ナフチル基、またはフェナントレン基である、請求項４１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項５２】
前記光活性化合物が、以下の式を有する、請求項４１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【化２１】
2020524404.tif 000212
【請求項５３】
前記光活性化合物が、以下の式を有する、請求項５２に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【化２２】
2020524404.tif 000213
【請求項５４】
前記光活性化合物が、以下の式を有する、請求項４１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【化２３】
2020524404.tif 000214
【請求項５５】
前記光活性化合物が、以下の式を有し、
【化２４】
2020524404.tif 000215
式中、各Ａは、独立して１つ以上のＲ基置換基を有する縮合多環式環基である、請求項４１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項５６】
前記光活性化合物が、以下の式を有する、請求項５５に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【化２５】
2020524404.tif 000216
【請求項５７】
前記光活性化合物が、以下の式を有する、請求項５６に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【化２６】
2020524404.tif 000217
【請求項５８】
前記光活性化合物が、以下の式を有する、請求項４１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【化２７】
2020524404.tif 000218
【請求項５９】
前記光活性化合物が、以下の式を有する、請求項５８に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【化２８】
2020524404.tif 000219
【請求項６０】
可視透過性基板と、
前記可視透過性基板に結合された第１の可視透過性電極と、
前記第１の可視透過性電極の上にある第２の可視透過性電極と、
前記第１の可視透過性電極と前記第２の可視透過性電極との間の第１の可視透過性活性層であって、前記第１の可視透過性光活性層が、以下の式を有する光活性化合物を含み、
【化２９】
2020524404.tif 000220
式中、
前記光活性化合物は、第１の最大近赤外吸収強度および第１の最大可視吸収強度を示し、前記第１の最大近赤外吸収強度が、前記第１の最大可視吸収強度よりも大きく、
Ｍは、金属であり、
各Ｒ基は、独立して水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換アルケニル基、置換もしくは非置換芳香族基、置換もしくは非置換縮合芳香族基、置換もしくは非置換複素芳香族基、置換もしくは非置換の縮合複素芳香族基、または置換もしくは非置換アルコキシ基であるか、あるいは２つ以上のＲ基が置換もしくは非置換環基または置換もしくは非置換縮合環基を形成する、第１の可視透過性光活性層と、
前記第１の可視透過性電極と前記第２の可視透過性電極との間の第２の可視透過性光活性層であって、近赤外線または紫外線での第２の最大吸収強度および第２の最大可視吸収強度を示し、前記第２の最大吸収強度が、前記第２の最大可視吸収強度よりも大きい、第２の可視透過性光活性層と、を含む、可視透過性光起電力デバイス。
【請求項６１】
可視透過性基板と、
前記可視透過性基板に結合された第１の可視透過性電極と、
前記第１の可視透過性電極の上にある第２の可視透過性電極と、
前記第１の可視透過性電極と前記第２の可視透過性電極との間の第１の可視透過性活性層であって、前記第１の可視透過性活性層が、紫外線電子受容体（ＵＶ受容体）分子を含む受容体材料を含み、前記ＵＶ受容体系材料が、光活性化合物であり、第１の最大紫外線吸収強度および第１の最大可視吸収強度を示し、前記第１の最大紫外線吸収強度が、前記第１の最大可視吸収強度よりも大きい、第１の可視透過性活性層と、
前記第１の可視透過性電極と前記第２の可視透過性電極との間の第２の可視透過性活性層であって、前記第２の可視透過性活性層が、近赤外での第２の最大吸収強度および第２の最大可視吸収強度を示す供与体材料を含み、前記第２の最大吸収強度が、前記第２の最大可視吸収強度よりも大きい、第２の可視透過性活性層と、を含む、可視透過性光起電力デバイス。
【請求項６２】
前記第１の最大可視吸収強度が、前記第１の最大紫外線吸収強度の０．１％〜１０％である、請求項６１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項６３】
前記第１の最大可視吸収強度が、前記第１の最大紫外線吸収強度の０．１％〜５％である、請求項６２に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項６４】
前記第１の可視透過性光活性層および前記第２の可視透過性光活性層が、独立して１ｎｍ〜３００ｎｍの厚さを有する、請求項６１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項６５】
前記第１の可視透過性光活性層および前記第２の可視透過性光活性層が、別個の、混合された、または部分的に混合された層に対応する、請求項６１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項６６】
前記受容体材料が、可視透過性である、請求項６１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項６７】
前記第１の可視透過性光活性層が、前記第１の可視透過性電極に結合されているか、または、前記第１の可視透過性光活性層が、前記第２の可視透過性電極に結合されている、請求項６１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項６８】
前記ＵＶ受容体分子が、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド誘導体、ビスイミドコロネン、ビスイミドコロネン誘導体、フルオランテン、フルオランテン誘導体、コランヌレン、コランヌレン誘導体、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項６１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項６９】
前記ナフタレンテトラカルボン酸ジイミドが、式：
【化３０】
2020524404.tif 000221
またはその誘導体を有し、式中、
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４は、アリール、ヘテロアリール、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、ヘテロシクリルからなる群から独立して選択され、
Ｒ１およびＲ２は、Ｈ、アリール、ヘテロアリール、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、およびヘテロシクリルからなる群から独立して選択される、請求項６８に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項７０】
前記ナフタレンテトラカルボン酸ジイミドが、式：
【化３１】
2020524404.tif 000222
またはその誘導体を有し、式中、
各Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、アルキル、アルコキシ、およびアリールからなる群から独立して選択され、
各添字ｎは、独立して０、１、２、３、４、または５であり、
各Ｙは、Ｈ、アルキル、非置換アリール、または置換アリールからなる群から独立して選択され、
「Ａｒ」とマークされた各環は、独立して選択されたアリール基である、請求項６８に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項７１】
前記ナフタレンテトラカルボン酸ジイミドが、式：
【化３２】
2020524404.tif 000223
またはその誘導体を有し、式中、
各Ｘおよび各Ｙは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、アルキル、アルコキシ、およびアリールからなる群から独立して選択され、
添字ｎは、独立して０、１、２、３、４、または５であり、
各添字ｍは、独立して０、１、または２であり、
「Ａｒ」とマークされた各環は、独立して選択されたアリール基である、請求項６８に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項７２】
前記ナフタレンテトラカルボン酸ジイミドが、式：
【化３３】
2020524404.tif 000224
またはその誘導体を有し、式中、
架橋基（Ｂ）は、直接共有結合、アリーレンリンカー、ヘテロアリーレンリンカー、アルキレンリンカー、またはヘテロアルキレンリンカーであり、
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５、およびＸ６の各々は、Ｈ、アリール、ヘテロアリール、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、ヘテロシクリル、およびハロゲンからなる群から独立して選択され、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４の各々は、Ｈ、アリール、ヘテロアリール、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、およびヘテロシクリルからなる群から独立して選択される、請求項６８に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項７３】
前記ナフタレンテトラカルボン酸ジイミドが、以下からなる群から選択される、請求項６８に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【化３４】
2020524404.tif 000225
【請求項７４】
前記ビスイミドコロネンが、式：
【化３５】
2020524404.tif 000226
またはその誘導体を有し、式中、
各Ｒは、Ｈ、アリール、ヘテロアリール、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、ヘテロシクリル、および電子求引基（例えば、ＣＮ、ハロゲンなど）からなる群から独立して選択される、請求項６８に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項７５】
前記フルオランテンが、式：
【化３６】
2020524404.tif 000227
またはその誘導体を有し、式中、
Ｒは、Ｈ、アリール、ヘテロアリール、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、およびヘテロシクリルからなる群から選択され、
ＸおよびＹは、Ｈおよび電子求引基（例えば、ＣＮ、ハロゲンなど）からなる群から独立して選択され、
Ｚ１およびＺ２は、Ｈ、アリール、ヘテロアリール、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、およびヘテロシクリルからなる群から独立して選択される、請求項６８に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項７６】
前記フルオランテンが、以下からなる群から選択される、請求項６８に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【化３７】
2020524404.tif 000228
【請求項７７】
前記コランヌレンが、式：
【化３８】
2020524404.tif 000229
またはその誘導体を有し、式中、
各Ｒは、Ｈおよび電子求引基（例えば、ＣＮ、ハロゲンなど）からなる群から独立して選択される、請求項６８に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項７８】
前記供与体材料が、ホウ素−ジピロメテン化合物、フタロシアニン、ナフタロシアニン、ニッケルジチオレート化合物、ジシアノ−インダンジオン、ベンゾチアジアゾール、ベンゾ−ビス−チアジアゾール、ジケトピロロピロールジフェニチエニルアミン、またはそれらの組み合わせを含む、請求項６８に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項７９】
可視透過性基板と、
前記可視透過性基板に結合された第１の可視透過性電極と、
前記第１の可視透過性電極の上にある第２の可視透過性電極と、
前記第１の可視透過性電極と前記第２の可視透過性電極との間の第１の可視透過性活性層であって、前記第１の可視透過性光活性層が、第１の最大近赤外または紫外線吸収強度および第１の最大可視吸収強度を示す光活性化合物を含み、前記第１の最大近赤外または紫外線吸収強度が、前記第１の最大可視吸収強度よりも大きく、前記光活性化合物が、テトラシアノキノン型チオフェン化合物、テトラシアノインダセン化合物、カルバゾールチアポルフィリン、またはジチオフェンスクアリン化合物である、第１の可視透過性活性層と、
前記第１の可視透過性電極と前記第２の可視透過性電極との間の第２の可視透過性光活性層であって、近赤外線または紫外線での第２の最大吸収強度および第２の最大可視吸収強度を示し、前記第２の最大吸収強度が、前記第２の最大可視吸収強度よりも大きい、第２の可視透過性光活性層と、を含む、可視透過性光起電力デバイス。
【請求項８０】
前記第２の可視透過性光活性層が、ホウ素−ジピロメテン系化合物を含む、請求項７９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項８１】
前記第２の可視透過性光活性層が、紫外線受容体分子を含む、請求項７９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項８２】
前記光活性化合物が、電子受容体材料として機能し、前記第２の可視透過性光活性層が、電子供与体材料を含む、請求項７９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項８３】
前記光活性化合物が、電子供与体材料として機能し、前記第２の可視透過性光活性層が、電子受容体材料を含む、請求項７９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項８４】
前記第１の可視透過性光活性層および前記第２の可視透過性光活性層が、独立して１ｎｍ〜３００ｎｍの厚さを有する、請求項７９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項８５】
前記第１の可視透過性光活性層および前記第２の可視透過性光活性層が、別個の、混合された、または部分的に混合された層に対応する、請求項７９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項８６】
前記光活性化合物が、可視透過性である、請求項７９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項８７】
前記第１の可視透過性光活性層が、前記第１の可視透過性電極に結合されているか、または、前記第１の可視透過性光活性層が、前記第２の可視透過性電極に結合されている、請求項７９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項８８】
前記光活性化合物が、テトラシアノキノン型チオフェン化合物である、請求項７９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項８９】
前記光活性化合物が、以下の式を有するテトラシアノキノン型チオフェン化合物であり、
【化３９】
2020524404.tif 000230
式中、
各Ｒ基は、独立して水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換芳香族基、置換もしくは非置換縮合芳香族基、置換もしくは非置換複素芳香族基、置換もしくは非置換縮合複素芳香族基、置換もしくは非置換アミン基、または置換もしくは非置換アルコキシ基であるか、あるいは２つ以上のＲ基が置換もしくは非置換環基または置換もしくは非置換縮合環基を形成し、
ｎは、０、１、２、３、４、５、６、または７であり、
各Ｘは、独立してＯ、Ｎ−Ｒ、Ｓ、またはＳｅである、請求項７９に記載の可視的に透過性光起電力デバイス。
【請求項９０】
前記光活性化合物が、式：
【化４０】
2020524404.tif 000231
を有し、式中、
ｍは、０、１、２、３、４、または５である、請求項８９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項９１】
前記光活性化合物が、以下の式を有する、請求項９０に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【化４１】
2020524404.tif 000232
【請求項９２】
前記光活性化合物が、以下の式を有する、請求項９１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【化４２】
2020524404.tif 000233
【請求項９３】
前記光活性化合物が、テトラシアノインダセン化合物である、請求項７９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項９４】
前記光活性化合物が、以下の式を有するテトラシアノインダセン化合物であり、
【化４３】
2020524404.tif 000234
、式中、
各Ａは、独立して、１つ以上のＲ基置換基を含む縮合または非縮合の芳香族または複素芳香族基であり、
各Ｒ基は、独立して水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換芳香族基、置換もしくは非置換縮合芳香族基、置換もしくは非置換複素芳香族基、置換もしくは非置換縮合複素芳香族基、置換もしくは非置換アミン基、または置換もしくは非置換アルコキシ基であるか、あるいは２つ以上のＲ基が置換もしくは非置換環基または置換もしくは非置換縮合環基を形成する、請求項７９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項９５】
前記光活性化合物が、以下の式を有する、請求項９４に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【化４４】
2020524404.tif 000235
【請求項９６】
前記光活性化合物が、以下の式を有するカルバゾールチアポルフィリン化合物であり、
【化４５】
2020524404.tif 000236
式中、
各Ｒ基は、独立して水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換芳香族基、置換もしくは非置換縮合芳香族基、置換もしくは非置換複素芳香族基、置換もしくは非置換縮合複素芳香族基、置換もしくは非置換アミン基、または置換もしくは非置換アルコキシ基であるか、あるいは２つ以上のＲ基が置換もしくは非置換環基または置換もしくは非置換縮合環基を形成する、請求項７９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項９７】
前記光活性化合物が、ジチオフェンスクアリン化合物である、請求項７９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項９８】
前記光活性化合物が、以下の式を有するジチオフェンスクアリン化合物であり、
【化４６】
2020524404.tif 000237
式中、
各Ｒ基は、独立して水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換芳香族基、置換もしくは非置換縮合芳香族基、置換もしくは非置換複素芳香族基、置換もしくは非置換縮合複素芳香族基、置換もしくは非置換アミン基、または置換もしくは非置換アルコキシ基であるか、あるいは２つ以上のＲ基が置換もしくは非置換環基または置換もしくは非置換縮合環基を形成する、請求項７９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項９９】
可視透過性基板と、
前記可視透過性基板に結合された第１の可視透過性電極と、
前記第１の可視透過性電極の上にある第２の可視透過性電極と、
前記第１の可視透過性電極と前記第２の可視透過性電極との間の第１の可視透過性活性層であって、前記第１の可視透過性活性層が、フタロシアニン系材料を含み、前記フタロシアニン系材料が、光活性化合物であり、第１の最大近赤外線吸収強度および第１の最大可視吸収強度を示し、前記第１の最大近赤外線吸収強度が、前記第１の最大可視吸収強度よりも大きい、第１の可視透過性活性層と、
前記第１の可視透過性電極と前記第２の可視透過性電極との間の第２の可視透過性活性層であって、近赤外線または紫外線での第２の最大吸収強度および第２の最大可視吸収強度を示し、前記第２の最大吸収強度が、前記第２の最大可視吸収強度よりも大きい、第２の可視透過性活性層と、を含む、可視透過性光起電力デバイス。
【請求項１００】
前記第２の可視透過性光活性層が、第２のフタロシアニン系材料を含む、請求項９９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項１０１】
前記第２の可視透過性光活性層が、ホウ素−ジピロメテン系化合物を含む、請求項９９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項１０２】
前記フタロシアニン系材料が、電子受容体材料として機能し、前記第２の可視透過性光活性層が、電子供与体材料を含む、請求項９９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項１０３】
前記フタロシアニン系材料が、電子供与体材料として機能し、前記第２の可視透過性光活性層が、電子受容体材料を含む、請求項９９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項１０４】
前記第１の可視透過性光活性層が、前記第１の可視透過性電極に結合されているか、または、前記第１の可視透過性光活性層が、前記第２の可視透過性電極に結合されている、請求項９９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項１０５】
前記第１の可視透過性光活性層および前記第２の可視透過性光活性層が、別個の、混合された、または部分的に混合された層に対応する、請求項９９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項１０６】
前記フタロシアニン系材料が、可視透過性である、請求項９９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項１０７】
前記フタロシアニン系が、フタロシアニンを含む、請求項９９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項１０８】
前記フタロシアニンが、式：
【化４７】
2020524404.tif 000238
またはその誘導体を有し、式中、
Ｍは、Ｓｎ、ＳｎＣｌ２、ＳｎＯ、Ｐｂ、Ｍｇ、Ｍｎ、ＡｌＣｌ、ＡｌＯＨ、ＧａＣｌ、ＭｎＣｌ、ＳｉＣｌ２、Ｓｉ（ＯＨ）２、ＰｂＣｌ２、ＶＯ、Ｃｏ、Ｆｅ、ＦｅＣｌ、Ｎｉ、ＴｉＯ、およびＴｉＣｌ２からなる群から選択され、
Ｒ１〜Ｒ１６の各々は、独立して、Ｈ、Ｆ、Ｃｌおよび電子求引基からなる群から選択される、請求項１０７に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項１０９】
前記フタロシアニンが、式：
【化４８】
2020524404.tif 000239
またはその誘導体を有し、式中、
各Ｘおよび各Ｙは、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、アルコキシ、アルキル、およびアリールからなる群から独立して選択され、
Ｍは、金属であり、
Ｚは、Ｃｌ、＝Ｏ、および−ＯＨからなる群から選択される、請求項１０７に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項１１０】
Ｍが、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、およびＳｎからなる群から選択される、請求項１０９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項１１１】
前記フタロシアニンが、式：
【化４９】
2020524404.tif 000240
またはその誘導体を有し、式中、
Ｒ１〜Ｒ８の各々は、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル、およびヘテロシクリルからなる群から独立して選択され、
各Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、およびＴｅからなる群から独立して選択され、
Ｍは、金属である、請求項１０７に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項１１２】
Ｍが、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、ＣｌＡｌ、ＳｎＣｌ２、Ｐｂ、Ｐｔ、およびＰｄからなる群から選択される、請求項１１１に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項１１３】
前記フタロシアニン系が、ナフタロシアニンを含む、請求項９９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項１１４】
前記ナフタロシアニンが、式：
【化５０】
2020524404.tif 000241
またはその誘導体を有し、式中、
Ｍは、Ｓｎ、ＳｎＣｌ２、ＳｎＯ、Ｐｂ、Ｍｇ、Ｍｎ、ＡｌＣｌ、ＡｌＯＨ、ＧａＣｌ、ＭｎＣｌ、ＳｉＣｌ２、Ｓｉ（ＯＨ）２、ＰｂＣｌ２、ＶＯ、Ｃｏ、Ｆｅ、ＦｅＣｌ、Ｎｉ、ＴｉＯ、およびＴｉＣｌ２からなる群から選択され、
Ｒ１〜Ｒ２４の各々は、Ｈ、Ｆ、Ｃｌおよび電子求引基からなる群から独立して選択される、請求項１１３に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項１１５】
前記ナフタロシアニンが、式：
【化５１】
2020524404.tif 000242
またはその誘導体を有し、式中、
Ｒ１〜Ｒ６の各々は、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル、およびヘテロシクリルからなる群から独立して選択され、
各Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、およびＴｅからなる群から独立して選択され、
Ｍは、金属である、請求項１１３に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項１１６】
Ｍが、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、ＣｌＡｌ、ＳｎＣｌ２、Ｐｂ、Ｐｔ、およびＰｄからなる群から選択される、請求項１１５に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項１１７】
前記フタロシアニンが、式：
【化５２】
2020524404.tif 000243
を有し、式中、
Ｍは、金属であり、
Ａ１、Ａ２、Ａ３、およびＡ４は、それぞれ置換または非置換の縮合芳香環基であり、Ａ１は、Ａ２、Ａ３、またはＡ４のうちの少なくとも１つとは異なる数の縮合環を含む、請求項９９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【請求項１１８】
前記フタロシアニン系材料が、以下からなる群から選択される１つ以上の化合物を含む、請求項１１７に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【化５３】
2020524404.tif 000244
【請求項１１９】
前記フタロシアニン系材料が、以下からなる群から選択される１つ以上の化合物を含む、請求項９９に記載の可視透過性光起電力デバイス。
【化５４−１】
2020524404.tif 000245
【化５４−２】
2020524404.tif 000246
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この出願は、２０１７年６月１６日に出願された米国仮出願第６２／５２１，１５４号、２０１７年６月１６日に出願された米国仮出願第６２／５２１，１５８号、２０１７年６月１６日に出願された米国仮出願第６２／５２１，１６０号、２０１７年６月１６日に出願された米国仮出願第６２／５２１，２１１号、２０１７年６月１６日に出願された米国仮出願第６２／５２１，２１４号、および２０１７年６月１６日に出願された米国仮出願第６２／５２１，２２４号の利益と優先権を主張し、これらの各々は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本出願は、一般に、光学的に活性な材料およびデバイスの分野に関し、より詳細には、可視透過性光起電力デバイスおよび可視透過性光起電力デバイス用の材料に関する。
【背景技術】
【０００３】
太陽エネルギーを利用するために必要な表面積は、再生不可能なエネルギー消費の多く部分を相殺する障害となっている。このため、家、高層ビル、自動車の窓ガラスに統合できる低コストで透過性有機光起電力（ＯＰＶ）デバイスが望まれている。例えば、自動車や建築に使用される窓ガラスは、通常、可視スペクトル、例えば約４５０〜６５０ナノメートル（ｎｍ）の波長の光に対して、それぞれ７０〜８０％および５５〜９０％透過する。限られた機械的な柔軟性、高いモジュールコスト、さらに重要なことに、無機半導体のバンド状吸収は、透過性太陽電池への潜在的な有用性を制限している。
【０００４】
対照的に、有機および分子半導体の光学特性は、吸収の最小値と最大値で高度に構造化された吸収スペクトルをもたらし、それらは、無機の対応物のバンド吸収とは一意に異なる。ただし、様々な有機および分子半導体が存在するものの、その多くは可視スペクトルで強い吸収を示すため、窓ガラス系の太陽光発電での使用には最適ではない。
【発明の概要】
【０００５】
本明細書では、可視透過性光起電力デバイスに関連する材料、方法、およびシステムについて説明する。より具体的には、本明細書は、ホウ素−ジピロメテン系化合物、近赤外吸収光活性化合物、近赤外供与体受容体（近赤外ＤＡ）分子、金属ジチオレート化合物、紫外電子受容体分子（ＵＶ受容体）、可視透過性テトラシアノキノイドチオフェン化合物、可視透過性テトラシアノインダセン化合物、可視透過性カルバゾールチアポルフィリン化合物、可視透過性ジチオフェンスクアリン化合物、フタロシアニン化合物、フタロシアニン誘導体化合物、および構造的に関連する化合物、ならびに材料、分子、化合物を可視透過性光起電力デバイスの光活性材料として組み込む方法およびシステムを提供する。本発明の実施形態は、可視透過性光起電力デバイスに有用な、有機半導体材料を含む透過性光活性材料を提供する。本発明は、太陽光発電および電子機器における様々な用途に適用可能である。
【０００６】
可視光は透過するが、近赤外光および／または紫外光を吸収するような、透過性光起電力デバイスの材料、方法、およびシステムが開示されている。光起電力デバイスは、透過性電極と可視透過性ホウ素−ジピロメテン（ＢＯＤＩＰＹ）系の化合物、近赤外線供与体受容体（近赤外ＤＡ）分子、金属ジチオレート化合物、紫外線電子受容体分子（ＵＶ受容体）、可視透過性テトラシアノを利用するキノイドチオフェン化合物、可視透過性テトラシアノインダセン化合物、可視透過性カルバゾールチアポルフィリン化合物、可視透過性ジチオフェンスクアリン化合物、フタロシアニン化合物、フタロシアニン誘導体化合物、または構造的に関連する化合物を利用し、これらは、例えば、光活性材料、緩衝材料、および／または光学層として有用であり得る。いくつかの実施形態では、開示される可視透過性光活性化合物は、最大近赤外吸収強度および最大可視吸収強度を示し、最大近赤外吸収強度は、最大可視吸収強度よりも大きい。
【０００７】
本発明により、従来の技術よりも多くの利点が達成される。例えば、本発明の実施形態は、可視光を透過しつつ、太陽光発電のために近赤外線および／または紫外線を吸収する方法およびシステムを提供する。有利なことに、これらの光学特性は、光起電力デバイスの入射太陽放射から電気を生成する能力を提供する一方で、依然として有用な可視光を通過させ、観察者が光起電力デバイスを透視できるようにする。
【０００８】
さらに、本明細書に記載の光活性化合物は、外部回路にＤＣ電圧または電流を提供するために、光の吸収による電子−正孔対の生成および分離に適した電子供与体および／または電子受容体を提供する。有利には、開示された光活性化合物には、可視光に対して透過性であるか、または約４５０〜約６５０ｎｍなどの可視帯域の比較的少量の光のみを吸収するものを含み、一方、約６５０ｎｍ〜約１４００ｎｍなど、近赤外（ＮＩＲ）帯域でより大きな吸収強度を示す。いくつかの実施形態では、開示された光活性化合物は、ＮＩＲ帯域にピーク吸収を示す。いくつかの実施形態では、開示された光活性化合物は、ＮＩＲ帯域よりも低い強度を有する可視帯域での吸収を示す。いくつかの実施形態では、開示された光活性化合物は、ＵＶ帯域にピーク吸収を示す。いくつかの実施形態では、開示された光活性化合物は、ＵＶ帯域よりも低い強度を有する可視帯域での吸収を示す。
【０００９】
開示された光活性化合物は、可視透過性光起電力デバイスの製造および性能にも利点をもたらす材料特性を示す。例えば、本明細書に記載の光活性化合物を含むデバイスは、溶液系の塗布技術ではなく、真空堆積技術を使用して光活性化合物を基板に塗布する技術を使用して製造することができる。真空堆積技術を使用すると、高純度の光活性層を生成できるため、デバイスの効率と性能が向上し、製造の複雑さが軽減されるという利点がある。例えば、透過性光起電力デバイスは、真空熱蒸着技術により、開示された光活性化合物を活性材料層に組み込むことができ、溶液系の光活性材料の塗布ステップおよび関連する廃棄物の取り扱いと廃棄の使用を排除できる。さらに、いくつかの実施形態では、開示された光活性化合物は、蒸発および／または昇華技術により精製され得る。蒸発および／または昇華による精製は、高純度の光活性材料および化合物を生成するのに役立ち、その結果、透過性光起電力デバイスの生産性と性能が向上する可能性がある。
【００１０】
可視透過性光起電力デバイスは、可視透過性基板と、可視透過性基板に結合された第１の可視透過性電極と、第１の可視透過性電極の上にある第２の可視透過性電極と、第１の可視透過性電極と第２の可視透過性電極との間の第１の可視透過性活性層であって、第１の可視透過性光活性層は、本明細書に記載の可視透過性光活性化合物などの可視透過性光活性化合物を含み、第１の最大可視吸収強度よりも大きい第１の最大近赤外線または紫外線吸収強度などの、第１の最大近赤外線または紫外線吸収強度および第１の最大可視吸収強度とを示す可視透過性光活性化合物を含む、第１の可視透過性活性層と、第１の可視透過性電極と第２の可視透過性電極との間の第２の可視透過性光活性層であって、第２の最大可視吸収強度よりも大きい第２の最大吸収強度などの、近赤外線または紫外線での第２の最大吸収強度および第２の最大吸収強度などの第２の最大可視吸収強度を示す、第２の可視透過性光活性層と、を含むことができる。任意に、可視透過性光起電力デバイスは、第１の可視透過性電極と第１の可視透過性活性層との間に配置された第１の緩衝層をさらに含むことができる。任意に、可視透過性光起電力デバイスは、第２の可視透過性活性層と第２の可視透過性電極との間に配置された第２の緩衝層をさらに含むことができる。
【００１１】
任意に、第１の可視透過性光活性層は、第１の可視透過性電極に結合される。任意に、第１の可視透過性光活性層は、第２の可視透過性電極に結合される。任意に、第２の可視透過性光活性層は、第１の可視透過性電極に結合される。任意に、第２の可視透過性光活性層は、第２の可視透過性電極に結合される。本明細書で使用する場合、結合される２つのオブジェクトまたは層は、２つのオブジェクトまたは層が直接結合される（すなわち、物理的に接触する）状態、またはそれらの間に１つ以上の追加のオブジェクトまたは層が間接的に結合される状態を指す。オブジェクトまたは層の結合は、オブジェクトまたは層が単一の全体的な構造またはデバイスの一部であることを示す場合がある。
【００１２】
任意に、光活性化合物は電子受容体材料として機能する。いくつかの実施形態では、光活性化合物が電子受容体材料として機能する場合、第２の可視透過性光活性層は、電子供与体材料を含むことができる。任意に、光活性化合物は電子供与体材料として機能する。実施形態において、光活性化合物が電子供与体材料として機能する場合、第２の可視透過性光活性層は、電子受容体材料を含むことができる。
【００１３】
光活性層には様々な構成が考えられる。例えば、第１の可視透過性光活性層および第２の可視透過性光活性層は、それぞれ独立して、約５ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍ、２０ｎｍ、２５ｎｍ、３０ｎｍ、３５ｎｍ、４０ｎｍ、４５ｎｍ、５０ｎｍ、５５ｎｍ、６０ｎｍ、６５ｎｍ、７０ｎｍ、７５ｎｍ、８０ｎｍ、８５ｎｍ、９０ｎｍ、９５ｎｍ、１００ｎｍ、１０５ｎｍ、１１０ｎｍ、１１５ｎｍ、  １２０ｎｍ、１２５ｎｍ、１３０ｎｍ、１３５ｎｍ、１４０ｎｍ、１４５ｎｍ、１５０ｎｍ、１５５ｎｍ、１６０ｎｍ、１６５ｎｍ、１７０ｎｍ、１７５ｎｍ、１８０ｎｍ、１８５ｎｍ、１９０ｎｍ、１９５ｎｍ、２００ｎｍ  、２０５ｎｍ、２１０ｎｍ、２１５ｎｍ、２２０ｎｍ、２２５ｎｍ、２３０ｎｍ、２３５ｎｍ、２４０ｎｍ、２４５ｎｍ、２５０ｎｍ、２５５ｎｍ、２６０ｎｍ、２６５ｎｍ、２７０ｎｍ、２７５ｎｍ、２８０ｎｍ、２８５ｎｍ、２９０ｎｍ、２９５ｎｍ、または３００ｎｍなど、１ｎｍ〜３００ｎｍの厚さを有し得る。任意に、第１の可視透過性光活性層および第２の可視透過性光活性層は、別個の、混合された、または部分的に混合された層に対応する。
【００１４】
様々な化合物が、記載された可視透過性光起電力デバイスの光活性化合物として有用である。例えば、光活性化合物は、任意に、近赤外線のピーク吸収を示してもよい。任意に、光活性化合物は紫外線の吸収ピークを示してもよい。
【００１５】
本明細書に記載され、可視透過性光起電力デバイスの光活性層に有用な光活性化合物の例には、フルオロホウ素−ジピロメテン部分、フルオロホウ素アザジピロメテン部分、フルオロジアザボロロおよび関連するコア構造などの二フッ化ホウ素部分を組み込んだものなどのホウ素−ジピロメテン系の光活性化合物が含まれる。本明細書に記載のホウ素−ジピロメテン系の光活性化合物の他の例には、一般に酸素置換二フッ化ホウ素部分を含む化合物に対応し得る二酸化ホウ素部分を組み込むものが含まれる。いくつかの例では、本明細書で提供される光活性化合物は、以下の式を有する。
【化１】
2020524404.tif 000003
実施形態において、各Ａ１は、独立して、１つ以上のＲ基置換基を含む縮合または非縮合の芳香族または複素芳香族基である。実施形態において、各Ａ２は、独立して、１つ以上のＲ基置換基を含む縮合または非縮合の芳香族または複素芳香族基である。実施形態において、各Ｘは、独立してＳ、Ｎ、またはＣ−Ｒである。実施形態において、各Ｌ基は、独立して、単結合あるいは置換もしくは非置換アルキレン基、置換もしくは非置換アリーレン基、または置換もしくは非置換ヘテロアリーレン基から選択される二価の連結基である。実施形態では、各Ｒ基は、独立して水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換芳香族基、置換もしくは非置換縮合芳香族基、置換もしくは非置換複素芳香族基、置換もしくは非置換縮合複素芳香族基、置換もしくは非置換アミン基、または置換もしくは非置換アルコキシ基である。任意に、２つ以上のＲ基は、置換もしくは非置換環基または置換もしくは非置換縮合環基を形成する。
【００１６】
以下の式を有する可視透過性光活性化合物
【化２】
2020524404.tif 000004
は、以下の式でさらに特徴付けられ得る。
【化３】
2020524404.tif 000005
前述の式の化合物は、可視域の最大吸収強度よりも近赤外線の強力な最大吸収強度を示し得ることが理解されよう。
【００１７】
以下の式を有する可視透過性光活性化合物
【化４】
2020524404.tif 000006
は、以下の式でさらに特徴付けられ得る。
【化５】
2020524404.tif 000007
【００１８】
以下の式を有する可視透過性光活性化合物
【化６】
2020524404.tif 000008
は、以下の式でさらに特徴付けられ得る。
【化７】
2020524404.tif 000009
【００１９】
本明細書に記載され、可視透過性光起電力デバイスの光活性層に有用な例示的な光活性化合物は、近赤外線吸収供与体−受容体（近赤外ＤＡ）分子などの近赤外線吸収光活性化合物を含む受容体材料を含む。有利には、近赤外線吸収光活性化合物は、第１の最大近赤外線吸収強度および第１の最大近赤外線吸収強度を示すことができ、例えば、第１の最大近赤外吸収強度は第１の最大可視吸収強度よりも大きい。本明細書に記載される例示的な光活性化合物には、ジシアノ−インダンジオン、ベンゾ−ビス−チアジアゾール、ジケトピロロピロールジフェニルチエニルアミン、およびそれらの誘導体などの可視透過性近ＩＲ  ＤＡ分子が含まれるが、これらに限定されない。
【００２０】
任意に、第２の可視透過性光活性層は、近赤外線を吸収し、第２の可視透過性光活性層は、近赤外線で第２の最大吸収強度および第２の最大可視吸収強度を示し、例えば、第２の最大吸収強度は、第２の最大可視吸収強度よりも大きい。任意に、受容体材料による最大近赤外吸収は、供与体材料による最大近赤外吸収に対して赤方偏移している。任意に、受容体材料による最大近赤外吸収は、供与体材料による最大近赤外吸収に対して青方偏移している。例えば、受容体分子によるピーク近赤外吸収は、供与体分子によるピーク近赤外吸収に対して青方偏移または赤方偏移する場合がある。
【００２１】
任意に、近赤外吸収光活性化合物は、２００ａｍｕ〜１０００ａｍｕ、３００ａｍｕ〜８００ａｍｕ、または４００ａｍｕ〜６００ａｍｕの分子量を有する。例えば、近赤外吸収光活性化合物は、２００ａｍｕ〜２２０ａｍｕ、２２０ａｍｕ〜２４０ａｍｕ、２４０ａｍｕ〜２６０ａｍｕ、２６０ａｍｕ〜２８０ａｍｕ、２８０ａｍｕ〜３００ａｍｕ、３００ａｍｕ〜３２０ａｍｕ、３２０ａｍｕ〜３４０ａｍｕ、３４０ａｍｕ〜３６０ａｍｕ、３６０ａｍｕ〜３８０ａｍｕ、３８０ａｍｕ〜４００ａｍｕ、４００ａｍｕ〜４２０ａｍｕ、４２０ａｍｕ〜４４０ａｍｕ、４４０ａｍｕ〜４６０ａｍｕ、４６０ａｍｕ〜４８０ａｍｕ、４８０ａｍｕ〜５００ａｍｕ、５００ａｍｕ〜５２０ａｍｕ、５２０ａｍｕ〜５４０ａｍｕ、５４０ａｍｕ〜５６０ａｍｕ、５６０ａｍｕ〜５８０ａｍｕ、５８０ａｍｕ〜６００ａｍｕ、６００ａｍｕ〜６２０ａｍｕ、６２０ａｍｕ〜６４０ａｍｕ、６４０ａｍｕ〜６６０ａｍｕ、６６０ａｍｕ〜６８０ａｍｕ、６８０ａｍｕ〜７００ａｍｕ、７００ａｍｕ〜７２０ａｍｕ、７２０ａｍｕ〜７４０ａｍｕ、７４０ａｍｕ〜７６０ａｍｕ、７６０ａｍｕ〜７８０ａｍｕ、７８０ａｍｕ〜８００ａｍｕ、８００ａｍｕ〜８２０ａｍｕ、８２０ａｍｕ〜８４０ａｍｕ、８４０ａｍｕ〜８６０ａｍｕ、８６０ａｍｕ〜８８０ａｍｕ、８８０ａｍｕ〜９００ａｍｕ、９００ａｍｕ〜９２０ａｍｕ、９２０ａｍｕ〜９４０ａｍｕ、９４０ａｍｕ〜９６０ａｍｕ、９６０ａｍｕ〜９８０ａｍｕ、または９８０ａｍｕ〜１０００ａｍｕの間の分子量を有してもよい。
【００２２】
いくつかの実施形態では、近赤外ＤＡ分子などの近赤外線吸収光活性化合物は、可視透過性太陽電池の光活性層に有用な可視透過性光活性化合物である。有用な可視透過性光活性化合物には、ジシアノ−インダンジオン、ジシアノ−インダンジオン誘導体、ベンゾ−ビス−チアジアゾール、ベンゾ−ビス−チアジアゾール誘導体、ベンゾチアジアゾール、ベンゾチアジアゾール誘導体、ジケトピロロピロールジフェニルチエニルアミン、またはジケトピロロピロールジフェニルチエニルアミン誘導体から選択されるものが含まれる。いくつかの実施形態では、ジシアノ−インダンジオンは、以下の式を有する。
【化８】
2020524404.tif 000010
任意に、Ｙは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、アルコキシ、アルキル、またはアリールである。任意に、ｎは、０〜５の整数である。任意に、Ｘは、Ｃ（ＣＮ）２、Ｏ、Ｓ、Ｃ（Ｏ）、またはＳＯ２である。任意に、Ａｒは、フェニル、チエニル、チアゾリルなどのアリールである。任意に、ｔは、１または２である。任意に、Ｘである。任意に、各Ｚは、独立してＨまたは以下の式を有する基である。
【化９】
2020524404.tif 000011
、波線はパイ系への接続点を表し、Ｘ、Ｙ、Ａｒ、およびｎは、上記のように定義される。
【００２３】
パイ系の例には、いくつかは縮合パイ系、アントラ［１，９−ｂｃ：５，１０−ｂ’ｃ’］ジチオフェンジラジカル（例えば、アントラ［１，９−ｂｃ：５，１０−ｂ’ｃ’］ジチオフェン−１，６−ジイル）、４，９−ジヒドロ−ｓ−インダセノ［１，２−ｂ：５，６−ｂ’］ジチオフェンジラジカル（例えば、４，９−ジヒドロ−ｓ−インダセノ［１，２−ｂ：５，６−ｂ’］ジチオフェン−２，７−ジイル）、非置換および５−置換５Ｈ−ジチエノ［３，２−ｂ：２’、３’−ｈ］カルバゾールジラジカル（例えば、５−メチル−５Ｈ−ジチエノ［３，２−ｂ：２’、３’−ｈ］カルバゾール−２，８−ジイル）、非置換および４−置換４Ｈ−ジチエノ［３，２−ｂ：２’、３’−ｄ］ピロールジラジカル（例えば、４−メチル−４Ｈ−ジチエノ［３，２−ｂ：２’、３’−ｄ］ピロール−２，６−ジイルまたは４−（４−メチルフェニル）−４Ｈ−ジチエノ［３，２−ｂ：２’、３’−ｄ］ピロール−２，６−ジイル）、ジチエノ［３，２−ｂ：２’、３’−ｄ］チオフェンジラジカル（例えば、ジチエノ［３，２−ｂ：２’、３’−ｄ］チオフェン−２，６−ジイル）、チエノ［３，２−ｂ］チオフェンジラジカル（例えば、チエノ［３，２−ｂ］チオフェン−２，６−ジイル）を含み得る。任意に、縮合パイ系は、アリール、アルキル、ヘテロアリール、ハロなどで非置換または置換された基を含む。いくつかの実施形態では、縮合パイ系は、以下の式を有し、
【化１０】
2020524404.tif 000012
、ここでＲＤは任意に水素またはアルキルであってもよい。いくつかの実施形態では、パイ系は、以下の式を有し、
【化１１】
2020524404.tif 000013
、ここでＲＤは任意に水素またはアルキルであってもよい。いくつかの実施形態では、縮合パイ系は、以下の式を有し、
【化１２】
2020524404.tif 000014
ここでＲＤは任意に水素またはアルキルであってもよい。パイ系の例には、トリフェニルアミンジラジカル（例えば、Ｎ−フェニル−ジ（フェン−４，１−ジイル）アミン）、チオフェニルアミンジラジカル（例えば、Ｎ−メチル−ジ（チオフェン−２）、５−ジイル）アミンおよびＮ−フェニル−（ｐｈｅｎ−４，１−ジイル）−（チオフェン−２，５−ジイル）−アミン）、ビフェニルジラジカル（例えば、１，１’−ビフェン−４，４’−ジイル）、チオフェンジラジカル（例えば、チオフェン−２，５−ジイル）、フェニレンジラジカル（例えば、フェン−１，４−ジイル）を含むアミンラジカルなどの非縮合部分も含み得る。任意に、非縮合パイ系には、アリール、アルキル、ヘテロアリール、ハロなどのような非置換または置換基が含まれる。
【００２４】
いくつかの実施形態では、ベンゾ−ビス−チアジアゾールは、以下の式を有する。
【化１３】
2020524404.tif 000015
。任意に、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４の各々は、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル、およびヘテロシクリルからなる群から独立して選択される。任意に、Ａ１およびＡ２は、アルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、シクロアルキレン、およびヘテロシクリレンからなる群から独立して選択される。任意に、Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、およびＴｅからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は、以下の式から独立して選択される。
【化１４】
2020524404.tif 000016
。いくつかの実施形態では、Ａ１およびＡ２は、アリーレンおよびヘテロアリーレンから独立して選択される。いくつかの実施形態では、Ａ１およびＡ２は、チオフェンジラジカル（例えば、チオフェン−２，５−ジイル）である。いくつかのそのような実施形態では、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の各々は、アリール（例えば、フェニル）である。
【００２５】
いくつかの実施形態では、ベンゾチアジアゾールは、以下の式を有する。
【化１５】
2020524404.tif 000017
。任意に、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４の各々は、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル、およびヘテロシクリルからなる群から独立して選択される。任意に、Ａ１およびＡ２は、アルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、シクロアルキレン、およびヘテロシクリレンからなる群から独立して選択される。任意に、Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、およびＴｅからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は、以下から独立して選択される。
【化１６】
2020524404.tif 000018
。いくつかの実施形態では、Ａ１およびＡ２は、アリーレンおよびヘテロアリーレンから独立して選択される。いくつかの実施形態では、Ａ１およびＡ２は、チオフェンジラジカル（例えば、チオフェン−２，５−ジイル）である。いくつかのそのような実施形態では、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の各々は、アリール（例えば、フェニル）である。構造は、リンカー（Ａ基）および脂肪族または芳香族基による置換（Ｒ基）を選択することにより、容易に変更できる。さらに、Ｘ基は、Ｏ、Ｎ、Ｓ、Ｓｅまたはそれらの組み合わせから選択できる。
【００２６】
いくつかの実施形態では、ジケトピロロピロールジフェニルチエニルアミンは、以下の式を有する。
【化１７】
2020524404.tif 000019
。任意に、Ｒ１およびＲ２は、アルキルおよびシクロアルキルから独立して選択される。任意に、Ａ１およびＡ２は、アルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、シクロアルキレン、およびヘテロシクリレンから独立して選択される。
【００２７】
本明細書に記載され、可視透過性光起電力デバイスの光活性層に有用な光活性化合物の例には、金属ジチオレート錯体を組み込むものが含まれ、ニッケルジチオレート化合物、コバルトジチオレート化合物、鉄ジチオレート化合物、亜鉛ジチオレート化合物、モリブデンジチオレート化合物、パラジウムジチオレート化合物、白金ジチオレート化合物など、金属ジチオレート化合物または金属ジチオレン化合物とも呼ばれる。いくつかの例では、本明細書で提供される光活性化合物は、以下の式を有する。
【化１８】
2020524404.tif 000020
実施形態において、各Ｍは、独立して、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｐｄ、またはＰｔなどの金属である。実施形態において、各Ｒ基は、独立して水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換アルケニル基、置換もしくは非置換芳香族基、置換もしくは非置換縮合芳香族基、置換もしくは非置換複素芳香族基、置換もしくは非置換縮合複素芳香族基、または置換もしくは非置換アルコキシ基である。任意に、２つ以上のＲ基は、置換もしくは非置換環基または置換もしくは非置換縮合環基を形成する。実施形態では、各Ａは、独立して１つ以上のＲ基置換基を有する縮合多環式環基である。任意に、１つ以上のＲ基は、それぞれ独立して、メトキシ基、ジメチルアミノ基、シアノ基、チアゾリル基、フェニル基、マレイミド基、ナフチル基、またはフェナントレン基である。
【００２８】
以下の式を有する可視透過性光活性化合物
【化１９】
2020524404.tif 000021
は、以下の式でさらに特徴付けられ得る。
【化２０】
2020524404.tif 000022
以下の式を有する可視透過性光活性化合物
【化２１】
2020524404.tif 000023
は、式
【化２２】
2020524404.tif 000024
によってさらに特徴付けられてもよく、ここで、各Ａは、独立して１つ以上のＲ基置換基を有する縮合多環式環基である。例えば、可視透過性光活性化合物は、以下の式を有してもよい。
【化２３】
2020524404.tif 000025
具体的な光活性化合物には、
【化２４】
2020524404.tif 000026
が含まれるが、これらに限定されない。
可視透過性光起電力デバイスの光活性材料として有用な、本明細書に記載の光活性化合物の例には、近赤外線吸収供与体−受容体（近赤外ＤＡ）分子、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、ビスイミドコロネン、フルオランテン、コランヌレン、およびそれらの誘導体が含まれる。いくつかの実施形態では、ＵＶ受容体分子は、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド誘導体、ビスイミドコロネン、ビスイミドコロネン誘導体、フルオランテン、フルオランテン誘導体、コランヌレン、コランヌレン誘導体、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。任意に、可視透過性光活性化合物は、可視吸収をほとんどか、またはまったく示さない。例えば、可視透過性光活性化合物は、受容体材料の第１の最大紫外線吸収強度の約０．５％、１％、１．５％、２％、２．５％、３％、３．５％、４％、４．５％、５％、５．５％、６％、６．５％、７％、７．５％、８％、８．５％、９％、９．５％、または１０％などの、０．１％と１０％の間の第１の最大可視吸収強度を示し得る。
【００２９】
いくつかの実施形態では、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミドは、以下の式を有する。
【化２５】
2020524404.tif 000027
任意に、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４は、独立して、アリール、ヘテロアリール、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、またはヘテロシクリルである。任意に、Ｒ１およびＲ２は、独立してＨ、アリール、ヘテロアリール、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、またはヘテロシクリルである。任意に、各Ｘは、独立してＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、アルキル、アルコキシ、またはアリールである。任意に、各添字ｎは、独立して０、１、２、３、４、または５である。任意に、各Ｙは、独立してＨ、アルキル、非置換アリール、または置換アリールである。任意に、「Ａｒ」とマークされた各環は、独立して選択されたアリール基である。
【００３０】
いくつかの実施形態では、ビスイミドコロネンは、以下の式を有する。
【化２６】
2020524404.tif 000028
任意に、各Ｒは、独立してＨ、アリール、ヘテロアリール、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、ヘテロシクリル、または電子求引基（例えば、ＣＮ、ハロゲンなど）である。
【００３１】
いくつかの実施形態では、フルオランテンは、以下の式を有する。
【化２７】
2020524404.tif 000029
。
いくつかの実施形態では、コランヌレンは、本明細書に記載の式ＶＩＩによる構造を有する。任意に、Ｒは、Ｈ、アリール、ヘテロアリール、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、またはヘテロシクリルである。任意に、ＸおよびＹは、独立してＨまたは電子求引基（例えばＣＮ、ハロゲンなど）である。任意に、Ｚ１およびＺ２は、独立してＨ、アリール、ヘテロアリール、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、またはヘテロシクリルである。
【００３２】
以下でさらに詳細に説明するように、本明細書に記載のナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、ビスイミドコロネン、フルオランテン、およびコナンレンは、一般に電子受容体材料として使用される。
【００３３】
本明細書に記載され、可視透過性光起電力デバイスの光活性層に有用な光活性化合物の例には、キノイド構造、テトラシアノキノイドチオフェン構造、テトラシアノインダセン構造、カルバゾールチアポルフィリン構造、およびジチオフェンスクアリン構造が組み込まれている。いくつかの例では、本明細書で提供される光活性化合物は、以下の式を有する。
【化２８】
2020524404.tif 000030
実施形態では、各Ｒ基は、独立して水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換芳香族基、置換もしくは非置換縮合芳香族基、置換もしくは非置換複素芳香族基、置換もしくは非置換縮合複素芳香族基、置換もしくは非置換アミン基、または置換もしくは非置換アルコキシ基である。実施形態では、各ｎは、０、１、２、３、４、５、６、または７である。実施形態では、各Ｘは、独立してＯ、ＮＲ、Ｓ、またはＳｅである。実施形態において、各Ａは、独立して１つ以上のＲ基置換基を含む縮合または非縮合の芳香族または複素芳香族基である。任意に、２つ以上のＲ基は、置換もしくは非置換環基または置換もしくは非置換縮合環基を形成する。任意に、１つ以上のＲは、供与体部分である。任意に、１つ以上のＲは、受容体部分である。
【００３４】
実施形態において、キノイド化合物などの可視透過性光活性化合物は、キノイド骨格構造を有する。キノイド化合物またはキノイド骨格を含む化合物の例には、以下の式を有するものが含まれる。
【化２９】
2020524404.tif 000031
。キノイド化合物またはキンドイド骨格を含む化合物の例には、以下の式を有するテトラシアノキノイドチオフェン化合物が含まれ、
【化３０】
2020524404.tif 000032
は、以下の式でさらに特徴付けられ得る。
【化３１】
2020524404.tif 000033
式中、ｍは０、１、２、３、４、または５であり、以下の式を有する化合物などによる。
【化３２】
2020524404.tif 000034
特定の光活性化合物には、以下の式を有するものが含まれる。
【化３３】
2020524404.tif 000035
。
これらの化合物は、可視域の最大吸収強度よりも近赤外線の強力な最大吸収強度を示し得ることが理解されよう。いくつかの実施形態では、これらの化合物は、可視域の最大吸収強度よりも紫外域の強力な最大吸収強度を示し得る。
【００３５】
以下の式を有するテトラシアノインダセン化合物などの可視透過性光活性化合物
【化３４】
2020524404.tif 000036
は、以下の式でさらに特徴付けられ得る。
【化３５】
2020524404.tif 000037
これらの化合物は、可視域の最大吸収強度よりも紫外域の強力な最大吸収強度を示し得ることが理解されよう。いくつかの実施形態では、これらの化合物は、可視域の最大吸収強度よりも近赤外線の強力な最大吸収強度を示し得る。
【００３６】
可視透過性太陽電池の光活性層に有用な本明細書に記載の光活性化合物の例には、アルミニウム（Ａｌ）含有フタロシアニンおよびナフタロシアニン、コバルト（Ｃｏ）含有フタロシアニンおよびナフタロシアニン、銅（Ｃｕ）含有フタロシアニンおよびナフタロシアニン、鉄（Ｆｅ）含有フタロシアニンおよびナフタロシアニン、鉛（Ｐｂ）含有フタロシアニンおよびナフタロシアニン、マグネシウム（Ｍｇ）含有フタロシアニンおよびナフタロシアニン、マンガン（Ｍｎ）含有フタロシアニンおよびナフタロシアニン、ニッケル（Ｎｉ）含有フタロシアニンおよびナフタロシアニン、パラジウム（Ｐｄ）含有フタロシアニンおよびナフタロシアニン、白金（Ｐｔ）含有フタロシアニンおよびナフタロシアニン、シリコン（Ｓｉ）含有フタロシアニンおよびナフタロシアニン、スズ（Ｓｎ）含有フタロシアニンおよびナフタロシアニン、バナジウム（Ｖ）含有フタロシアニンおよびナフタロシアニン、亜鉛（Ｚｎ）−フタロシアニンおよびナフタロシアニン、およびそれらの誘導体が含まれる。
【００３７】
いくつかの実施形態では、フタロシアニン化合物は、以下の式を有する。
【化３６】
2020524404.tif 000038
いくつかの実施形態では、ナフタロシアニンは、以下の式を有する。
【化３７】
2020524404.tif 000039
。任意に、フタロシアニンは式
【化３８】
2020524404.tif 000040
を有し、ここで、Ｍは金属であり、Ａ１、Ａ２、Ａ３、およびＡ４はそれぞれ置換または非置換の縮合芳香環基である。任意に、Ａ１、Ａ２、Ａ３、またはＡ４のうちの少なくとも１つは、Ａ１、Ａ２、Ａ３、またはＡ４のうちの少なくとも１つとは異なる数の縮合環のものである。例えば、Ａ１は、Ａ２、Ａ３、またはＡ４のうちの少なくとも１つとは異なる数の縮合環を任意に含む。このようにして、フタロシアニンは非対称構造を示す可能性があり、これは、例えば、化合物が可視領域で吸収されるのを防ぐのに役立つ。
【００３８】
任意に、Ｍは、Ｓｎ、ＳｎＣｌ２、ＳｎＯ、Ｐｂ、Ｍｇ、Ｍｎ、ＡｌＣｌ、ＡｌＯＨ、ＧａＣｌ、ＭｎＣｌ、ＳｉＣｌ２、Ｓｉ（ＯＨ）２、ＰｂＣｌ２、ＶＯ、Ｃｏ、Ｆｅ、ＦｅＣｌ、Ｎｉ、ＴｉＯ、およびＴｉＣｌ２から選択される。任意に、各Ｍは、独立してＣｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、ＣｌＡｌ、ＳｎＣｌ２、Ｐｂ、Ｐｔ、またはＰｄなどの金属を含む。任意に、各Ｒ１〜Ｒ２４は、独立してＨ、Ｆ、Ｃｌ、フェニル、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル、およびヘテロシクリル、または電子求引基（例えば、電気陰性の有機リガンドまたは他の電気陰性の置換基）である。任意に、添字ｍ、ｎ、ｏ、およびｐは、独立して整数１〜５である。任意に、各Ｘおよび各Ｙは、独立してＨ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、アルコキシ、アルキル、またはアリールである。任意に、Ｚは、Ｃｌ、＝Ｏ、および−ＯＨである。任意に、各Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、およびＴｅからなる群から独立して選択される。電子求引基の例には、スルホニル基（例えば、トシル、トリフリル、メシルなど）、ハロアルキル基（例えば、トリフルオロメチル、トリクロロメチルなど）、シアノ、スルホネート、ニトロ、およびカルボン酸塩が含まれるが、これらに限定されない。
【００３９】
別の態様では、可視透過性光活性化合物が提供され、これは、例えば、可視透過性光起電力デバイスの光活性層における光活性材料として有用であり得る。この態様の光活性化合物は、以下の式を有してもよい。
【化３９】
2020524404.tif 000041
、ここで、各Ｒ基は、独立して水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換芳香族基、置換もしくは非置換縮合芳香族基、置換もしくは非置換複素芳香族基、置換もしくは非置換縮合複素芳香族基、置換もしくは非置換アミン基、または置換もしくは非置換アルコキシ基であるか、かつ、各Ｘは、独立してＳ、Ｎ、またはＣ−Ｒである。任意に、２つ以上のＲ基は、置換もしくは非置換環基または置換もしくは非置換縮合環基を形成する。任意に、１つ以上のＲ基は、独立してＨ、ＣＨ３、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＯＣＨ３、Ｃ（ＣＨ３）３、またはＡｒ−Ｒであり、Ａｒは、芳香族または複素芳香族基であり、Ａｒ−Ｒは、１つ以上のＲ基置換基を有する芳香族または複素芳香族基に対応する。任意に、１つ以上のＲ基は、独立してチアゾリル基、フェニル基、ピリジニル基、イミダゾリル基、ピロリル基、チオフェニル基、ナフチル基、ピレニル基、インドリル基、ベンゾチオフェニル基、ベンズイミダゾリル基、またはベンゾチアゾリル基である。任意に、２つ以上のＲ基が非縮合芳香族もしくは複素芳香族基を形成するか、または２つ以上のＲ基が縮合芳香族もしくは複素芳香族基を形成する。これらの化合物は、可視域の最大吸収強度よりも近赤外線の強力な最大吸収強度を示し得ることが理解されよう。
【００４０】
例えば、この態様の光活性化合物は、以下の式を有してもよい。
【化４０】
2020524404.tif 000042
ここで、各Ａｒは、独立して１つ以上のＲ基置換基を有する芳香族または複素芳香族基である。別の例として、光活性化合物は、以下の式を有してもよい。
【化４１】
2020524404.tif 000043
。特定の可視透過性光活性化合物には、以下の式を有するものが含まれる。
【化４２−１】
2020524404.tif 000044
【化４２−２】
2020524404.tif 000045
【化４２−３】
2020524404.tif 000046
【化４２−４】
2020524404.tif 000047
繰り返すが、これらの化合物は、可視域の最大吸収強度よりも近赤外線の強力な最大吸収強度を示し得ることが理解されよう。
【００４１】
あるいは、この態様の光活性化合物は、以下の式を有してもよい。
【化４３】
2020524404.tif 000048
ここで、各Ｌ基は、独立して単結合あるいは置換もしくは非置換アルキレン基、置換もしくは非置換アリーレン基、または置換もしくは非置換ヘテロアリーレン基から選択される二価の連結基であり、各Ｒ基は、独立して水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換芳香族基、置換もしくは非置換縮合芳香族基、置換もしくは非置換複素芳香族基、置換もしくは非置換縮合複素芳香族基、置換もしくは非置換アミン基、または置換もしくは非置換アルコキシ基であるか、各Ｘは、独立してＳ、Ｎ、またはＣ−Ｒである。任意に、２つ以上のＲ基は、置換もしくは非置換環基または置換もしくは非置換縮合環基を形成する。任意に、１つ以上のＲ基は、独立してＨ、ＣＨ３、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＯＣＨ３、Ｃ（ＣＨ３）３、またはＡｒ−Ｒであり、Ａｒは、芳香族または複素芳香族基であり、Ａｒ−Ｒは、１つ以上のＲ基置換基を有する芳香族または複素芳香族基に対応する。任意に、１つ以上のＲ基は、独立してチアゾリル基、フェニル基、ピリジニル基、イミダゾリル基、ピロリル基、チオフェニル基、ナフチル基、ピレニル基、インドリル基、ベンゾチオフェニル基、ベンズイミダゾリル基、またはベンゾチアゾリル基である。任意に、２つ以上のＲ基が非縮合芳香族もしくは複素芳香族基を形成するか、または２つ以上のＲ基が縮合芳香族もしくは複素芳香族基を形成する。これらの化合物は、可視域の最大吸収強度よりも近赤外線の強力な最大吸収強度を示し得ることが理解されよう。
【００４２】
例えば、この態様の光活性化合物は、以下の式を有してもよい。
【化４４】
2020524404.tif 000049
ここで、各Ａｒは、独立して１つ以上のＲ基置換基を有する芳香族または複素芳香族基である。任意に、光活性化合物は、以下の式を有する。
【化４５】
2020524404.tif 000050
。特定の光活性化合物には、以下の式を有するものが含まれる。
【化４６】
2020524404.tif 000051
繰り返すが、これらの化合物は、可視域の最大吸収強度よりも近赤外線の強力な最大吸収強度を示し得ることが理解されよう。
【００４３】
あるいは、この態様の光活性化合物は、以下の式を有してもよい。
【化４７】
2020524404.tif 000052
、ここで、Ａ１は、１つ以上のＲ基置換基を含む縮合または非縮合の芳香族または複素芳香族基であり、各Ａ２は、独立して１つ以上のＲ基置換基を含む縮合または非縮合の芳香族または複素芳香族基であり、各Ｒ基は、独立して水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換芳香族基、置換もしくは非置換縮合芳香族基、置換もしくは非置換複素芳香族基、置換もしくは非置換縮合複素芳香族基、置換もしくは非置換アミン基、または置換もしくは非置換アルコキシ基であるか、あるいは２つ以上のＲ基が置換もしくは非置換環基または置換もしくは非置換縮合環基を形成する。任意に、Ａ１は、１つ以上のＲ基置換基を含む５員または６員の芳香族または複素芳香環を含む。任意に、Ａ１は、チアゾール環、ベンゼン環、ピリジン環、イミダゾール環、ピロール環、チオフェン環、ナフタレン、ピレン、インドール、ベンゾチオフェン、ベンズイミダゾール、ベンゾチアゾール、またはトリアジン環の１つ以上を含む非置換またはＲ置換環基を含む。任意に、各Ａ２は、１つ以上のＲ基置換基を含む５員または６員の芳香族または複素芳香環を含む。任意に、各Ａ２は、チアゾール環、ベンゼン環、ピリジン環、イミダゾール環、ピロール環、チオフェン環、ナフタレン、ピレン、インドール、ベンゾチオフェン、ベンズイミダゾール、ベンゾチアゾール、またはトリアジン環の１つ以上を含む非置換またはＲ置換環基を含む。任意に、１つ以上のＲ基は、独立してＨ、ＣＨ３、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＯＣＨ３、Ｃ（ＣＨ３）３、またはＡｒ−Ｒであり、Ａｒは、芳香族または複素芳香族基であり、Ａｒ−Ｒは、１つ以上のＲ基置換基を有する芳香族または複素芳香族基に対応する。任意に、１つ以上のＲ基は、独立してチアゾリル基、フェニル基、ピリジニル基、イミダゾリル基、ピロリル基、チオフェニル基、ナフチル基、ピレニル基、インドリル基、ベンゾチオフェニル基、ベンズイミダゾリル基、またはベンゾチアゾリル基である。任意に、２つ以上のＲ基が非縮合芳香族または複素芳香族基を形成するか、または２つ以上のＲ基が縮合芳香族または複素芳香族基を形成する。これらの化合物は、可視域の最大吸収強度よりも近赤外線の強力な最大吸収強度を示し得ることが理解されよう。
【００４４】
例えば、この態様の光活性化合物は、以下の式を有してもよい。
【化４８】
2020524404.tif 000053
ここで、各Ｘは、独立してＳ、Ｎ、またはＣ−Ｒである。特定の光活性化合物には、以下の式を有するものが含まれる。
【化４９】
2020524404.tif 000054
繰り返すが、これらの化合物は、可視域の最大吸収強度よりも近赤外線の強力な最大吸収強度を示し得ることが理解されよう。
【００４５】
あるいは、この態様の光活性化合物は、以下の式を有してもよい。
【化５０】
2020524404.tif 000055
、ここで、Ａ１は、１つ以上のＲ基置換基を含む縮合または非縮合の芳香族または複素芳香族基であり、各Ａ２は、独立して１つ以上のＲ基置換基を含む縮合または非縮合の芳香族または複素芳香族基であり、各Ｒ基は、独立して水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換芳香族基、置換もしくは非置換縮合芳香族基、置換もしくは非置換複素芳香族基、置換もしくは非置換縮合複素芳香族基、置換もしくは非置換アミン基、または置換もしくは非置換アルコキシ基である。任意に、２つ以上のＲ基は、置換もしくは非置換環基または置換もしくは非置換縮合環基を形成する。任意に、Ａ１は、１つ以上のＲ基置換基を含む５員または６員の芳香族または複素芳香環を含む。任意に、Ａ１は、１つ以上のＲ基置換基を含む縮合５員または６員の芳香族または複素芳香環を含む。任意に、各Ａ２は、１つ以上のＲ基置換基を含む５員または６員の芳香族または複素芳香環を含む。任意に、各Ａ２は、チアゾール環、ベンゼン環、ピリジン環、イミダゾール環、ピロール環、チオフェン環、ナフタレン、ピレン、インドール、ベンゾチオフェン、ベンズイミダゾール、またはベンゾチアゾールの１つ以上を含む非置換またはＲ置換環基を含む。任意に、１つ以上のＲ基は、独立してＨ、ＣＨ３、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＯＣＨ３、Ｃ（ＣＨ３）３、またはＡｒ−Ｒであり、Ａｒは、芳香族または複素芳香族基であり、Ａｒ−Ｒは、１つ以上のＲ基置換基を有する芳香族または複素芳香族基に対応する。任意に、１つ以上のＲ基は、独立してチアゾリル基、フェニル基、ピリジニル基、イミダゾリル基、ピロリル基、チオフェニル基、ナフチル基、ピレニル基、インドリル基、ベンゾチオフェニル基、ベンズイミダゾリル基、またはベンゾチアゾリル基である。任意に、２つ以上のＲ基が非縮合芳香族または複素芳香族基を形成するか、または２つ以上のＲ基が縮合芳香族または複素芳香族基を形成する。これらの化合物は、可視域の最大吸収強度よりも近赤外線の強力な最大吸収強度を示し得ることが理解されよう。
【００４６】
例えば、この態様の光活性化合物は、以下の式を有してもよい。
【化５１】
2020524404.tif 000056
、ここで、各Ａ３は、独立して１つ以上のＲ基置換基を含む芳香族または複素芳香族基である。この態様の光活性化合物は、以下の式でさらに特徴付けられ得る。
【化５２】
2020524404.tif 000057
ここで、各Ｘは、独立してＳ、Ｎ、またはＣ−Ｒである。特定の光活性化合物には、以下の式を有するものが含まれる。
【化５３】
2020524404.tif 000058
繰り返すが、これらの化合物は、可視域の最大吸収強度よりも近赤外線の強力な最大吸収強度を示し得ることが理解されよう。
【００４７】
この態様の別の光活性化合物は、以下の式を有してもよい。
【化５４】
2020524404.tif 000059
、ここで、Ｍは、金属であり、各Ａは、独立して１つ以上のＲ基置換基を有する縮合多環式環基であり、各Ｒ基は、独立して水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換アルケニル基、置換もしくは非置換芳香族基、置換もしくは非置換縮合芳香族基、置換もしくは非置換複素芳香族基、置換もしくは非置換縮合複素芳香族基、または置換もしくは非置換アルコキシ基である。任意に、２つ以上のＲ基は、置換もしくは非置換環基または置換もしくは非置換縮合環基を形成する。任意に、Ｍは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｐｄ、またはＰｔである。任意に、１つ以上のＲ基は、それぞれ独立して、メトキシ基、フェニル基、ジメチルアミノ基、シアノ基、チアゾリル基、またはフェニル基である。任意に、Ａは、チアゾリル基、フェニル基、マレイミド基、ナフチル基、アセナフタレン基、またはフェナントレン基を含む。これらの化合物は、可視域の最大吸収強度よりも近赤外線の強力な最大吸収強度を示し得ることが理解されよう。
【００４８】
例えば、この態様の光活性化合物は、以下の式を有してもよい。
【化５５】
2020524404.tif 000060
任意に、この態様の化合物は、以下の式を有してもよい。
【化５６】
2020524404.tif 000061
特定の可視透過性光活性化合物には、以下の式を有するものが含まれる。
【化５７】
2020524404.tif 000062
繰り返すが、これらの化合物は、可視域の最大吸収強度よりも近赤外線の強力な最大吸収強度を示し得ることが理解されよう。
【００４９】
あるいは、この態様の光活性化合物は、以下の式を有してもよい。
【化５８】
2020524404.tif 000063
、ここで、ＭはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｐｄ、またはＰｔなどの金属であり、各Ｒ基は、独立して水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換アルケニル基、置換もしくは非置換芳香族基、置換もしくは非置換縮合芳香族基、置換もしくは非置換複素芳香族基、置換もしくは非置換縮合複素芳香族基、または置換もしくは非置換アルコキシ基であり、あるいは２つ以上のＲ基は、置換もしくは非置換環基または置換もしくは非置換縮合環基を形成する。任意に、１つ以上のＲ基は、独立して、メトキシ基、フェニル基、ジメチルアミノ基、シアノ基、チアゾリル基、またはフェニル基である。これらの化合物は、可視域の最大吸収強度よりも近赤外線の強力な最大吸収強度を示し得ることが理解されよう。
【００５０】
例えば、この態様の光活性化合物は、以下の式を有してもよい。
【化５９】
2020524404.tif 000064
。任意に、光活性化合物は、以下の式を有する。
【化６０】
2020524404.tif 000065
。特定の光活性化合物には、以下の式を有するものが含まれる。
【化６１】
2020524404.tif 000066
。繰り返すが、これらの化合物は、可視域の最大吸収強度よりも近赤外線の強力な最大吸収強度を示し得ることが理解されよう。
【００５１】
別の態様では、可視透過性光活性化合物が提供され、これは、例えば、可視透過性光起電力デバイスの光活性層における光活性材料として有用であり得る。この態様の光活性化合物は、以下の式を有してもよい。
【化６２】
2020524404.tif 000067
ここで、各Ｒ基は、独立して水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換芳香族基、置換もしくは非置換縮合芳香族基、置換もしくは非置換複素芳香族基、置換もしくは非置換縮合複素芳香族基、置換もしくは非置換アミン基、または置換もしくは非置換アルコキシ基であるか、ｎは、０、１、２、３、４、５、６、または７であり、各Ｘは、独立してＯ、Ｎ−Ｒ、Ｓ、またはＳｅである。任意に、２つ以上のＲ基は、置換もしくは非置換環基または置換もしくは非置換縮合環基を形成する。任意に、１つ以上のＲ基は、独立してＨ、置換もしくは非置換Ｃ１−Ｃ６アルキル基、置換もしくは非置換Ｃ２−Ｃ６アルケニル基、置換もしくは非置換芳香族基、または置換もしくは非置換複素芳香族基である。これらの化合物は、最大可視吸収強度よりも大きい最大近赤外線または紫外線吸収強度などの、最大近赤外線または紫外線吸収強度および最大可視吸収強度を示し得ることが理解されよう。
【００５２】
例えば、この態様の光活性化合物は、以下の式を有してもよい。
【化６３】
2020524404.tif 000068
、ここで、ｍは、０、１、２、３、４、または５である。任意に、この態様の光活性化合物は、以下の式を有してもよい。
【化６４】
2020524404.tif 000069
特定の可視透過性光活性化合物には、以下の式を有するものが含まれる。
【化６５】
2020524404.tif 000070
繰り返すが、これらの化合物は、可視透過性であり得、可視域の最大吸収強度よりも近赤外線の強力な最大吸収強度を示し得ることが理解されよう。
【００５３】
あるいは、この態様の光活性化合物は、以下の式を有してもよい。
【化６６】
2020524404.tif 000071
、ここで、各Ａは、独立して１つ以上のＲ基置換基を含む縮合または非縮合の芳香族または複素芳香族基であり、各Ｒ基は、独立して水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換芳香族基、置換もしくは非置換縮合芳香族基、置換もしくは非置換複素芳香族基、置換もしくは非置換縮合複素芳香族基、置換もしくは非置換アミン基、または置換もしくは非置換アルコキシ基である。任意に、２つ以上のＲ基は、置換もしくは非置換環基または置換もしくは非置換縮合環基を形成する。任意に、Ａは、独立してベンゼン環またはチオフェン環である。任意に、１つ以上のＲ基は、独立してＨ、置換もしくは非置換Ｃ１−Ｃ６アルキル基、置換もしくは非置換Ｃ２−Ｃ６アルケニル基、置換もしくは非置換芳香族基、または置換もしくは非置換複素芳香族基である。これらの化合物は、最大可視吸収強度よりも大きい最大近赤外線または紫外線吸収強度などの、最大近赤外線または紫外線吸収強度および最大可視吸収強度を示し得ることが理解されよう。
【００５４】
例えば、この態様の光活性化合物は、以下の式を有してもよい。
【化６７】
2020524404.tif 000072
具体的な光活性化合物の例には、以下の式を有するものが含まれる。
【化６８】
2020524404.tif 000073
繰り返すが、これらの化合物は、可視透過性であり得、可視域の最大吸収強度よりも近赤外線の強力な最大吸収強度を示し得ることが理解されよう。
【００５５】
あるいは、この態様の光活性化合物は、以下の式を有してもよい。
【化６９】
2020524404.tif 000074
ここで、各Ｒ基は、独立して水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換芳香族基、置換もしくは非置換縮合芳香族基、置換もしくは非置換複素芳香族基、置換もしくは非置換縮合複素芳香族基、置換もしくは非置換アミン基、または置換もしくは非置換アルコキシ基である。任意に、２つ以上のＲ基は、置換もしくは非置換環基または置換もしくは非置換縮合環基を形成する。任意に、１つ以上のＲ基は、Ｈ、置換もしくは非置換Ｃ１−Ｃ６アルキル基、置換もしくは非置換Ｃ２−Ｃ６アルケニル基、置換もしくは非置換芳香族基、または置換もしくは非置換複素芳香族基である。任意に、１つ以上のＲ基は、ターシャリーブチル基である。これらの化合物は、最大可視吸収強度よりも大きい最大近赤外線または紫外線吸収強度などの、最大近赤外線または紫外線吸収強度および最大可視吸収強度を示し得ることが理解されよう。
【００５６】
例えば、この態様の化合物は、以下の式を有してもよい。
【化７０】
2020524404.tif 000075
。特定の光活性化合物の例には、以下の式を有するものが含まれる。
【化７１】
2020524404.tif 000076
。
【００５７】
あるいは、この態様の光活性化合物は、以下の式を有してもよい。
【化７２】
2020524404.tif 000077
ここで、各Ｒ基は、独立して水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換芳香族基、置換もしくは非置換縮合芳香族基、置換もしくは非置換複素芳香族基、置換もしくは非置換縮合複素芳香族基、置換もしくは非置換アミン基、または置換もしくは非置換アルコキシ基である。任意に、２つ以上のＲ基は、置換もしくは非置換環基または置換もしくは非置換縮合環基を形成する。任意に、１つ以上のＲ基は、Ｈ、置換もしくは非置換Ｃ１−Ｃ６アルキル基、置換もしくは非置換Ｃ２−Ｃ６アルケニル基、置換もしくは非置換芳香族基、または置換もしくは非置換複素芳香族基である。これらの化合物は、最大可視吸収強度よりも大きい最大近赤外線または紫外線吸収強度などの、最大近赤外線または紫外線吸収強度および最大可視吸収強度を示し得ることが理解されよう。
【００５８】
例えば、この態様の光活性化合物は、以下の式を有してもよい。
【化７３】
2020524404.tif 000078
。
特定の光活性化合物の例は、以下の式を有する化合物である。
【化７４】
2020524404.tif 000079
。
【００５９】
有利には、開示された光活性化合物は、最大またはピーク可視吸収強度よりも大きな最大またはピーク近赤外または紫外線吸収強度を示す。いくつかの実施形態では、開示された光活性化合物は、統合された可視吸収係数よりも大きい統合された近赤外線または紫外線吸収係数を示す。例えば、開示された光活性化合物のいくつかの実施形態は、近赤外波長帯域（６５０ｎｍ〜１４００ｎｍ）または紫外波長帯域（２００ｎｍ〜４５０ｎｍ）などの可視波長帯域外（４５０ｎｍ〜６５０ｎｍ）でピーク吸収を示す。近赤外線または紫外線を優先的に吸収することにより、開示された光活性化合物は、可視透過性を示し、有利には可視透過性光起電力デバイスに組み込むのに有用であり得る。様々な実施形態において、特定の標的用途に対して異なる最大可視吸収または最小可視透過率を選択できることが理解されよう。例えば、いくつかの実施形態では、３０％の可視透過率または７０％の吸収がいくつかの用途にとって望ましい場合がある。他の実施形態では、１００％の可視透過率または０％の吸収がいくつかの用途にとって望ましい場合がある。このようにして、可視透過性太陽電池は、太陽光発電（または偶発的な吸収）を目的として、近赤外および／または紫外光だけでなく可視光も吸収し、目標の可視透過性レベルを満する。
【００６０】
本明細書で使用するとき、可視透過性、可視透過などの用語は、約７０％未満、約６５％未満、約６０％未満、約５５％未満、約５０％未満、約４５％未満、約４０％未満、約３５％未満、約３０％未満、約２５％未満、または約２０％未満などの、０％〜７０％の可視帯域で全体吸収、平均吸収、または最大吸収を示す材料の特性を指す。別の言い方をすると、可視透過性材料は、入射可視光の約８０％以上、入射可視光の約７５％以上、入射可視光の約７０％以上、入射可視光の約６５％以上、入射可視光の約６０％以上、入射可視光の約５５％以上、入射可視光の約５０％以上、入射可視光の約４５％以上、入射可視光の約４０％以上、入射可視光の約３５％以上、または入射可視光の約３０％以上などの、入射可視光の３０％〜１００％を透過することができる。可視透過性材料は、一般に、人間が見たときに少なくとも部分的にシースルー（つまり、完全に不透明ではない）と見なされる。任意に、可視透過性材料は、人間が見たときに無色（つまり、特定の色の外観を提供する強い可視吸収機能を示さない）である場合がある。
【００６１】
本明細書では、様々な異なるＲ基置換が一般的に企図されている。例えば、いくつかの実施形態では、１つ以上のＲ基は、独立してＨ、ＣＨ３、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＯＣＨ３、Ｃ（ＣＨ３）３、またはＡｒ−Ｒであり、式中、Ａｒは、芳香族または複素芳香族基であり、式中、Ａｒ−Ｒは、１つ以上のＲ基置換基を有する芳香族または複素芳香族基に対応する。任意に、１つ以上のＲ基は、独立してチアゾリル基、フェニル基、ピリジニル基、イミダゾリル基、ピロリル基、チオフェニル基、ナフチル基、ピレニル基、インドリル基、ベンゾチオフェニル基、ベンズイミダゾリル基、またはベンゾチアゾリル基である。いくつかの実施形態では、２つ以上のＲ基が非縮合芳香族もしくは複素芳香族基を形成するか、または２つ以上のＲ基が縮合芳香族もしくは複素芳香族基を形成する。
【００６２】
開示された光活性化合物および材料は、可視透過性基板と、可視透過性基板に結合された第１の可視透過性電極と、最大可視吸収強度よりも大きな最大近赤外吸収強度を示す本明細書に記載の光活性化合物を含む第１の可視透過性光活性層などの、第１の可視透過性電極に結合された第１の可視透過性活性層と、第１の可視透過性光活性層に結合され、最大可視吸収強度よりも大きな最大紫外線吸収強度または最大近赤外線吸収強度を示す、第２の可視透過性光活性層と、第２の可視透過性光活性層に結合された第２の可視透過性電極と、を含む可視透過性光起電力デバイスなどの可視透過性光起電力デバイスに有用である。
【００６３】
以下により詳細に記載されるように、本明細書に記載される光活性化合物は、電子供与体材料または電子受容体材料として有用であり得る。実施形態において、第２の可視透過性光活性層は、第１の可視透過性光活性層の光活性材料が電子供与体材料である場合の電子受容体材料、または第１の可視透過性光活性層の光活性材料が電子受容体材料である場合の電子供与体材料などの反対材料として有用であり得る第２の光活性化合物を含み得る。光活性層で使用される光活性化合物は、任意の適切な濃度を有し得る。いくつかの実施形態では、光活性化合物は、実質的に純粋な形態の層として存在する。しかしながら、いくつかの実施形態では、光活性層は、電子受容体材料および電子供与体材料などの複数の光活性化合物が存在する場合など、混合形態として存在してもよい。異なる光活性材料は、本明細書に記載のデバイスで太陽光発電を達成するために、任意の適切な濃度または濃度比を有してもよい。任意に、第１および第２の可視透過性光活性層は、独立して約１ｎｍ〜約３００ｎｍの厚さを有する。任意に、第１の可視透過性光活性層および第２の可視透過性光活性層は、別個の、混合された、または部分的に混合された層に対応する。
【００６４】
可視透過性光起電力デバイスで使用される他の層は、透過性光起電力デバイスの動作に適した組成と特性を示し得る。例えば、透過性ガラス、透過性ポリマーなどを構成するものなど、様々な可視透過性基板が適している場合がある。いくつかの実施形態では、可視透過性基板は、近赤外光（すなわち、６５０ｎｍよりも長い波長を有する光）および／または紫外光（すなわち、４５０ｎｍよりも短い波長を有する光）に対して透過性であり得る。このようにして、可視透過性基板は、可視透過性光起電力デバイスによる光起電力エネルギーの生成に適した近赤外線および／または紫外線を吸収しない場合がある。しかし、いくつかの実施形態では、可視透過性基板は、赤外線および／または紫外線を吸収する場合があり、これは、例えば、可視透過性基板が光活性層を通過した後の過剰な赤外線または紫外線放射を遮断し、全体的な紫外線および／または赤外線の透過を防止または低減する構成に役立つ場合がある。有用な可視透過性基板には、約５０ｎｍ〜約３０ｍｍの厚さを有するものが含まれるが、これらに限定されない。
【００６５】
可視透過性電極の例には、酸化インジウムスズまたは銅、金、銀、アルミニウムなどの導電性要素の薄い透過膜を含む電極が含まれる。可視透過性電極が導電性要素を含む場合、厚さは、導電性要素がバルク内で不透明であっても、薄膜として使用される場合、導電性要素は依然として可視光の透過を可能にし得る。有用な可視透過性電極には、約１ｎｍ〜約５００ｎｍの厚さを有するものが含まれるが、これらに限定されない。
【００６６】
本明細書に記載の可視透過性光起電力デバイスには、他の層が存在してもよい。例えば、可視透過性光起電力デバイスは、第１の可視透過性電極と第１の可視透過性光活性層との間に配置された第１の緩衝層および／または第２の可視透過性光活性層と第２の可視透過性電極との間に配置された第２の緩衝層などの、１つ以上の緩衝層を任意に含んでもよい。有用な緩衝層は、様々な目的に役立ち、様々な組成物を含み得る。例えば、場合によっては、緩衝層は、本明細書に記載の光活性材料または化合物を含んでもよい。任意に、有用な緩衝層は、約１ｎｍ〜約５００ｎｍの厚さを有する。
【００６７】
別の態様では、可視透過性光活性材料を製造する方法および可視透過性光起電力デバイスを製造する方法などの方法が提供される。一実施形態では、この態様の方法は、透過性基板を提供することと、任意で、透過性基板上に１つ以上の光学層を形成することと、第１の透過性電極を形成することと、任意で、第１の透過性電極上に第１の緩衝層を形成することと、本明細書に記載の光活性化合物を含むなど、１つ以上の光活性層を形成することと、任意で、第２の緩衝層を形成することと、第２の透過性電極を形成することと、任意で、第２の透過性電極上に１つ以上の光学層を形成することと、を含む。任意に、１つ以上の緩衝層は、本明細書に記載の光活性化合物を含む。任意に、１つ以上の層を形成することは、光活性化合物を作成し、光活性化合物を堆積することを含むことができる。本明細書で提供される様々な光活性化合物の作製の例を以下に記載する。
【００６８】
これらの異なるステップの変形例は、本開示を考慮して理解されるであろう。例えば、光活性層は、電子受容体および電子供与体材料を含む別個の層または混合層として提供されてもよい。例えば、屈折率整合層、反射防止層などの異なる光学層を使用することができる。
【００６９】
真空堆積技術および溶液蒸着技術を含む、１つ以上の層を形成するために様々な技術が有用であり得る。一実施形態では、光活性層の一部として光活性化合物を堆積させるために熱蒸着が使用される。可視透過性光起電力デバイスを作成する方法において、様々なパターニング技術が有用であり得ることが理解されよう。例えば、可視透過性電極は任意にパターニングされ、可視的に活性な光活性層は任意にパターニングされ、緩衝層は任意にパターニングされ、光学層はパターニングされ、などである。適切なパターニング技術には、リソグラフィ、マスキング、リフトオフ、エッチングなどを含むパターニング技術が含まれるが、これらに限定されない。
【００７０】
本発明のこれらおよび他の実施形態および態様は、その利点および特徴の多くとともに、以下の本文および添付の図面と併せてより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１Ａ】本発明の一実施形態による、可視透過性光起電力デバイスを示す簡略化された概略図である。
【図１Ｂ】本発明の実施形態による、可視透過性光起電力デバイスにおける光活性層の様々な構成の概要を提供する。
【図２】太陽光スペクトル、人間の目の感度、および波長の関数としての例示的な透過性光起電力デバイスの吸収を示す簡略化されたプロットである。
【図３】本発明の一実施形態による、可視透過性光起電力デバイスの簡略化されたエネルギー準位図である。
【図４Ａ】光活性層を含むことができる異なる電子受容体および供与体構成の例示的な吸収プロファイルを示すプロットを提供する。
【図４Ｂ】光活性層を含むことができる異なる電子受容体および供与体構成の例示的な吸収プロファイルを示すプロットを提供する。
【図４Ｃ】光活性層を含むことができる異なる電子受容体および供与体構成の例示的な吸収プロファイルを示すプロットを提供する。
【図４Ｄ】光活性層を含むことができる異なる電子受容体および供与体構成の例示的な吸収プロファイルを示すプロットを提供する。
【図５】本発明の実施形態による、可視透過性光起電力デバイスの製造方法の概要を提供する。
【図６】異なるクラスの有機分子の一般的な吸収特性および供与体／受容体の挙動を示すプロットを提供する。
【図７Ａ】可視透過性光活性化合物の形成のための例示的な合成経路の概要を提供する。
【図７Ｂ】可視透過性光活性化合物の形成のための例示的な合成経路の概要を提供する。
【図８】溶液中の異なる透過性光活性化合物の正規化された吸光度スペクトルを示すデータを提供する。
【図９】例示的な太陽電池の電圧の関数としての例示的な電流密度を示すデータを提供する。
【図１０】可視透過性光活性化合物の形成のための例示的な合成経路の概要を提供する。
【図１１】可視透過性光活性化合物の形成のための例示的な合成経路の概要を提供する。
【図１２】溶液中の異なる透過性光活性化合物の正規化された吸光度スペクトルを示すデータを提供する。
【図１３】可視透過性光活性化合物の形成のための例示的な合成経路の概要を提供する。
【図１４】溶液中の異なる透過性光活性化合物の正規化された吸光度スペクトルを示すデータを提供する。
【図１５】例示的な太陽電池の電圧の関数としての例示的な電流密度を示すデータを提供する。
【図１６】可視透過性光活性化合物の形成のための例示的な合成経路の概要を提供する。
【図１７】可視透過性光活性化合物の形成のための例示的な合成経路の概要を提供する。
【図１８】可視透過性光活性化合物の形成のための例示的な合成経路の概要を提供する。
【図１９】可視透過性光活性化合物の形成のための例示的な合成経路の概要を提供する。
【図２０】可視透過性光活性化合物の形成のための例示的な合成経路の概要を提供する。
【図２１】可視透過性光活性化合物の形成のための例示的な合成経路の概要を提供する。
【図２２】溶液中の異なる透過性光活性化合物の正規化された吸光度スペクトルを示すデータを提供する。
【図２３】対称型ＤｉＣＮ化合物の例示的な合成経路を示す。
【図２４】非対称ＤｉＣＮ化合物の例示的な合成経路を示す。
【図２５】ＤｉＣＮ−ＩＤＤＴ化合物の例示的な合成経路を示す。
【図２６】ＤｉＣＮ−ＤＴＣｚ化合物の例示的な合成経路を示す。
【図２７】ＤｉＣＮ−ＢＯＤＩＰＹ化合物の例示的な合成経路を示す。
【図２８】ＤｉＣＮ−ＳＯ２化合物の例示的な合成経路を示す。
【図２９】ＤｉＣＮ化合物のスペクトル特性を示す。
【図３０】ＤｉＣＮおよびＤｉＣＮ−ＳＯ２化合物のスペクトル特性を示す。
【図３１】非対称ＤｉＣＮ受容体Ａ−１６とＣｕＰｃ供与体を含む例示的な太陽電池の電流密度を電圧の関数として示すデータを提供する。
【図３２】ベンゾ−ビス−チアジアゾール（ＢＢＴ）化合物の例示的な合成経路を示す。
【図３３】に光活性化合物の例示的な吸収スペクトルを示す。
【図３４Ａ】可視透過性光活性化合物を形成するための例示的な合成経路の概要を示す。
【図３４Ｂ】可視透過性光活性化合物を形成するための例示的な合成経路の概要を示す。
【図３５】溶液中の異なる透過性光活性化合物の正規化された吸光度スペクトルを示すデータを提供する。
【図３６】例示的な太陽電池の電圧の関数としての例示的な電流密度を示すデータを提供する。
【図３７】例示的な太陽電池の電圧の関数としての例示的な電流密度を示すデータを提供する。
【図３８】ナフタレン−テトラカルボン酸ジイミド（ＮＴＣＤＩ）化合物の例示的な合成経路を示す。
【図３９】ＮＴＣＤＩ化合物Ｅ−１のスペクトル特性を示す。
【図４０Ａ】ＮＴＣＤＩ受容体Ｅ−１とＣｌＡｌＰｃ供与体を含む例示的な太陽電池の電流密度を電圧の関数として示すデータを提供する。
【図４０Ｂ】ＮＴＣＤＩ化合物Ｅ−１を含むカソード緩衝層を有する例示的な太陽電池の電流密度を電圧の関数として示すデータを提供する。
【図４１】ビスイミドコロネン（ＣＢＩ）化合物の例示的な合成経路を示す。
【図４２Ａ】フルオランテン誘導体の例示的な合成経路を示す。
【図４２Ｂ】フルオランテン誘導体の例示的な合成経路を示す。
【図４３】ＳｕｂＰｃ供与体を有する受容体としてフルオランテンを有する例示的な太陽電池の電圧の関数としての例示的な電流密度を示すデータを提供する。
【図４４】コランヌレン誘導体の例示的な合成経路を示す。
【図４５】可視透過性光活性化合物の形成のための合成経路の例の概要を提供する。
【図４６】例示的な可視透過性光活性化合物の正規化された吸光度スペクトルを示すデータを提供する。
【図４７】可視透過性光活性化合物の形成のための合成経路の例の概要を提供する。
【図４８】可視透過性光活性化合物の形成のための合成経路の例の概要を提供する。
【図４９】例示的な可視透過性光活性化合物の吸収スペクトルを示すデータを提供する。
【図５０】可視透過性光活性化合物の形成のための例示的な合成経路の概要を提供する。
【図５１】ＳｎＰｃ、ＳｎＮｃＣｌ２、およびＳｎＰｃＣｌ２でのＵＶ／ＮＩＲの吸収を示す。
【図５２】ＮＩＲ吸収供与体材料としてＳｎＮｃＣｌ２を使用したデバイスの外部量子効率を、透過性ＰＶで使用される典型的な供与体材料であるＣｌＡｌＰｃを使用したデバイスと比較する。
【図５３】ＳｎＮｃＣｌ２をＮＩＲ吸収供与体材料として使用したデバイスの電流電圧性能を、透過性ＰＶで使用される典型的な供与体材料であるＣｌＡｌＰｃを使用したデバイスと比較する。
【図５４】ＮＩＲ吸収供与体材料としてＳｎＮｃＣｌ２を使用したデバイスで使用される材料のエネルギーレベルと、透過性ＰＶで使用される典型的な供与体材料であるＣｌＡｌＰｃを使用したデバイスとを比較する。
【図５５】ＳｎＰｃＣｌ２をＮＩＲ受容体として使用した代表的なデバイスの性能を示す。
【図５６】ＳｎＮｃＣｌ２およびＳｎＰｃＣｌ２をそれぞれ供与体および受容体材料として使用した透過性ＰＶの電流−電圧性能を示す。
【図５７】ＳｎＮｃＣｌ２およびＳｎＰｃＣｌ２をそれぞれ供与体および受容体材料として使用した透過性ＰＶの外部量子効率性能を示す。
【図５８】フタロシアニン化合物の例示的な合成経路を示す。
【図５９】フタロシアニン化合物の例示的な合成経路を示す。
【図６０Ａ】フタロシアニンＪ−１４のスペクトル特性を示す。
【図６０Ｂ】フタロシアニンＪ−３のスペクトル特性を示す。
【図６１】フタロシアニンＪ−１、フタロシアニンＪ−２、およびフタロシアニンＪ−３のスペクトル特性の比較を示す。
【発明を実施するための形態】
【００７２】
本開示は、可視透過性光活性化合物および可視透過性光活性化合物を組み込んだ可視透過性光起電力デバイスに関する。可視透過性光活性化合物は、近赤外領域または紫外線領域でより強く光を吸収し、可視領域ではあまり強くないため、可視透過性光起電力デバイスで使用できる。開示される可視透過性光起電力デバイスは、可視透過性電極間に可視透過性光活性材料が位置付けられた可視透過性電極を含む。
【００７３】
開示される可視透過性光活性化合物は、ジアミノジフルオロホウ素系の有機色素などのホウ素−ジピロメテン系の光活性化合物、および関連するジアミノ二酸素ホウ素系の有機色素を含む。例示的な可視透過性光活性化合物には、ホウ素−窒素結合を含む環構造内のフッ素化または酸素化ホウ素コアが含まれる。例えば、開示された光活性化合物は、
【化７５】
2020524404.tif 000080
の共通の構造的特徴を共有し、波状結合は、同じ化合物または異なる部分構造の一部であり得る化合物の別の部分への接続を表す。これらの共通の構造的特徴は、本明細書に示されるように例示され得るが、その異なる成分は、化合物の原子価要件を満たすために帯電され得ることが理解される。これらの電荷は描写されていない可能性があるが、当業者には理解されよう。例えば、ホウ素原子は負電荷を示してもよい。別の例として、窒素原子は正電荷を示してもよい。任意に、窒素原子はゼロ電荷または負電荷を示してもよい。ジアミノジフルオロまたは二酸素ホウ素成分に加えて、可視透過性光活性化合物の他の下部構造は、本質的に有機または異種有機であり得る。例えば、可視透過性化合物は、芳香族種または複素芳香族種、環状種または複素環式種を含み得、適切な光学的および／または物理的特性を達成するためにそれぞれ官能化され得る。
【００７４】
開示されている可視透過性光活性化合物には、ジシアノ−インダンジオン、ベンゾ−ビス−チアジアゾール、ジケトピロロピロールジフェニルチエニルアミン、およびその誘導体などの近赤外ＤＡ分子が含まれ、適切な光学的および／または物理的特性を達成するために官能化され得る。
【００７５】
開示される可視透過性光活性化合物には、金属ジチオレート染料が含まれる。例示的な可視透過性光活性化合物には、化合物による吸収を調節するために官能化され得る有機またはヘテロ有機置換基を含む金属ジチオレート錯体が含まれる。例えば、開示された光活性化合物は、
【化７６】
2020524404.tif 000081
の共通の構造的特徴を共有し、波線は、構造が化合物の別の部分に接続されている位置を表し、これは、同じ化合物の一部（つまり、環または縮合環構造）または異なる部分構造である場合がある。金属ジチオレート成分に加えて、可視透過性光活性化合物の他の下部構造は、本質的に有機または異種有機であり得る。例えば、可視透過性化合物は、芳香族種または複素芳香族種、環状種または複素環式種を含み得、適切な光学的および／または物理的特性を達成するためにそれぞれ官能化され得る。
【００７６】
開示される可視透過性光活性化合物は、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、ビスイミドコロネン、フルオランテン、およびコランヌレンなどのＵＶ受容体分子を含み、適切な光学的および／または物理的特性を達成するために官能化されてもよい。
【００７７】
開示される可視透過性光活性化合物には、テトラシアノキノイドチオフェン化合物、テトラシアノインダセン化合物、カルバゾールチアポルフィリン化合物、およびジチオフェンスクアリン化合物が含まれる。例示的な可視透過性光活性化合物は、化合物による吸収を調節するために官能化されてもよい。いくつかの実施形態では、開示された光活性化合物は、
【化７７】
2020524404.tif 000082
として表され得るジシアノメチレン基を含み、波線は、構造が化合物の別の部分に接続される位置を表す。いくつかの実施形態では、開示された光活性化合物は、２つのジシアノメチレン基を含み、テトラシアノ化合物と呼ばれる場合がある。いくつかの実施形態では、開示された光活性化合物は、共役構造または縮合芳香環または複素芳香環を含んでもよい。これらの成分に加えて、可視透過性光活性化合物の他の下部構造は、本質的に有機または異種有機であり得る。例えば、可視透過性化合物は、芳香族種または複素芳香族種、環状種または複素環式種を含み得、適切な光学的および／または物理的特性を達成するためにそれぞれ官能化され得る。
【００７８】
開示されている可視透過性光活性化合物には、Ａｌ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｖ、Ｚｎなどを含むフタロシアニンが含まれ、適切な光学的および／または物理的特性を達成するために官能化されてもよい。
【００７９】
いくつかの実施形態では、開示される可視透過性光活性化合物の精製のために、非常に高い分子量、例えば約５００ａｍｕ以上、約５５０ａｍｕ以上、約６００ａｍｕ以上、約６５０ａｍｕ以上、約７００ａｍｕ以上、約７５０ａｍｕ以上、約８００ａｍｕ以上、または５００ａｍｕ〜２０００ａｍｕは、分子量が非常に高い化合物は揮発性が限られているため、望ましくない場合があり、可視透過性光活性化合物を製造および精製する方法は、蒸発または昇華に基づく精製方法を採用してもよい。さらに、熱蒸着技術を使用して、可視透過性光活性化合物を可視透過性光起電力デバイスに堆積させることができ、熱蒸着を使用して非常に高分子量の化合物を堆積するのが難しい場合がある。様々な実施形態において、本明細書に記載の可視透過性光活性化合物は、２００ａｍｕ〜７００ａｍｕ、約７００ａｍｕ未満、約６５０ａｍｕ未満、約６００ａｍｕ未満、約５５０ａｍｕ未満、約５００ａｍｕ未満、約４５０ａｍｕ未満、約４００ａｍｕ未満、約３５０ａｍｕ未満、約３００ａｍｕ未満、約２５０ａｍｕ未満、または約２００ａｍｕ未満の分子量を有する。
【００８０】
所望の光学特性を達成するために、可視透過性光活性化合物は、近赤外光の光子が吸収される分子電子構造を示し、その結果、吸収された光子のエネルギー差と一致するエネルギー差で電子をより高い分子軌道に促進する。拡張芳香族性または拡張共役を備えた化合物は、近赤外および／または紫外光子のエネルギーと一致する電子吸収を示す可能性があるため、拡張芳香族性または拡張共役を示す化合物は有益である。ただし、場合によっては、拡張芳香族性または拡張共役により、可視帯域（つまり、約４５０ｎｍ〜約６５０ｎｍ）で吸収される場合がある。共役および芳香族性に加えて、窒素または硫黄原子などの可視透過性光活性化合物の有機構造にヘテロ原子を含めることにより、吸収機能を調節することができる。追加的または代替的に、可視光透過性化合物のコア構造に結合したハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基などの電子供与基または電子求引基の存在と位置によって吸収機能を調整することができる。さらに、光活性化合物内の電子供与体基または電子受容体基の存在によって、吸収機能を任意に調整することができる。
【００８１】
一般に、本明細書で使用される用語およびフレーズは、その技術分野で認識されている意味を有し、標準テキスト、ジャーナル参照、および当業者に知られている文脈を参照することで見つけることができる。以下の定義は、本発明の文脈におけるそれらの特定の使用を明確にするために提供される。
【００８２】
本明細書で使用する「最大吸収強度」とは、紫外線帯域（２００ｎｍ〜４５０ｎｍまたは２８０ｎｍ〜４５０ｎｍ）、可視帯域（４５０ｎｍ〜６５０ｎｍ）、または近赤外帯域（６５０ｎｍ〜１４００ｎｍ）などの特定のスペクトル領域における最大吸収値を指す。いくつかの例では、最大吸収強度は、吸収帯域またはピークなどの局所的または絶対的最大値である吸収機能の吸収強度に対応する場合があり、ピーク吸収と呼ばれる場合がある。いくつかの例では、特定の帯域の最大吸収強度は、局所的または絶対的な最大に対応しない場合があり、代わりに特定の帯域の最大吸収値に対応する場合がある。このような構成は、例えば、吸収機能が複数の帯域（可視および近赤外線）にまたがっており、吸収機能のピークが近赤外帯域内にあるが、吸収機能の尾部が可視帯域まで伸びている場合などの、可視帯域内で発生する吸収機能からの吸収値が近赤外線帯域内で発生する値よりも小さい場合に発生する場合がある。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の可視透過性光活性化合物は、約６５０ナノメートルよりも大きい波長（すなわち、近赤外線）に吸収ピークを有し、可視透過性光活性材料の吸収ピークは、約４５０〜６５０ナノメートルの任意の波長での可視透過性光活性材料の吸収よりも大きくなり得る。
【００８３】
一実施形態では、開示された組成物または化合物は単離または精製される。一実施形態では、単離または精製された化合物は、当技術分野で理解されているように、少なくとも部分的に単離または精製されている。一実施形態では、開示された組成物または化合物は、化学的純度が９０％、任意の用途では９５％、任意の用途では９９％、任意の用途では９９．９％、任意の用途では９９．９９％、および任意の用途では９９．９９９％の純度である。
【００８４】
本明細書に開示された化合物は、任意に１つ以上のイオン化可能な基を含む。イオン化可能な基には、プロトンを除去できる（例えば、−ＣＯＯＨ）または付加できる（例えば、アミン）基および四級化できる基（例えば、アミン）が含まれる。そのような分子およびその塩のすべての可能なイオン形態は、本明細書の開示に個々に含まれることが意図されている。本明細書に記載の化合物の塩に関して、所与の用途のための本発明の塩の調製に適した多種多様な利用可能な対イオンを選択できることが理解されよう。特定の用途では、塩の調製のために所定の陰イオンまたは陽イオンを選択すると、その塩の溶解度が増加または減少する可能性がある。
【００８５】
開示された化合物は、１つ以上のキラル中心を任意に含む。したがって、本開示には、ラセミ混合物、ジアステレオマー、鏡像異性体、互変異性体、および１つ以上の立体異性体が豊富な混合物が含まれる。キラル中心を含む開示された化合物は、化合物のラセミ体ならびに個々の鏡像異性体およびそれらの非ラセミ混合物を包含する。
【００８６】
本明細書で使用される場合、「基」および「部分」という用語は、化合物の官能基を指し得る。開示された化合物の群は、化合物の一部である原子または原子の集合を指す。開示された化合物の基は、１つ以上の共有結合を介して化合物の他の原子に結合していてもよい。群は、その原子価状態に関しても特徴付けられる。本開示は、一価、二価、三価などの原子価状態として特徴付けられる基を含む。実施形態では、用語「置換基」は、用語「群」および「部分」と交換可能に使用され得る。
【００８７】
当技術分野で通例であり、よく知られているように、本明細書に開示される式の水素原子は、常に明示的に示されているわけではない、例えば、脂肪族、芳香族、脂環式、炭素環式および／または複素環の炭素原子に結合した水素原子は、列挙された式に常に明確に示されているわけではない。本明細書で提供される構造は、例えば、列挙される特定の式および構造の説明の文脈において、開示された方法および組成物の化合物の化学組成を伝えることを意図している。提供される構造は、原子の特定の位置およびこれらの化合物の原子間の結合角を示していないことが理解されよう。
【００８８】
本明細書で使用される「アルキレン」および「アルキレン基」という用語は、同義語として使用され、本明細書で定義されるアルキル基に由来する二価基を指す。本開示は、１つ以上のアルキレン基を有する化合物を含む。一部の化合物のアルキレン基は、結合基および／またはスペーサー基として機能する。開示された化合物は、任意に置換および／または非置換Ｃ１−Ｃ２０アルキレン、Ｃ１−Ｃ１０アルキレン基およびＣ１−Ｃ５アルキレン基を含む。
【００８９】
本明細書で使用される場合、「シクロアルキレン」および「シクロアルキレン基」という用語は、同義語として使用され、本明細書で定義されるシクロアルキル基から誘導される二価基を指す。本開示は、１つ以上のシクロアルキレン基を有する化合物を含む。一部の化合物のシクロアルキル基は、結合基および／またはスペーサー基として機能する。開示された化合物は、任意に置換および／または非置換Ｃ３−Ｃ２０シクロアルキレン、Ｃ３−Ｃ１０シクロアルキレンおよびＣ３−Ｃ５シクロアルキレン基を含む。
【００９０】
本明細書で使用される「アリーレン」および「アリーレン基」という用語は、同義語として使用され、本明細書で定義されるアリール基に由来する二価基を指す。本開示は、１つ以上のアリーレン基を有する化合物を含む。いくつかの実施形態では、アリーレンは、アリール基の芳香環の２つの環内炭素原子から水素原子を除去することによりアリール基から誘導される二価基である。一部の化合物のアリーレン基は、結合基および／またはスペーサー基として機能する。一部の化合物のアリーレン基は、発色団、蛍光団、芳香族アンテナ、色素および／またはイメージング基として機能する。開示された化合物は、任意に置換および／または非置換Ｃ３−Ｃ３０アリーレン、Ｃ３−Ｃ２０アリーレン、Ｃ３−Ｃ１０アリーレンおよびＣ１−Ｃ５アリーレン基を含む。
【００９１】
本明細書で使用される「ヘテロアリーレン」および「ヘテロアリーレン基」という用語は、同義語として使用され、本明細書で定義されるヘテロアリール基から誘導される二価基を指す。本開示は、１つ以上のヘテロアリーレン基を有する化合物を含む。いくつかの実施形態では、ヘテロアリーレンは、ヘテロアリール基の複素芳香環または芳香環の２つの環内炭素原子または環内窒素原子から水素原子を除去することによりヘテロアリール基から誘導される二価基である。一部の化合物のヘテロアリーレン基は、結合基および／またはスペーサー基として機能する。一部の化合物のヘテロアリーレン基は、発色団、芳香族アンテナ、蛍光団、色素および／またはイメージング基として機能する。開示された化合物は、任意に置換および／または非置換Ｃ３−Ｃ３０ヘテロアリーレン、Ｃ３−Ｃ２０ヘテロアリーレン、Ｃ１−Ｃ１０ヘテロアリーレンおよびＣ３−Ｃ５ヘテロアリーレン基を含む。
【００９２】
本明細書で使用される「アルケニレン」および「アルケニレン基」という用語は、同義語として使用され、本明細書で定義されるアルケニル基に由来する二価基を指す。本開示は、１つ以上のアルケニレン基を有する化合物を含む。一部の化合物のアルケニレン基は、結合基および／またはスペーサー基として機能する。開示された化合物は、任意に置換および／または非置換Ｃ２−Ｃ２０アルケニレン、Ｃ２−Ｃ１０アルケニレンおよびＣ２−Ｃ５アルケニレン基を含む。
【００９３】
本明細書で使用される「シクロアルケニレン」および「シクロアルケニレン基」という用語は、同義語として使用され、本明細書で定義されるシクロアルケニル基から誘導される二価基を指す。本開示は、１つ以上のシクロアルケニレン基を有する化合物を含む。一部の化合物のシクロアルケニレン基は、結合基および／またはスペーサー基として機能する。開示された化合物は、任意に置換および／または非置換Ｃ３−Ｃ２０シクロアルケニレン、Ｃ３−Ｃ１０シクロアルケニレンおよびＣ３−Ｃ５シクロアルケニレン基を含む。
【００９４】
本明細書で使用される「アルキニレン」および「アルキニレン基」という用語は、同義語として使用され、本明細書で定義されるアルキニル基に由来する二価基を指す。本開示は、１つ以上のアルキニレン基を有する化合物を含む。一部の化合物のアルキニレン基は、結合基および／またはスペーサー基として機能する。開示された化合物は、任意に置換および／または非置換Ｃ２−Ｃ２０アルキニレン、Ｃ２−Ｃ１０アルキニレンおよびＣ２−Ｃ５アルキニレン基を含む。
【００９５】
本明細書で使用される「ハロ」という用語は、フルオロ（−Ｆ）、クロロ（−Ｃｌ）、ブロモ（−Ｂｒ）、またはヨード（−Ｉ）などのハロゲン基を指す。
【００９６】
「複素環」という用語は、環に炭素に加えて少なくとも１つの他の種類の原子を含む環構造を指す。そのような原子の例には、硫黄、セレン、テルル、窒素、リン、シリコン、ゲルマニウム、ホウ素、アルミニウム、および遷移金属が含まれる。複素環の例には、ピロリジニル、ピペリジル、イミダゾリジニル、テトラヒドロフリル、テトラヒドロチエニル、フリル、チエニル、ピリジル、キノリル、イソキノリル、ピリダジニル、ピラジニル、インドリル、イミダゾリル、オキサゾリル、チアゾリル、ピラゾリル、ピリジゾリル、ピリジニル、ピリジゾリル、ベンゾチアジアゾリル、トリアゾリルおよびテトラゾリル基が含まれるが、これらに限定されない。複素環の原子は、例えば、置換基として提供される広範囲の他の原子および官能基に結合することができる。
【００９７】
「炭素環式」という用語は、環に炭素原子のみを含む環構造を指す。炭素環の炭素原子は、例えば置換基として提供される広範囲の他の原子および官能基に結合することができる。
【００９８】
「脂環式」という用語は、芳香環ではない環を指す。脂環式環には、炭素環式環と複素環式環の両方が含まれる。
【００９９】
「脂肪族」という用語は、非芳香族炭化水素化合物および基を指す。脂肪族基は、一般に、炭素原子および水素原子など、１つ以上の他の原子に共有結合した炭素原子を含む。しかしながら、脂肪族基は、炭素原子の代わりに、酸素原子、窒素原子、硫黄原子などの非炭素原子を含んでもよい。非置換脂肪族基には、水素置換基のみが含まれる。置換脂肪族基には、ハロ基および本明細書に記載の他の置換基などの非水素置換基が含まれる。脂肪族基は、直鎖、分岐、または環状であり得る。脂肪族基は飽和している場合があり、つまり、単結合のみが隣接する炭素（または他の）原子に結合する場合がある。脂肪族基は不飽和である場合があり、つまり、１つ以上の二重結合または三重結合が隣接する炭素（または他の）原子に結合する場合がある。
【０１００】
アルキル基には、直鎖、分岐、および環状アルキル基が含まれる。アルキル基には、１〜３０個の炭素原子を有するものが含まれる。アルキル基には、１〜３個の炭素原子を有する小さなアルキル基が含まれる。アルキル基には、４〜１０個の炭素原子を有する中程度の長さのアルキル基が含まれる。アルキル基には、１０個を超える炭素原子、特に１０〜３０個の炭素原子を有する長いアルキル基が含まれる。シクロアルキルという用語は、１つ以上の環を有するアルキル基を含む、３〜３０個の炭素原子、任意に３〜２０個の炭素原子、および任意に３〜１０個の炭素原子を含む環構造などの環構造を有するアルキル基を特に指す。シクロアルキル基には、３、４、５、６、７、８、９、または１０員の炭素環を有するものが含まれ、特に、３、４、５、６、または７員環を有するものが含まれる。シクロアルキル基の炭素環は、アルキル基を保持することもできる。シクロアルキル基には、二環式およびトリシクロアルキル基が含まれ得る。アルキル基は、任意に置換される。置換アルキル基には、とりわけ、アリール基で置換されているものが含まれ、これは、任意に置換されていてもよい。特定のアルキル基には、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉｓｏ−プロピル、シクロプロピル、ｎ−ブチル、ｓ−ブチル、ｔ−ブチル、シクロブチル、ｎ−ペンチル、分岐ペンチル、シクロペンチル、ｎ−ヘキシル、分岐ヘキシル、およびシクロヘキシル基が含まれ、これらはすべて任意に置換されている。置換アルキル基には、１つ以上のフッ素原子、塩素原子、臭素原子および／またはヨウ素原子で置き換えられた１つ以上の水素を有するアルキル基などの完全ハロゲン化または半ハロゲン化アルキル基が含まれる。置換アルキル基には、１つ以上のフッ素原子で置き換えられた１つ以上の水素を有するアルキル基などの完全フッ素化または半フッ素化アルキル基が含まれる。
【０１０１】
アルコキシ基は、酸素への結合により修飾されたアルキル基であり、式Ｒ−Ｏで表すことができ、アルキルエーテル基とも呼ばれる。アルコキシ基の例には、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシおよびヘプトキシが含まれるが、これらに限定されない。アルコキシ基には、アルキル基の説明に関して本明細書で提供されるように、基のアルキル部分が置換されている置換アルコキシ基が含まれる。本明細書で使用する場合、ＭｅＯ−は、ＣＨ３Ｏ−を指す。
【０１０２】
アルケニル基には、直鎖、分岐および環状アルケニル基が含まれる。アルケニル基には、１、２またはそれ以上の二重結合を有するもの、および２つまたはそれ以上の二重結合が共役二重結合であるものが含まれる。アルケニル基には、２〜２０個の炭素原子を有するものが含まれる。アルケニル基には、２〜４個の炭素原子を有する小さなアルケニル基が含まれる。アルケニル基には、５〜１０個の炭素原子を有する中程度の長さのアルケニル基が含まれる。アルケニル基には、１０個を超える炭素原子、特に１０〜２０個の炭素原子を有する長いアルケニル基が含まれる。シクロアルケニル基には、二重結合が環内または環に結合したアルケニル基内にあるものが含まれる。シクロアルケニルという用語は、環構造を有するアルケニル基を具体的に指し、３、４、５、６、７、８、９、または１０員の炭素環を有するアルケニル基を含み、特に、３、４、５、６または７員環を有するものを含む。シクロアルケニル基の炭素環は、アルキル基を保持することもできる。シクロアルケニル基には、二環式および三環式アルケニル基が含まれ得る。アルケニル基は、任意に置換される。置換アルケニル基には、とりわけ、アルキルまたはアリール基で置換されたものが含まれ、これらの基は、任意に置換されてもよい。特定のアルケニル基には、エテニル、プロプ−１−エニル、プロプ−２−エニル、シクロプロプ−１−エニル、ブタ−１−エニル、ブタ−２−エニル、シクロブタ−１−エニル、シクロブタ−２−エニル、ペント−１−エニル、ペント−２−エニル、分岐ペンテニル、シクロペント−１−エニル、ヘキサ−１−エニル、分岐ヘキセニル、シクロヘキセニルが含まれ、これらはすべて任意に置換されている。置換アルケニル基には、１つ以上のフッ素原子、塩素原子、臭素原子および／またはヨウ素原子で置き換えられた１つ以上の水素を有するアルケニル基などの完全ハロゲン化または半ハロゲン化アルケニル基が含まれる。置換アルケニル基には、１つ以上のフッ素原子で置き換えられた１つ以上の水素原子を有するアルケニル基などの完全フッ素化または半フッ素化アルケニル基が含まれる。
【０１０３】
アリール基には、１つ以上の５員、６員または７員の芳香族および／または複素環式芳香環を有する基が含まれる。ヘテロアリールという用語は、具体的には、少なくとも１つの５、６または７員複素環式芳香環を有するアリール基を指す。アリール基は、１つ以上の縮合芳香環および複素芳香環、または１つ以上の芳香環または複素芳香環と、共有結合を介して縮合または連結され得る１つ以上の非芳香環の組み合わせを含み得る。複素環式芳香環は、とりわけ、環内に１つ以上のＮ、Ｏ、またはＳ原子を含むことができる。複素環式芳香環には、１、２、または３個のＮ原子、１個または２個のＯ原子、および１個または２個のＳ原子、あるいは１個または２個または３個のＮ、ＯまたはＳ原子の組み合わせが含まれる。アリール基は、任意に置換される。置換アリール基には、とりわけ、アルキル基またはアルケニル基で置換されたものが含まれ、これらの基は任意に置換されてもよい。特定のアリール基には、フェニル、ビフェニル基、ピロリジニル、イミダゾリジニル、テトラヒドロフリル、テトラヒドロチエニル、フリル、チエニル、ピリジル、キノリル、イソキノリル、ピリダジニル、ピラジニル、インドリル、イミダゾリル、オキサゾリル、チアゾリル、ピラゾリル、ピリジニル、ベンゾオキサジアゾリル、ベンゾチアジアゾリル、およびナフチル基が含まれ、これらはすべて任意に置換される。置換アリール基には、１つ以上のフッ素原子、塩素原子、臭素原子および／またはヨウ素原子で置き換えられた１つ以上の水素を有するアリール基などの完全ハロゲン化または半ハロゲン化アリール基が含まれる。置換アリール基には、１つ以上のフッ素原子で置き換えられた１つ以上の水素を有するアリール基などの完全フッ素化または半フッ素化アリール基が含まれる。アリール基には、ベンゼン、ナフタレン、ナフトキノン、ジフェニルメタン、フルオレン、アントラセン、アントラキノン、フェナントレン、テトラセン、テトラセンジオン、ピリジン、キノリン、イソキノリン、インドール、イソインドール、ピロール、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、ピラゾール、ピラジン、ピリミジン、プリン、ベンズイミダゾール、フラン、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、カルバゾール、アクリジン、アクリドン、フェナントリジン、チオフェン、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、キサンテン、キサントン、フラボン、クマリン、アズレンまたはアントラサイクリンのいずれか１つに対応する芳香族基含有または複素環式芳香族基含有基が含まれるが、これらに限定されない。本明細書で使用する場合、上記に列挙した基に対応する基は、芳香族の一価、二価および多価基を含む芳香族または複素環式芳香族基を明確に含み、本明細書に列挙される複素環式芳香族基は、任意の適切な接続点で本発明の化合物に共有結合した配置で提供される。実施形態では、アリール基は、５〜３０個の炭素原子を含む。実施形態において、アリール基は、１つの芳香族または複素芳香族の６員環と、１つ以上の追加の５員または６員の芳香族または複素芳香環を含む。実施形態では、アリール基は、環に５〜１８個の炭素原子を含む。アリール基は、置換基として提供される１つ以上の電子供与基、電子求引基および／または標的化リガンドを有する１つ以上の芳香環または複素環式芳香環を任意に有する。
【０１０４】
アリールアルキルおよびアルキルアリール基は、１つ以上のアリール基で置換されたアルキル基であり、アルキル基は任意に追加の置換基を有し、アリール基は任意に置換されている。特定のアルキルアリール基は、フェニル置換アルキル基、例えばフェニルメチル基である。あるいは、アルキルアリールおよびアリールアルキル基は、１つ以上のアルキル基で置換されたアリール基として記載され、アルキル基は任意に追加の置換基を有し、アリール基は任意に置換されている。特定のアルキルアリール基は、メチルフェニルなどのアルキル置換フェニル基である。置換アリールアルキル基には、１つ以上のフッ素原子、塩素原子、臭素原子および／またはヨウ素原子で１つ以上の水素が置き換えられた１つ以上のアルキルおよび／またはアリール基を有するアリールアルキル基などの完全ハロゲン化または半ハロゲン化アリールアルキル基が含まれる。
【０１０５】
１つ以上の置換基を含む本明細書に記載の基のいずれかに関して、そのような基は、立体的に非実用的および／または合成的に実行不可能な置換または置換パターンを含まないことが理解される。加えて、開示された化合物は、これらの化合物の置換から生じるすべての立体化学異性体を含む。アルキル基の任意の置換には、１つ以上のアルケニル基、アリール基、またはその両方による置換が含まれ、アルケニル基またはアリール基は任意に置換される。アルケニル基の任意の置換には、１つ以上のアルキル基、アリール基、またはその両方による置換が含まれ、アルキル基またはアリール基は任意に置換される。アリール基の任意の置換には、１つ以上のアルキル基、アルケニル基、またはその両方によるアリール環の置換が含まれ、アルキル基またはアルケニル基は任意に置換される。
【０１０６】
任意のアルキル、アルケニル、およびアリール基の任意の置換基には、とりわけ以下の置換基の１つ以上による置換が含まれる。
フッ素、塩素、臭素またはヨウ素を含むハロゲン、
−ＣＮを含む擬似ハロゲン化物、
−ＣＯＯＲ（ここで、Ｒは、水素またはアルキル基またはアリール基であり、より具体的には、Ｒは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、またはフェニル基であり、これらはすべて任意に置換されている）、
−ＣＯＲ（ここで、Ｒは、水素またはアルキル基またはアリール基であり、より具体的には、Ｒは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、またはフェニル基であり、これらはすべて任意に置換されている）、
−ＣＯＮ（Ｒ）２（ここで、各Ｒは、互いに独立して、水素またはアルキル基またはアリール基であり、より具体的には、Ｒは、メチル、エチル、プロピル、ブチルまたはフェニル基であり、すべて任意に置換されており、ＲおよびＲは、１つ以上の二重結合を含むことができ、１つ以上の追加の炭素原子を含み得る環を形成することができる）、
−ＯＣＯＮ（Ｒ）２（ここで、各Ｒは、互いに独立して、水素またはアルキル基またはアリール基であり、より具体的には、Ｒは、メチル、エチル、プロピル、ブチルまたはフェニル基であり、すべて任意に置換されており、ＲおよびＲは、１つ以上の二重結合を含むことができ、１つ以上の追加の炭素原子を含み得る環を形成することができる）、
−Ｎ（Ｒ）２（ここで、各Ｒは、互いに独立して、水素、またはアルキル基、またはアシル基またはアリール基であり、より具体的には、Ｒは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、フェニルまたはアセチル基であり、すべて任意に置換されており、ＲおよびＲは、１つ以上の二重結合を含むことができ、１つ以上の追加の炭素原子を含み得る環を形成することができる）、
−ＳＲ（ここで、Ｒは、水素またはアルキル基またはアリール基であり、より具体的には、Ｒは水素、メチル、エチル、プロピル、ブチル、またはフェニル基であり、これらはすべて任意に置換されている）、
−ＳＯ２Ｒ、または−ＳＯＲ（ここで、Ｒはアルキル基またはアリール基であり、より具体的には、Ｒは水素、メチル、エチル、プロピル、ブチル、またはフェニル基であり、これらはすべて任意に置換されている）、
−ＯＣＯＯＲ（ここで、Ｒは、アルキル基またはアリール基である）、
−ＳＯ２Ｎ（Ｒ）２（ここで、各Ｒは、互いに独立して、Ｒは、水素、アルキル基、またはアリール基であり、これらはすべて任意に置換されており、ＲおよびＲは、１つ以上の二重結合を含むことができ、１つ以上の追加の炭素原子を含み得る環を形成することができる）、
−ＯＲ（ここで、Ｒは、水素、アルキル基、アリール基、またはアシル基であり、これらはすべて任意に置換されている）。特定の例において、Ｒはアシルであり得、−ＯＣＯＲ”を生じ、ここで、Ｒ”は水素またはアルキル基またはアリール基であり、より具体的にはＲ”はメチル、エチル、プロピル、ブチル、またはフェニル基であり、これらはすべて任意に置換されている。
【０１０７】
特定の置換アルキル基には、ハロアルキル基、特にトリハロメチル基、特にトリフルオロメチル基が含まれる。特定の置換アリール基には、モノ、ジ、トリ、テトラ、およびペンタハロ置換フェニル基と、モノ、ジ、トリ、テトラ、ペンタ、ヘキサ、およびヘプタハロ置換ナフタレン基と、３−または４−ハロ置換フェニル基、３−または４−アルキル置換フェニル基、３−または４−アルコキシ置換フェニル基、３−または４−ＲＣＯ置換フェニル、５−または６−ハロ−置換ナフタレン基と、が含まれる。より具体的には、置換アリール基には、アセチルフェニル基、特に４−アセチルフェニル基と、フルオロフェニル基、特に３−フルオロフェニルおよび４−フルオロフェニル基と、クロロフェニル基、特に３−クロロフェニルおよび４−クロロフェニル基と、メチルフェニル基、特に４−メチルフェニル基と、メトキシフェニル基、特に４−メトキシフェニル基と、が含まれる。
【０１０８】
図１Ａは、本発明の一実施形態による、可視透過性光起電力デバイスを示す簡略化された概略図である。図１Ａに示されるように、可視透過性光起電力デバイス１００は、以下により完全に議論されるいくつかの層および要素を含む。図２に関連して説明したように、可視透過性は、光起電力デバイスが、例えば４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの可視波長帯域外の波長で光エネルギーを吸収し、可視波長帯域内の可視光を実質的に透過することを示す。図１Ａに示されるように、ＵＶおよび／またはＮＩＲ光は、光起電力デバイスの層および要素に吸収され、可視光はデバイスを透過する。したがって、ここで提供される透過性の議論は、可視透過性として理解されるべきである。
【０１０９】
図示された他の層および構造に十分な機械的支持を提供するガラスまたは他の可視透過性材料であり得る基板１０５は、光学層１１０および１１２を支持する。これらの光学層は、反射防止（ＡＲ）特性、波長選択反射または分布ブラッグ反射特性、屈折率整合特性、封止などを含む様々な光学特性を提供できる。光学層は、有利には可視透過性であり得る。追加の光学層１１４は、例えば、ＡＲコーティング、後で屈折率整合、受動赤外線または紫外線吸収層などとして利用することができる。任意に、光学層は、紫外線および／または近赤外線に対して透過性であるか、または紫外線および／または近赤外線帯域内の波長の少なくともサブセットに対して透過性であってもよい。構成に応じて、追加の光学層１１４は、受動的な可視吸収層であってもよい。基板材料の例には、様々なガラスおよび剛性または可撓性ポリマーが含まれる。多層基板もまた、利用することができる。基板は、例えば１ｍｍ〜２０ｍｍまでの厚さなど、他の層および構造に必要な機械的支持を提供するために、任意の適切な厚さを有してもよい。場合によっては、基板は、窓ガラス、ディスプレイデバイスなどの別の構造に可視透過性光起電力デバイス１００を適用できるようにする接着膜であってもよく、またはそれを含んでもよい。
【０１１０】
デバイス全体は、３０％を超える、４０％を超える、５０％を超える、６０％を超える、７０％を超える、または最大で１００％に近づく４５０〜６５０ｎｍの範囲の透過性など、可視透過性を示し得るが、個々に撮影された特定の材料は、可視スペクトルの一部で吸収を示す場合があることを理解されたい。任意に、可視透過性光起電力デバイスの各個別の材料または層は、３０％を超える（つまり、３０％と１００％の間）など、可視範囲で高い透過性を有する。透過または吸収はパーセンテージで表され、材料の吸収特性、吸収材料を通る厚さまたは経路長、および吸収材料の濃度に依存し、その結果、吸収材料を通る経路長が短い場合、および／または吸収材料が低濃度で存在する場合、可視スペクトル領域に吸光度を持つ材料は、依然として低吸収または高透過率を示し得ることが理解されよう。
【０１１１】
本明細書および以下で説明するように、様々な光活性層の光活性材料は、可視領域での吸収を最小限に抑えることが有利であり（例えば、２０％未満、３０％未満、４０％未満、５０％未満、６０％未満、または７０％未満）、代わりに、近赤外および／または紫外領域で高い吸収（例えば、５０％を超える、６０％を超える、７０％を超える、または８０％を超える吸収ピーク）を示す。一部の用途では、可視領域での吸収が７０％に達する場合がある。基板、光学層、緩衝層などの他の材料の様々な構成により、材料がある程度の可視吸収を示す場合でも、これらの材料は全体的な可視透過性を提供できる。例えば、ＡｇやＣｕなどの可視吸収を示す金属などの金属の薄膜を透過性電極に含めることができる。ただし、薄い膜構成で提供される場合、膜の全体的な透過性は高くなり得る。同様に、光学層または緩衝層に含まれる材料は、可視域で吸収を示す場合があるが、可視光吸収の総量が低く、可視透過性を提供する濃度または厚さで提供される。
【０１１２】
可視透過性光起電力デバイス１００は、電極１２０と１２２の間に位置付けられた光活性層１４０を備えた透過性電極１２０と１２２のセットも含む。ＩＴＯ、金属薄膜、または他の適切な可視透過性材料を使用して製造できるこれらの電極は、図示されている様々な層の１つ以上への電気接続を提供する。例えば、銅、銀、または他の金属の薄膜は、これらの金属が可視帯域の光を吸収する場合があるにもかかわらず、可視透過性電極として使用するのに適している場合がある。しかしながら、１ｎｍ〜２００ｎｍの厚さ（例えば、約５ｎｍ、約１０ｎｍ、約１５ｎｍ、約２０ｎｍ、約２５ｎｍ、約３０ｎｍ、約３５ｎｍ、約４０ｎｍ、約４５ｎｍ、約５０ｎｍ、約５５ｎｍ、約６０ｎｍ、約６５ｎｍ、約７０ｎｍ、約７５ｎｍ、約８０ｎｍ、約８５ｎｍ、約９０ｎｍ、約９５ｎｍ、約１００ｎｍ、約１０５ｎｍ、約１１０ｎｍ、約１１５ｎｍ、約１２０ｎｍ、約１２５ｎｍ、約１３０ｎｍ、約１３５ｎｍ、約１４０ｎｍ、約１４５ｎｍ、約１５０ｎｍ、約１５５ｎｍ、約１６０ｎｍ、約１６５ｎｍ、約１７０ｎｍ、約１７５ｎｍ、約１８０ｎｍ、約１８５ｎｍ、約１９０ｎｍ、または約１９５ｎｍ）を有する膜などの薄膜として提供される場合、可視帯域での薄膜の全体的な透過率は、例えば３０％を超える、４０％を超える、５０％を超える、６０％を超える、７０％を超える、８０％を超える、または９０％を超えるなど、高いままである場合がある。有利には、金属薄膜は、透過性電極として使用される場合、一部の半導体透過性導電性酸化物が紫外線帯域であるバンドギャップを示し、紫外線を非常に吸収するか不透明であるため、ＩＴＯなどの透過性電極として有用な他の半導体材料よりも紫外線帯域で低い吸収を示す場合がある。ただし、場合によっては、紫外線が特定の材料を劣化させる可能性があるため、紫外線吸収透過性電極を使用して、下にある構成要素からの紫外線の少なくとも一部を遮蔽することができる。
【０１１３】
原子層堆積、化学気相堆積、物理気相堆積、熱蒸着、スパッタ堆積、エピタキシーなどの真空堆積技術を含む、様々な堆積技術を使用して透過性電極を生成することができる。場合によってはスピンコーティングも使用できる。加えて、透過性電極は、リソグラフィ、リフトオフ、エッチングなどを含む微細加工の分野で知られている技術を使用してパターニングされてもよい。
【０１１４】
緩衝層１３０および１３２ならびに光活性層１４０は、光起電力デバイスの電気的および光学的特性を実現するために利用される。これらの層は、特定の用途に応じて、単一材料の層にすることも、複数のサブ層を含めることもできる。したがって、「層」という用語は、単一材料の単一層を示すことを意図したものではなく、同じまたは異なる材料の複数のサブ層を含むことができる。いくつかの実施形態では、緩衝層１３０、光活性層１４０、および緩衝層１３２は、複数のヘテロ接合を含むなどのタンデムデバイス構成を提供するためにスタック構成で繰り返される。いくつかの実施形態では、光活性層は、供与体および受容体とも呼ばれる電子供与体材料および電子受容体材料を含む。これらの供与体と受容体は可視透過性であるが、可視波長帯域の外側を吸収してデバイスの光活性特性を提供する。
【０１１５】
有用な緩衝層には、電子輸送層、電子阻止層、正孔輸送層、正孔阻止層、励起子阻止層、光学スペーサー、物理緩衝層、電荷再結合層、または電荷発生層として機能するものが含まれる。緩衝層は、所望の緩衝効果を提供するために任意の適切な厚さを示してもよく、任意で存在してもしなくてもよい。有用な緩衝層が存在する場合、その厚さは１ｎｍ〜１μｍである。フラーレン材料、カーボンナノチューブ材料、グラフェン材料、酸化モリブデン、酸化チタン、酸化亜鉛などの金属酸化物、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）、ポリスチレンスルホン酸、ポリアニリンなどのポリマー、共重合体、ポリマー混合物、バソクプロインなどの小分子など、様々な材料を緩衝層として使用できる。緩衝層は、堆積プロセス（例えば、熱蒸着）または溶液処理法（例えば、スピンコーティング）を使用して適用され得る。
【０１１６】
図１Ｂは、光活性層１４０の様々な例示的な単一接合構成の概要を示している。光活性層１４０は、任意に、供与体／受容体混合（バルクヘテロ接合）構成、供与体／受容体平面構成、供与体／受容体平面およびミックス構成、または勾配供与体／受容体構成に対応してもよい。紫外線帯域または近赤外線帯域では吸収するが、可視帯域ではほとんど吸収しない材料など、様々な材料を光活性層１４０として使用することができる。このように、光活性材料を使用して、紫外および／または近赤外吸収により外部回路に電力を供給する電子−正孔対を生成し、可視光を比較的乱さないで可視透過性を提供することができる。図示されるように、光活性層１４０は、別個の供与体層および受容体層を含む平面ヘテロ接合を含んでもよい。あるいは、光活性層１４０は、別個の受容体および供与体層ならびに混合供与体−受容体層を含む平面混合ヘテロ接合構造を含んでもよい。あるいは、光活性層１４０は、完全に混合された受容体−供与体層を含む混合ヘテロ接合構造、または様々な相対濃度勾配を有する混合された供与体−受容体層を含むものを含んでもよい。
【０１１７】
光活性層は、任意の適切な厚さを有し得、所望のレベルの透過性および紫外線／近赤外線吸収特性を提供するための光活性材料の任意の適切な濃度または組成を有し得る。光活性層の例示的な厚さは、約１ｎｍ〜約１μｍ、約１ｎｍ〜約３００ｎｍ、または約１ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲であり得る。場合によっては、光活性層は、図１Ｂに示すように、適切な太陽光発電特性を提供するために、個々のサブ層または層の混合物で構成されてもよい。有利な太陽光発電を提供するために、使用される特定の供与体および受容体材料に応じて、図１Ｂに示される様々な構成が使用されてもよい。例えば、供与体と受容体の組み合わせの中には、特定の構成の恩恵を受けるものもあれば、供与体と受容体の組み合わせが他の特定の構成の恩恵を受けるものもある。供与体材料および受容体材料は、適切な太陽光発電特性を提供するために、任意の比率または濃度で提供されてもよい。混合層の場合、供与体と受容体の相対濃度は、任意に、約２０〜１および約１〜２０である。任意に、供与体と受容体の相対濃度は、任意に、約５〜１および約１〜５である。任意に、供与体と受容体は、１対１の比率で存在する。
【０１１８】
様々な実施形態において、可視透過性光起電力デバイス１００は、透過性電極１２０、光活性層１４０、および透過性電極１２２を含み、基板１０５、光学層１１０、１１２、および１１４、ならびに緩衝層１３０および１３２のいずれか１つ以上を、任意に含めることも除外することもできることが理解されよう。
【０１１９】
本明細書でより詳細に説明するように、本発明の実施形態は、緩衝層、光学層、および／または光活性層のうちの１つ以上のためのジアミノジフルオロホウ素系の有機色素、および関連するジアミノ二酸素ホウ素系の有機色素である。これらの化合物は、コア構造の電気的特性および／または光学的特性の変更のために適切に官能化されたバージョンを含むことができる。一例として、開示された化合物は、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの可視波長帯域の吸収特性を低下させ、６５０ｎｍを超える波長でＮＩＲ帯域の吸収特性を増大させる官能基を含むことができる。
【０１２０】
一例として、開示される可視透過性光活性化合物は、いくつかの実施形態では、電子供与体光活性材料として有用であり、光起電力デバイスに有用な光活性層を提供するために適切な電子受容体光活性材料と対にすることができる。任意に、開示される可視透過性光活性化合物は、電子受容体光活性材料として有用であり、光起電力デバイスに有用な光活性層を提供するために適切な電子供与体光活性材料と対にすることができる。供与体および受容体材料の例は、２０１７年６月１６日に提出された米国仮出願第６２／５２１，１５４、６２／５２１，１５８、６２／５２１，１６０、６２／５２１，２１１、６２／５２１，２１４、および６２／５２１，２２４に記載されており、これらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０１２１】
実施形態において、開示された光活性化合物の化学構造は、材料に望ましい電気的特性を提供するために、電子供与基、電子求引基、またはコア金属原子についてのまたはコア金属原子への置換などの１つ以上の指向基で官能化することができる。例えば、いくつかの実施形態では、光活性化合物はアミン基、フェノール基、アルキル基、フェニル基、または他の電子供与基で官能化されて、光起電力デバイスの電子供与体として機能する材料の能力を改善する。別の例として、いくつかの実施形態では、光活性化合物は、シアノ基、ハロゲン、スルホニル基、または他の電子求引基で官能化され、光起電力デバイスの電子受容体として機能する材料の能力を改善する。
【０１２２】
実施形態では、光活性化合物は、官能化されて望ましい光学特性を提供する。例えば、いくつかの実施形態では、光活性化合物は、材料の吸収プロファイルを赤方偏移させるための拡張共役で官能化されてもよい。共役とは、分子内のパイ電子の非局在化を指し、分子構造内の交互の単結合と多重結合を特徴とすることが理解されるだろう。例えば、電子共役を拡張する官能化には、１つ以上の芳香族基を材料の分子構造に縮合することが含まれる。拡張共役を提供する可能性のある他の官能化には、ビニル基などのアルケン官能化、芳香族または複素芳香族官能化、アシル基などのカルボニル官能化、スルホニル官能化、ニトロ官能化、シアノ官能化などが含まれる。分子官能化は、光活性化合物の光学特性と電気特性の両方に影響を与える可能性があることが理解されよう。
【０１２３】
デバイス機能は、固体状態の活性層の形態によって影響を受ける可能性があることが理解されよう。電子供与体と受容体を個別のドメインに分離することは、励起子拡散長のスケールの寸法と大きな界面領域を持ち、高いデバイス効率を達成するのに有利である。有利なことに、光活性材料の分子フレームワークは、材料の形態を制御するように調整することができる。例えば、本明細書に記載の官能基の導入は、そのような修飾が材料のエネルギー特性または電子特性に影響を与えるかどうかにかかわらず、固体状態の材料の形態に大きな影響を及ぼし得る。そのような形態の変形例は、純粋な材料で、特定の材料が対応する供与体または受容体とブレンドされるときに観察できる。形態を制御するための有用な機能には、アルキル鎖、共役リンカー、フッ素化アルカン、バルキー基（例えば、ｔｅｒｔ−ブチル、フェニル、ナフチル、またはシクロヘキシル）の追加、ならびに構造の一部を分子の平面から押し出して過剰な結晶化を防ぐように設計された、より複雑なカップリング手順が含まれる。
【０１２４】
実施形態において、他の分子構造特性は、光活性化合物に望ましい電気的および光学的特性を提供し得る。例えば、いくつかの実施形態では、光活性化合物は、電子の供与として特徴付けられ得る分子の部分を示し得る一方で、分子の他の部分は電子の受容として特徴付けられ得る。理論に縛られることを望まないが、電子供与部分と電子受容部分が交互に含まれる分子は、電子供与部分と電子受容部分が交互にない類似分子と比較して、分子の吸収特性を赤方偏移させる可能性がある。例えば、電子供与部分と電子受容部分を交互にすると、最高の占有分子軌道と最低の非占有分子軌道との間のエネルギーギャップが減少するか、さもなければ生じる可能性がある。有機供与体および／または受容体基は、本明細書に記載の可視透過性光活性化合物において、任意のアリール、芳香族、ヘテロアリール、複素芳香族、アルキル、またはアルケニル基などのＲ基置換基として有用であり得る。
【０１２５】
【化７８】
2020524404.tif 000083
は、強力な受容体基と見なされ得る。例示的な有機受容体基は、
【化７９】
2020524404.tif 000084
を含み、中程度の受容体基と見なされ得る。例示的な有機受容体基は、
【化８０】
2020524404.tif 000085
を含み、より弱い受容体基と見なされ得る。例示された有機受容体基について、ＲＡは、例えば、水素またはアルキルであってもよい。さらに、波線は、図示された構造が別の下部構造に接続される位置を表す。
【０１２６】
例示的な有機供与体基は、
【化８１】
2020524404.tif 000086
を含み、強力な供与体基と見なされ得る。例示的な有機供与体基は、
【化８２】
2020524404.tif 000087
を含み、中程度の供与体基と見なされ得る。例示的な有機供与体基は、
【化８３】
2020524404.tif 000088
を含み、より弱い供与体基と見なされ得る。例示された有機供与体基の場合、ＲＤは、例えば、水素またはアルキルであってもよい。さらに、波線は、図示された構造が別の下部構造に接続される位置を表す。
【０１２７】
実施形態において、光活性化合物は、２つ以上の対称点を有する構造などの対称構造を示してもよい。対称構造には、コア基が反対側で同じ基によって官能化されているもの、または同じコア基のうちの２つが互いに縮合または結合しているものが含まれる。他の実施形態では、光活性化合物は、２つ未満の対称点を有する構造などの非対称構造を示し得る。非対称構造には、コア群が反対側で異なる群によって官能化されているもの、または２つの異なるコア群が互いに縮合または結合しているものが含まれる場合がある。
【０１２８】
本明細書に記載の材料が、電子供与体または電子受容体として透過性光起電力デバイスの光活性層として組み込まれる場合、層の厚さを制御して、デバイスの出力、吸光度、または透過率を変えることができる。例えば、供与体または受容体層の厚さを増やすと、その層での光吸収が増加する可能性がある。場合によっては、供与体または受容体層の供与体／受容体材料の濃度を上げると、同様にその層での光吸収が増える場合がある。しかし、いくつかの実施形態では、活性材料層が供与体／受容体材料の純粋または実質的に純粋な層、または供与体／受容体材料の純粋または実質的に純粋な混合物を含む場合など、供与体／受容体材料の濃度は調整できない場合がある。任意に、供与体／受容体材料は、溶媒中に提供されるか、緩衝層材料などの担体に懸濁されてもよく、その場合、供与体／受容体材料の濃度は調整されてもよい。いくつかの実施形態では、生成される電流が最大になる供与体層濃度が選択される。いくつかの実施形態では、生成される電流が最大になる受容体層濃度が選択される。
【０１２９】
ただし、電荷担体の「移動距離」が増加するため、供与体または受容体の厚さが増加すると、電荷収集効率が低下する可能性がある。したがって、層の厚さの増加に伴う吸収の増加と電荷収集効率の減少との間にはトレードオフがある。したがって、本明細書に記載されるように、高い吸収係数および／または濃度を有する材料を選択して、厚さ当たりの光吸収を増加させることが有利であり得る。いくつかの実施形態では、生成される電流が最大になる供与体層の厚さが選択される。いくつかの実施形態では、生成される電流が最大になる受容体層の厚さが選択される。
【０１３０】
本明細書に記載の材料から形成される個々の光活性層の厚さに加えて、透過性光起電力デバイス内の他の層の厚さおよび組成も選択して、光活性層内の吸収を高めることができる。他の層（緩衝層、電極など）は、通常、薄膜デバイススタックとその結果の光学キャビティのコンテキストでの光学特性（屈折率と消衰係数）に基づいて選択される。例えば、近赤外線吸収光活性層は、近赤外線波長の光場のピークに位置付けられ、そこで吸収され、デバイスによって生成される吸収および結果として生じる電流を最大化することができる。これは、スペーサーとして第２の光活性層および／または光学層を使用して、電極から適切な距離に光活性層を、間隔をあけることにより達成することができる。同様の図式を紫外線吸収光活性層に使用できる。多くの場合、長波長の光フィールドのピークは、短波長の光フィールドのピークと比較して、２つの透過性電極の反射率がより高く位置付けられている。したがって、供与体と受容体の別々の光活性層を使用する場合、供与体と受容体を選択して、より反射性の高い電極からより多くの赤色吸収（より長い波長）の材料を位置付け、より反射性の電極により近い青色の吸収（より短い波長）の材料を位置付けることができる。
【０１３１】
いくつかの実施形態では、光学層を含めて、供与体が供与体層で吸収する波長で光場の強度を増加させて、光吸収を増加させ、これにより、供与体層によって生成される電流を増加させることができる。いくつかの実施形態では、光学層を含めて、受容体が受容体層で吸収する波長で光場の強度を増加させて、光吸収を増加させ、これにより、受容体層によって生成される電流を増加させることができる。いくつかの実施形態では、光学層を使用して、可視吸収または可視反射を減少させることによりスタックの透過性を改善することができる。さらに、電極材料および厚さは、光活性層内の可視範囲外の吸収を強化する一方で、可視範囲内の光を優先的に透過するように選択することができる。
【０１３２】
任意に、タンデムセルと呼ばれる可視透過性光起電力デバイスのマルチセルシリーズスタックを使用することにより、可視透過性光起電力デバイスのスペクトルカバレッジを強化し、これは、図１Ａを参照して説明したように、緩衝層１３０、光活性層１４０、および緩衝層１３２の複数のスタックされたインスタンスとして含まれ得る。このアーキテクチャには、２つ以上の光活性層が含まれ、これらは、通常、緩衝層や薄い金属層などの組み合わせで分離されている。このアーキテクチャでは、各サブセルで生成される電流は対向する電極に直列に流れるため、セルの正味電流は、例えば特定のサブセルで生成される最小電流によって制限される。開回路電圧（ＶＯＣ）は、サブセルのＶＯＣの合計に等しくなる。太陽スペクトルの異なる領域で吸収する異なる供与体−受容体のペアで製造されたサブセルを組み合わせることにより、単一の接合セルに比べて効率を大幅に向上させることができる。
【０１３３】
供与体層および／または受容体層を含む１つ以上の緩衝層および光活性層で利用される材料に関する追加の説明を以下に提供する。
【０１３４】
図２は、太陽光スペクトル、人間の目の感度、および波長の関数としての例示的な可視透過性光起電力デバイスの吸収を示す簡略化されたプロットである。図２に示すように、本発明の実施形態は、約４５０ｎｍ〜約６５０ｎｍの間の可視波長帯域では低い吸収を有する光起電力構造を利用するが、ＵＶおよびＮＩＲ帯域、すなわち可視波長帯域外では吸収し、可視透過性光起電力動作を可能にする。紫外線帯域または紫外線領域は、実施形態において、約２００ｎｍ〜４５０ｎｍの間の光の波長として説明され得る。地上レベルでの有用な太陽放射は、約２８０ｎｍ未満の限られた量の紫外線を有する場合があり、したがって、いくつかの実施形態では、紫外線帯域または紫外線領域は、約２８０ｎｍと４５０ｎｍの間の光の波長として記述されることが理解されよう。近赤外線帯域または近赤外線領域は、実施形態において、約６５０ｎｍ〜１４００ｎｍの間の光の波長として説明され得る。本明細書に記載の様々な組成物は、可視領域での最大吸収強度がＮＩＲ領域よりも小さいＮＩＲピークを含む吸収を示し得る。
【０１３５】
図３は、可視透過性光起電力デバイス１００などの例示的な有機光起電力デバイスの動作の概略エネルギーレベル図の概要を提供する。例えば、そのような光起電力デバイスでは、様々な光活性材料は、それらの分子特性および緩衝層、電極などに使用される材料の種類に応じて、電子供与体または電子受容体の特性を示し得る。図３に示されるように、供与体および受容体材料の各々は、最大占有分子軌道（ＨＯＭＯ）および最低非占有分子軌道（ＬＵＭＯ）を有する。ＨＯＭＯからＬＵＭＯへの電子の遷移は、光子の吸収によって与えられる。材料のＨＯＭＯとＬＵＭＯ間のエネルギー（ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップ）は、材料の光学バンドギャップエネルギーをほぼ表す。本明細書で提供される透過性光起電力デバイスで有用な電子供与体および電子受容体材料については、電子供与体および電子受容体材料のＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップは、可視範囲の光子のエネルギー外にあることが好ましい。例えば、ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップは、光活性材料に応じて、紫外領域または近赤外領域にある。ＨＯＭＯは従来の導体または半導体の価電子帯に匹敵するが、ＬＵＭＯは従来の導体または半導体の伝導帯に匹敵することが理解されるであろう。
【０１３６】
有機半導体などの多くの有機分子の狭い吸収スペクトルは、単一の分子種を使用して吸収スペクトル全体を吸収することを困難にする可能性がある。したがって、一般に、電子供与体と受容体分子は対になっており、相補的な吸収スペクトルを提供し、光吸収のスペクトル範囲を拡大する。さらに、供与体および受容体分子は、それらのエネルギーレベル（ＨＯＭＯおよびＬＵＭＯ）が互いに有利になるように選択される。供与体と受容体のＬＵＭＯレベルの違いは、供与体上に作成された電子正孔対（励起子）の解離の駆動力を提供するが、一方、供与体と受容体のＨＯＭＯレベルの違いは、受容体上に作成された電子正孔対（励起子）の解離の駆動力を提供する。いくつかの実施形態では、受容体が高い電子移動度を有して、隣接する緩衝層に電子を効率的に輸送することが有用であり得る。いくつかの実施形態では、供与体が高い正孔移動度を有して、正孔を緩衝層に効率的に輸送することが有用であり得る。さらに、ＶＯＣは受容体のＬＵＭＯと供与体のＨＯＭＯとの間の差に直接比例することが示されているため、いくつかの実施形態では、受容体のＬＵＭＯレベルと供与体のＨＯＭＯレベルの差を大きくして開回路電圧（ＶＯＣ）を大きくすることが有用であり得る。光活性層内のそのような供与体−受容体を対にすることは、本明細書に記載の材料の１つを相補的な材料と適切に対にすることにより達成され得、これは、図６を参照して以下に説明するように、本明細書に記載の異なる可視透過性光活性化合物または完全に別個の材料システムであり得る。
【０１３７】
一般的にアノード緩衝層または正孔輸送層と呼ばれる供与体に隣接する緩衝層は、供与体からアノード（透過性電極）に正孔を輸送するために、緩衝層のＨＯＭＯレベルまたは価電子帯（無機材料の場合）が供与体のＨＯＭＯレベルとエネルギーランドスケープに整列するように選択される。いくつかの実施形態では、緩衝層が高い正孔移動度を有することが有用であり得る。一般にカソード緩衝層または電子輸送層と呼ばれる受容体に隣接する緩衝層は、受容体からカソード（透過性電極）に電子を輸送するために、緩衝層のＬＵＭＯレベルまたは伝導帯（無機材料の場合）が受容体のＬＵＭＯレベルとエネルギーランドスケープに整列するように選択される。いくつかの実施形態では、緩衝層が高い電子移動度を有することが有用であり得る。
【０１３８】
図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、および図４Ｄは、可視透過性光起電力デバイスで有用な異なる電子供与体および電子受容体構成の例示的な吸収帯を示すプロットを提供する。図４Ａでは、供与体材料はＮＩＲで吸収を示し、受容体材料はＵＶで吸収を示す。図４Ｂは反対の構成を示しており、供与体材料はＵＶで吸収を示し、受容体材料はＮＩＲで吸収を示す。
【０１３９】
図４Ｃは、供与体と受容体の両方の材料がＮＩＲで吸収を示す追加の構成を示している。図に示されているように、太陽スペクトルは、ＮＩＲにかなりの量の有用な放射を示し、紫外線は比較的少量であるため、図４Ｃに示す構成は、太陽スペクトルから大量のエネルギーを取り込むのに役立つ。例えば、図４Ｃに示される構成とは反対に、受容体が供与体に対して青方偏移している図４Ｄに示されるように、供与体は受容体に対して青方偏移しており、供与体および受容体材料の両方がＮＩＲで吸収を示す他の実施形態が企図されることは理解されるであろう。
【０１４０】
本発明はまた、可視透過性光起電力デバイス１００などの可視透過性光起電力デバイスを製造する方法を提供する。例えば、図５は、いくつかの実施形態による、可視透過性光起電力デバイスを作製するための方法５００の概要を提供する。方法５００は、ブロック５０５で始まり、透過性基板が提供される。有用な透過性基板には、ガラス、プラスチック、石英などの可視透過性基板が含まれることが理解されよう。可撓性で剛性の基板は、様々な実施形態で有用である。任意に、透過性基板には、上面および／または底面に事前に形成された１つ以上の光学層が設けられている。
【０１４１】
ブロック５１０で、１つ以上の光学層が、透過性基板の上面および／または底面などの透過性基板の上または上に任意に形成される。任意に、１つ以上の光学層は、介在層または透過性導体などの材料などの他の材料上に形成される。任意に、１つ以上の光学層は、可視透過性基板に隣接しておよび／または接触して位置付けられる。光学層の形成は任意であり、いくつかの実施形態は、透過性基板に隣接するおよび／または透過性基板と接触する光学層を含まない場合があることが理解されよう。光学層は、めっき、化学溶液堆積、スピンコーティング、浸漬コーティング、化学気相堆積、プラズマ化学気相堆積、および原子層蒸着などの１つ以上の化学堆積法、または熱蒸着、電子ビーム蒸着、分子線エピタキシー、スパッタリング、パルスレーザー蒸着、イオンビーム蒸着、エレクトロスプレー蒸着などの１つ以上の物理的蒸着方法を含むがこれらに限定されない様々な方法を使用して形成され得る。有用な光学層には、可視透過性光学層が含まれることが理解されよう。有用な光学層には、例えば、反射防止特性、波長選択反射または分布ブラッグ反射特性、屈折率整合特性、封止などを含む１つ以上の光学特性を提供するものが含まれる。有用な光学層は、紫外線および／または近赤外光を透過する光学層を任意に含んでもよい。ただし、構成によっては、一部の光学層が任意に、受動的な赤外線および／または紫外線吸収を提供する場合がある。任意に、光学層は、本明細書に記載の可視透過性光活性化合物を含んでもよい。
【０１４２】
ブロック５１５で、透過性電極が形成される。上述のように、透過性電極は、インジウムスズ酸化物薄膜または他の透過性導電膜、例えば金属薄膜（例えば、Ａｇ、Ｃｕなど）、金属薄膜（例えば、Ａｇ、Ｃｕなど）を含む多層スタックおよび誘電体材料、あるいは導電性有機材料（例えば、導電性ポリマーなど）に対応してもよい。透過性電極は、可視透過性電極を含むことが理解されよう。透過性電極は、原子層堆積、化学気相堆積、物理気相堆積、熱蒸着、スパッタ堆積、エピタキシーなどの真空堆積技術を含む、１つ以上の堆積プロセスを使用して形成することができる。場合によってはスピンコーティングも使用できる。さらに、リソグラフィ、リフトオフ、エッチングなどの微細加工技術によって透過性電極をパターニングすることができる。
【０１４３】
ブロック５２０で、透過性電極上などに、１つ以上の緩衝層が任意に形成される。緩衝層は、めっき、化学溶液堆積、スピンコーティング、浸漬コーティング、化学気相堆積、プラズマ化学気相堆積、および原子層蒸着などの１つ以上の化学堆積法、または熱蒸着、電子ビーム蒸着、分子線エピタキシー、スパッタリング、パルスレーザー蒸着、イオンビーム蒸着、エレクトロスプレー蒸着などの１つ以上の物理的蒸着方法を含むがこれらに限定されない様々な方法を使用して形成され得る。有用な緩衝層には、可視透過性緩衝層が含まれることが理解されよう。有用な緩衝層には、電子輸送層、電子阻止層、正孔輸送層、正孔阻止層、光学スペーサー、物理緩衝層、電荷再結合層、または電荷発生層として機能するものが含まれる。いくつかの場合、開示される可視透過性光活性化合物は、緩衝層材料として有用であり得る。例えば、緩衝層は、本明細書に記載の可視透過性光活性化合物を任意に含んでもよい。
【０１４４】
ブロック５２５で、緩衝層上または透過性電極上などに、１つ以上の光活性層が形成される。上述のように、光活性層は、電子受容体層と電子供与体層、または電子供与体と受容体の共堆積層を含んでもよい。有用な光活性層には、本明細書に記載の可視透過性光活性化合物を含むものが含まれる。光活性層は、めっき、化学溶液堆積、スピンコーティング、浸漬コーティング、化学気相堆積、プラズマ化学気相堆積、および原子層蒸着などの１つ以上の化学堆積法、または熱蒸着、電子ビーム蒸着、分子線エピタキシー、スパッタリング、パルスレーザー蒸着、イオンビーム蒸着、エレクトロスプレー蒸着などの１つ以上の物理的蒸着方法を含むがこれらに限定されない様々な方法を使用して形成され得る。
【０１４５】
いくつかの例では、光活性層に有用な可視透過性光活性化合物は、熱蒸着などの真空堆積技術を使用して堆積させることができる。真空堆積は、約１０−５Ｔｏｒｒ〜約１０−８Ｔｏｒｒの圧力などの真空チャンバ内で行われてもよい。一例では、真空堆積は約１０−７Ｔｏｒｒの圧力で行われ得る。上記のように、様々な堆積技術が適用され得る。いくつかの実施形態では、熱蒸着が使用される。熱蒸着は、堆積される材料ソース（すなわち、可視透過性光活性化合物）を２００℃〜５００℃の温度に加熱することを含んでもよい。材料ソースの温度は、約０．０１ｎｍ／秒と約１ｎｍ／秒の間の薄膜成長速度を達成するように選択されてもよい。例えば、０．１ｎｍ／秒の薄膜成長速度が使用され得る。これらの成長速度は、数分から数時間にわたって約１ｎｍ〜５００ｎｍの厚さを有する薄膜を生成するのに役立つ。堆積される材料の様々な特性（例えば、分子量、揮発性、熱安定性）は、ソース温度または最大有効ソース温度を決定または影響する可能性があることが理解されよう。例えば、堆積される材料の熱分解温度は、ソースの最高温度を制限する場合がある。揮発性の高い材料は、揮発性の低い材料と比較して、ターゲットの堆積速度を達成するためにより低いソース温度を必要とする場合があり、ターゲットの堆積速度を達成するには、より高いソース温度が必要になる場合がある。堆積される材料がソースから蒸発するにつれて、それはより低い温度で表面（例えば、基板、光学層、透過性電極、緩衝層など）に堆積され得る。例えば、表面は、約１０℃〜約１００℃の温度を有し得る。場合によっては、表面の温度を積極的に制御できる。場合によっては、表面の温度が積極的に制御されないことがある。
【０１４６】
ブロック５３０で、光活性層上などに、１つ以上の緩衝層が任意に形成される。ブロック５３０で形成される緩衝層は、ブロック５２０で形成される緩衝層と同様に形成されてもよい。ブロック５２０、５２５、および５３０は、１回以上繰り返されて、光活性層および任意に様々な緩衝層を含む材料の多層スタックを形成することができることが理解されよう。
【０１４７】
ブロック５３５で、緩衝層上または光活性層上などに、第２の透過性電極が形成される。ブロック５１５で、第１の透過性電極の形成に適用可能な技術を使用して、第２の透過性電極を形成することができる。
【０１４８】
ブロック５４０で、第２の透過性電極上などに、１つ以上の追加の光学層が任意に形成される。
【０１４９】
図５に示された特定のステップは、本発明の様々な実施形態による可視透過性光起電力デバイスを製造する特定の方法を提供することを理解されたい。別の実施形態によれば、他の一連のステップも実行され得る。例えば、本発明の代替実施形態は、上記で概説したステップを異なる順序で実行してもよい。さらに、図５に示される個々のステップは、個々のステップに適切な様々なシーケンスで実行され得る複数のサブステップを含み得る。さらに、特定の用途に応じて、追加のステップを追加または削除できる。多くの変形例、修正形態、および代替形態を使用できることが理解されよう。
【０１５０】
方法５００は、電気エネルギーを生成する方法に対応するように任意に拡張されてもよい。例えば、電気エネルギーを生成する方法は、方法５００に従って可視透過性光起電力デバイスを作成することなどにより、可視透過性光起電力デバイスを提供することを含んでもよい。電気エネルギーを生成する方法は、例えば、図３を参照して上述したように、電気エネルギーの生成について、可視透過性光起電力デバイスを可視、紫外線および／または近赤外光に曝露して、電子−正孔対の形成および分離を駆動することをさらに含むことができる。可視透過性光起電力デバイスは、光活性材料、緩衝材料、および／または光学層として本明細書に記載される可視透過性光活性化合物を含んでもよい。
【０１５１】
図６は、異なるクラスの光活性化合物の一般的な吸収特性および供与体／受容体の挙動を示すプロットを提供する。可視透過性光起電力デバイスにおける有用な可視透過性光活性層は、例示された異なるクラスの１つ以上の光活性化合物を含んでもよい。例えば、本明細書に記載される光活性化合物は、図６に示されるクラスの別の光活性化合物とともに受容体化合物として可視透過性光活性層に組み込まれてもよい。
【０１５２】
いくつかの例では、本明細書に記載のホウ素−ジピロメテン（ＢＯＤＩＰＹ）系の化合物は、図６に示すクラスの別の光活性化合物とともに供与体または受容体化合物として可視透過性光活性層に組み込まれてもよい。例として、ホウ素−ジピロメテン（ＢＯＤＩＰＹ）系の化合物が電子供与体光活性材料として使用される場合、光起電力デバイスの有用な光活性層を提供するために、対応物として図６に示されたクラスからの電子受容体光活性材料と対にすることができる。同様に、ホウ素−ジピロメテン（ＢＯＤＩＰＹ）系の化合物が電子受容体光活性材料として使用される場合、光起電力デバイスの有用な光活性層を提供するために、図６に示すクラスからの電子供与体光活性材料と対にされてもよい。
【０１５３】
いくつかの場合、開示された光活性化合物は、例示された受容体−供与体−受容体構造（ＡＤＡ）内に収まる可能性があり、近赤外線吸収電子受容体光活性材料として有用であり、光起電力デバイスに有用な光活性層を提供するために、対応物として図６に示すクラスからの電子供与体光活性材料と対にされる。
【０１５４】
別の例として、本明細書に記載のフタロシアニンは、図６に示すクラスの別の光活性化合物とともに供与体または受容体化合物として可視透過性光活性層に組み込まれてもよい。例として、フタロシアニンが電子供与体光活性材料として使用される場合、光起電力デバイスの有用な光活性層を提供するために、対応物として図６に示されたクラスからの電子受容体光活性材料と対にすることができる。同様に、フタロシアニンを電子受容体光活性材料として使用する場合、光起電力デバイスの有用な光活性層を提供するために、対応物として図６に示されたクラスからの電子供与体光活性材料と対にすることができる。
【０１５５】
一般的な例として、本明細書に記載される化合物は、図６に示されるクラスの別の供与体光活性化合物とともに受容体化合物として可視透過性光活性層に組み込まれてもよい。一例として、化合物が電子受容体光活性材料として使用される場合、光起電力デバイスの有用な光活性層を提供するために、対応物として図６に示されたクラスからの電子供与体光活性材料と対にすることができる。別の一般的な例として、本明細書に記載の化合物は、図６に示すクラスの別の受容体光活性化合物とともに供与体化合物として可視透過性光活性層に組み込まれてもよい。一例として、化合物が電子供与体光活性材料として使用される場合、光起電力デバイスに有用な光活性層を提供するために、対応物として図６に示されるクラスからの電子受容体光活性材料と対にされてもよい。
【０１５６】
一般的な例として、ＴＡＰＣまたはその誘導体をＵＶ吸収電子供与体として使用してもよい。別の一般的な例として、フラーレンまたはフラーレン誘導体を、ＵＶ吸収電子受容体として任意に使用してもよい。別の一般的な例として、シアニン塩を近赤外吸収電子供与体として使用してもよい。別の一般的な例として、供与体−受容体−供与体構造（ＤＡＤ）を有する分子は、近赤外吸収電子供与体光活性材料または電子受容体光活性材料として有用であり得る。別の一般的な例として、受容体−供与体−受容体構造（ＡＤＡ）を有する分子は、近赤外吸収電子受容体光活性材料として有用であり得る。ＤＡＤおよびＡＤＡ構造の受容体基と供与体基の例は上記のとおりである。場合によっては、図に示されている様々なクラスが重複する吸収機能（つまり、スペクトル範囲）を示すことがある。しかし、異なるスペクトル領域からの吸収機能を有する、または吸収機能が重複しない、または異なるピーク吸収波長を有する、対応する光活性化合物を選択することが望ましい場合がある。
【０１５７】
光活性材料、緩衝材料、および／または光学層として有用な可視透過性光活性化合物には、ジフルオロホウ素系の有機色素、および関連する二酸素ホウ素系の有機色素などのホウ素−ジピロメテン系の化合物が含まれる。いくつかの例では、光活性化合物は、最大可視吸収強度よりも大きな最大近赤外吸収強度を示し、以下の式を有する。
【化８４】
2020524404.tif 000089
実施形態において、各Ｘは、独立してＳ、Ｎ、またはＣ−Ｒである。実施形態において、各Ｌ基は、独立して、単結合あるいは置換もしくは非置換アルキレン基、置換もしくは非置換アリーレン基、または置換もしくは非置換ヘテロアリーレン基から選択される二価の連結基である。実施形態では、各Ｒ基は、独立して水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換芳香族基、置換もしくは非置換縮合芳香族基、置換もしくは非置換複素芳香族基、置換もしくは非置換縮合複素芳香族基、置換もしくは非置換アミン基、または置換もしくは非置換アルコキシ基である。任意に、２つ以上のＲ基は、置換もしくは非置換環基または置換もしくは非置換縮合環基を形成する。
【０１５８】
図７Ａおよび図７Ｂは、以下の式を有するものなどの可視透過性光活性化合物を作成するための例示的な合成スキーマを提供する。
【化８５】
2020524404.tif 000090
。
図７Ａと図７Ｂとの間の違いとは対照的に、同じ分子式であるが異なる構造配置（すなわち、構造異性体）の化合物が形成され得ることが理解されよう。図７Ａを参照すると、得られる最終生成物中のホウ素含有環への５員環ペンダントの、例えば
【化８６】
2020524404.tif 000091
などの
【化８７】
2020524404.tif 000092
のようなパラ置換フェニル基以外の他の構造による置換を可能にするなど、多くの異なる置換を反応物
【化８８】
2020524404.tif 000093
に対して行うことができることが理解されよう。同様に、図７Ｂを参照すると、ペンダントフェニルまたはチオフェンを追加する反応に多くの異なる置換を行って、同定された最終反応生成物を形成できることが理解されよう。例えば、置換には、置換フェニル環（例えば、アルキル置換、ハロゲン置換、アルコキシ置換など）が含まれる場合がある。ナフチル基、フェナントリル基、アントリル基など、他のペンダント環構造を同様に追加してもよい。さらに、ジシアノナフチレンなど、図７Ａの１，２−ジシアノベンゼン出発反応物の代わりに、ホウ素窒素環に縮合した環構造を修飾するために、ジシアノチオフェンなどの他の構造を置換してもよい。図７Ｂのインドールの同様の置換は、ベンゾインドールまたはナフトインドール、チエノピロールなどのホウ素−窒素環に縮合した環構造を修正するために行われてもよい。表１に、ジフルオロホウ素を系にした有機色素の例を、略記識別子（ＩＤ）とともに提供する。
【表１−１】
2020524404.tif 000094
【表１−２】
2020524404.tif 000095
【表１−３】
2020524404.tif 000096
【表１−４】
2020524404.tif 000097
【表１−５】
2020524404.tif 000098
【０１５９】
図８は、表１のいくつかの化合物の例示的な正規化吸収スペクトルを提供し、これらの化合物が近赤外で強い吸収を示し、紫外でいくらかの吸収を示し、可視帯域で最小の吸収を示すことを示している。
【０１６０】
サンプルの光起電力デバイスは、表１の多数の透過性光活性化合物を使用して構築され、光起電力効率がテストされた。一般的に図１Ａに示すように構成された２つのデバイス構成をテスト目的で使用し、透過性光活性化合物を供与体分子として使用し、Ｃ６０を受容体として使用した。１つの構成では、２つの透過性電極を使用して完全透過性デバイスを生成した。第２の構成では、１つの透過性電極（酸化インジウムスズ）が使用され、１つの不透明電極が使用された。第２の構成に従って構築されたデバイスは、不透明電極の存在により不透明性を示したが、挙動を調べるために透過性電極を通してデバイスを照らした。比較結果を提供するために、いくつかの透過性光活性化合物が両方の構成で使用された。結果を表２にまとめており、ＡＶＴは平均透過率（透過性セルの場合）、Ｊｓｃは短絡電流密度、ＶＯＣは開回路電圧、ＦＦはフィルファクター（開回路電圧と短絡電流を合わせた場合の最大電力と理論電力の比較）である。
【０１６１】
例として、不透明な構成でＤ−１０として識別される可視透過性光活性化合物を使用した透過性光起電力デバイスを次のように構築した。約８ｎｍの厚さのアノード緩衝層を、可視透過性基板と酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）透過性導体上に堆積した。供与体としてのＤ−１０の約２０ｎｍ厚の層が、アノード緩衝層上に堆積された。受容体としてのＣ６０を含む厚さ約５０ｎｍの層が供与体層上に堆積された。厚さ約５ｎｍのカソード緩衝層が、受容体層上に堆積された。最後に、厚さ約８０ｎｍの不透明なアルミニウム層を上部電極として堆積した。セルを照らし、性能を監視した。図９は、電圧の関数として電流密度を示す、Ｄ−１０太陽電池の例示的なデータを提供する。
【表２】
2020524404.tif 000099
【０１６２】
ホウ素原子に結合したフッ素を官能化酸素原子で置換することなどにより、本明細書で提供される可視透過性光活性化合物に追加のカスタマイズを行うことができることが理解されよう。図１０は、二フッ化ホウ素系の化合物とカテコールを含む反応を使用して、二酸素ホウ素系の化合物を形成するための合成経路の概要を提供する。本明細書に記載されている二フッ化ホウ素系の化合物のいずれも、図１０に示されているものの代わりに使用できることが理解されよう。さらに、他のジヒドロキシ芳香族誘導体（例えば、２，３−ジヒドロキシナフタレン）など、他の反応物をカテコールの代わりに使用できることも理解されよう。図１１は、メトキシ置換化合物とＢＣｌ３が関与する反応による、二酸素ホウ素系の化合物を形成するための代替合成図式を提供する。表３は、二酸素ホウ素系の有機色素と略記識別子（ＩＤ）の例を示している。図１２は、ジフルオロホウ素系の化合物Ｄ−１および二酸素ホウ素系の化合物Ｄ−３の吸収スペクトルを示す比較データを提供しており、同様の吸収プロファイルを示すが、化合物Ｄ−３は、化合物Ｄ−１よりも可視帯域でわずかに低い吸収を示す。
【表３】
2020524404.tif 000100
【０１６３】
ジフルオロホウ素系の可視透過性光活性化合物および二酸素ホウ素系の可視透過性光活性化合物は、最大可視吸収強度よりも大きな最大近赤外吸収強度を示すものなどの、ホウ素および隣接する窒素原子を含む環が縮合環構成を示し得る構造を有し得、以下の式を有する。
【化８９】
2020524404.tif 000101
。実施形態において、各Ｘは、独立してＳ、Ｎ、またはＣ−Ｒである。実施形態では、各Ｒ基は、独立して水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換芳香族基、置換もしくは非置換縮合芳香族基、置換もしくは非置換複素芳香族基、置換もしくは非置換縮合複素芳香族基、置換もしくは非置換アミン基、または置換もしくは非置換アルコキシ基である。任意に、２つ以上のＲ基は、置換もしくは非置換環基または置換もしくは非置換縮合環基を形成する。例えば、ホウ素および隣接する窒素原子を含む環は、チアゾール環、ベンゼン環、ピリジン環、イミダゾール環、ピロール環、チオフェン環、ナフタレン、ピレン、インドール、ベンゾチオフェン、ベンズイミダゾール、ベンゾチアゾール、またはトリアジン環などの５員または６員環に縮合していてもよい。図１３は、縮合した可視透過性光活性化合物を形成するための合成図式を提供する。３つのチオフェンが縮合した可視透過性光活性化合物（Ｉ−３３、Ｉ−３４、およびＩ−３５）の吸収スペクトルを図１４に示す。フェニル置換（Ｉ−３３）およびｔｅｒｔ−ブチルフェニル置換（Ｉ−３５）縮合化合物のスペクトルは、可視帯域での吸収がほとんどない良好なスペクトル特性を示す。チオフェン置換縮合化合物Ｉ−３４のスペクトルは、より広い吸収機能を示しているが、それでも可視帯域での吸収はかなり少なくなっている。
【０１６４】
例示的な光起電力デバイスは、次のように構築された、不透明な構成でＩ−３５として識別されるフェニル置換チオフェン縮合可視透過性光活性化合物を使用して構築された。約８ｎｍの厚さのアノード緩衝層を、可視透過性基板と酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）透過性導体上に堆積した。供与体としてのＩ−３５の約２０ｎｍ厚の層が、アノード緩衝層上に堆積された。受容体としてのＣ６０を含む厚さ約３０ｎｍの層が供与体層上に堆積された。厚さ約５ｎｍのカソード緩衝層が受容体層上に堆積された。最後に、厚さ約８０ｎｍの不透明なアルミニウム層を上部電極として堆積した。セルを照らし、パフォーマンスを監視した。図１５は、電圧の関数として電流密度を示す、Ｉ−３５太陽電池の例示的なデータを提供する。
【０１６５】
縮合した可視透過性光活性化合物に対する任意の修飾として、分子量の減少が有利な場合がある。例えば、Ｄ−３３、Ｄ−３４、Ｄ−３５、Ｉ−３３、Ｉ−３４、およびＩ−３５は、６００  ａｍｕを超える分子量を示す。低分子量化合物はより高い揮発性を有し、真空堆積技術を使用してより容易に堆積される傾向があるため、分子量の減少は、可視透過性光起電力デバイスの形成における可視透過性光活性化合物の使用を改善し得る。側基を除去して化合物Ｄ−３６、Ｄ−３７、Ｄ−３８、Ｉ−３６、Ｉ−３７、およびＩ−３８を形成することにより、分子量は６００  ａｍｕ未満に減少する。合成技術によっては精製目的で昇華を使用する場合があるため、分子量が小さい方が合成目的でも有利な場合がある。図１６は、分子量が低下した化合物を生成するための合成図式の概要を提供する。
【０１６６】
可視透過性光活性化合物の追加の構成には、２つのホウ素窒素含有環が化合物に含まれるビス構造を組み込むことができる。例えば、可視透過性光活性化合物は、最大可視吸収強度よりも大きな最大近赤外吸収強度を示し、以下の式を有する。
【化９０】
2020524404.tif 000102
。任意に、各Ａ１は、独立して、１つ以上のＲ基置換基を含む縮合または非縮合の芳香族または複素芳香族基である。任意に、各Ａ２は、独立して、１つ以上のＲ基置換基を含む縮合または非縮合の芳香族または複素芳香族基である。任意に、各Ｒ基は、独立して水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換芳香族基、置換もしくは非置換縮合芳香族基、置換もしくは非置換複素芳香族基、置換もしくは非置換縮合複素芳香族基、置換もしくは非置換アミン基、または置換もしくは非置換アルコキシ基である。任意に、２つ以上のＲ基は、置換もしくは非置換環基または置換もしくは非置換縮合環基を形成する。
【０１６７】
例えば、各Ａ１は、任意に独立して、チアゾール環、ベンゼン環、ピリジン環、イミダゾール環、ピロール環、チオフェン環、ナフタレン、ピレン、インドール、ベンゾチオフェン、ベンズイミダゾール、ベンゾチアゾール、またはトリアジン環の１つ以上を含む非置換またはＲ置換環基を含む。任意に、各Ａ２は、独立して１つ以上のＲ基置換基を含む５員または６員の芳香族または複素芳香環を含む。任意に、各Ａ２は、独立して、チアゾール環、ベンゼン環、ピリジン環、イミダゾール環、ピロール環、チオフェン環、ナフタレン、ピレン、インドール、ベンゾチオフェン、ベンズイミダゾール、ベンゾチアゾール、またはトリアジン環の１つ以上を含む非置換またはＲ置換環基を含む。
【０１６８】
さらなる例では、可視透過性光活性化合物は、以下の式を有してもよい。
【化９１】
2020524404.tif 000103
各Ｘ、は独立してＳ、ＮまたはＣ−Ｒであり、各Ａ３は、独立して１つ以上のＲ基置換基を含む芳香族または複素芳香族基である。
【０１６９】
表４は、ビス構成の特定の化合物の例を提供し、図１７、図１８、図１９、図２０、および図２１は、ビス構成の化合物を形成するための例示的な合成図式を提供する。
【表４】
2020524404.tif 000104
【０１７０】
比較のために、Ｄ−５６として識別される光活性化合物の吸収スペクトルをＤ−１の吸収スペクトルとともに図２２に示す。Ｄ−５６は、近赤外でより広く、わずかに青方偏移した低エネルギー吸収ピークを示しているが、可視帯域では低吸収を示している。
【０１７１】
ＢＯＤＩＰＹ系の化合物（本明細書ではＢＯＤＩＰＹ化合物とも呼ばれる）を供与体材料として使用し、多くの有用な受容体材料と対にすることができる。例えば、可視透過性光起電力デバイスは、ＢＯＤＩＰＹ系の供与体材料と、フラーレン（例えば、Ｃ６０、Ｃ７０、またはそれらの組み合わせ）を含む受容体材料を含んでもよい。
【０１７２】
いくつかの実施形態では、供与体材料は、本明細書に記載される１つ以上のＢＯＤＩＰＹ化合物を含み、受容体材料は、ニッケルジチオレート（ＮＤＴ）化合物、ジシアノ−インダンジオン（ＤｉＣＮ）、ベンゾチアジアゾール（ＢＴ）、ベンゾ−ビス−チアジアゾールを含む。（ＢＢＴ）、ジケトピロロピロールジフェニルチエニルアミン（ＤＰＰ−ＤＰＴＡ）、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド（ＮＴＣＤＩ）、ビスイミドコロネン（ＣＢＩ）、フルオランテン、コランヌレン、フタロシアニン、ナフタロシアニン、またはそれらの組み合わせを含む。有用なＮＤＴ化合物の例には、本明細書に記載のものが含まれる。有用なＤｉＣＮ、ＢＴ、ＢＢＴ、およびＤＰＰ−ＤＰＴＡの例は、本明細書に記載されているものに限定されない。有用なＮＴＣＤＩ、ＣＢＩ、フルオランテン、およびコランヌレンの例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。有用なフタロシアニンおよびナフタロシアニンの例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。
【０１７３】
いくつかの実施形態では、受容体材料は、ＤｉＣＮ、ＢＴ、ＢＢＴ、ＤＰＰ−ＤＰＴＡ、ＮＴＣＤＩ、フルオランテン、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、受容体材料は、ＮＤＴを含む。いくつかの実施形態では、受容体材料は、ＣＢＩ、コランヌレン、フタロシアニン、ナフタロシアニン、またはそれらの組み合わせを含む。
【０１７４】
特定の例において、供与体材料は、ＢＯＤＩＰＹ化合物を含み、受容体材料もまた、ＢＯＤＩＰＹ化合物を含む。そのような場合、受容体ＢＯＤＩＰＹは、本明細書に記載の電子求引基または受容体部分で官能化されてもよい。この方法で官能化されたＢＯＤＩＰＹ化合物は、ＮＤＴ、ＤｉＣＮ、ＢＴ、ＢＢＴ、ＤＰＰ−ＤＰＴＡ、フタロシアニン、ナフタロシアニンなどの供与体材料と対にした場合の受容体材料としても使用できる。
【０１７５】
光活性材料、緩衝材料、および／または光学層として有用な可視透過性光活性化合物には、近赤外吸収供与体−受容体（近赤外ＤＡ）分子が含まれる。本明細書で使用される場合、「供与体受容体分子」という用語は、異なる相対的電子求引または電子供与特性を提供する異なる部分を有する化合物を指す。例えば、供与体−受容体分子は、電子供与特性を提供する供与体部分と、電子求引特性を提供する受容体部分とを含み得る。一般に、供与体−受容体分子は、比較的多くの電子供与特性を提供する第１の部分と、比較的少ない電子供与特性を提供する第２の部分とを含んでもよい。別の言い方をすれば、供与体−受容体分子は、比較的多くの電子求引特性を提供する第１の部分と、比較的少ない電子求引特性を提供する第２の部分とを含んでもよい。供与体受容体分子は「プッシュプル」分子とも呼ばれ、分子の反対側または分子の異なる領域内に１つ以上の異なる電子求引または電子供与部分を含んでもよい。例えば、プッシュプル分子は、供与体−受容体−供与体構造または受容体−供与体−受容体構造を有し得る。いくつかの実施形態では、プッシュプル分子は、二重結合または共役部分の一方に強いまたは非常に強い供与体部分を有し、二重結合または共役系の反対側に強いまたは非常に強い受容体部分を有し得る。本明細書に記載のプッシュプル分子には、光起電力デバイスにおいて電子受容体として挙動するものが含まれる。本明細書に記載される供与体受容体分子には、光起電力デバイスにおいて電子受容体として挙動するものが含まれる。ＤＡ分子は受容体供与体部分と受容体部分の両方を含むことができるが、本明細書に記載の供与体材料（例えば、ニッケルジチオレート、ＢＯＤＩＰＹ、または他の供与体材料）と対にすると、主要受容体材料として使用できる。近赤外ＤＡ分子の例には、ジシアノ−インダンジオン、ベンゾ−ビス−チアジアゾール、ベンゾチアジアゾール、ジケトピロロピロールジフェニルチエニルアミン、およびそれらの誘導体が含まれるが、これらに限定されない。
【０１７６】
いくつかの実施形態では、活性層は、構造ＡＤＡを有する受容体を含み、各「Ａ」部分は受容体部分であり、「Ｄ」部分は供与体部分である。非限定的な例として、各「Ａ」部分は、
【化９２】
2020524404.tif 000105
から独立して選択することができ、「Ｄ」部分は、
【化９３】
2020524404.tif 000106
から選択することができ、式中、ＲＤは、水素またはアルキルであり、波線は、図示された構造が別の下部構造に接続されている位置を表す。
【０１７７】
いくつかの実施形態では、活性層は、構造ＤＡＤを有する受容体を含み、各「Ｄ」部分は供与体部分であり、「Ａ」部分は受容体部分である。非限定的な例として、各「Ｄ」部分は、
【化９４】
2020524404.tif 000107
から独立して選択することができ、「Ａ」部分は
【化９５】
2020524404.tif 000108
から選択することができ、式中、ＲＡは、水素またはアルキルであり、波線は、図示された構造が別の下部構造に接続されている位置を表す。
【０１７８】
ジシアノ−インダンジオン（ＤｉＣＮ）およびその誘導体（ジシアノ−インダンジオンインダセノジチオフェン、ジシアノ−インダンジオンジチエノカルバゾール、ジシアノ−インダンジオン、アントラジチオフェン、ジシアノ−インダンジオンホウ素−ジピロメテン、ジシアノベンゾ［ｂ］チオフェン−３（２Ｈ）−オン１，１−ジオキシドは、本明細書に記載のデバイスの受容体として使用できる。例えば、ＩＴＩＣ（すなわち、３，９−ビス（２−メチレン−（３−（１，１−ジシアノメチレン）−インダノン））−５，５，１１，１１−テトラキス（４−ヘキシルフェニル）−ジチエノ［２、３−ｄ：２’、３’−ｄ’］−ｓ−インダセノ［１，２−ｂ：５，６−ｂ’］ジチオフェン）は、有機光起電力デバイスの非フラーレン受容体として良好な性能を示したが、これまで透過性光起電力デバイスには採用されていなかった。ジシアノ−インダンジオンは、通常、近赤外で吸収極大を示す。
【０１７９】
ＤｉＣＮ構造の例には、式Ｉによるものが含まれる。
【化９６】
2020524404.tif 000109
。
任意に、Ｙは、式Ｉの化合物のＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、アルコキシ、アルキル、またはアリールである。任意に、ｎは、式Ｉの化合物の整数０−５である。任意に、Ｘは、Ｃ（ＣＮ）２、Ｏ、Ｓ、Ｃ（Ｏ）、または式Ｉの化合物のＳＯ２である。任意に、Ａｒは、フェニル、チエニル、チアゾリルなどのアリールである。
【０１８０】
縮合パイ系の例には、アントラ［１，９−ｂｃ：５，１０−ｂ’ｃ’］ジチオフェンジラジカル（例えば、アントラ［１，９−ｂｃ：５，１０−ｂ’ｃ’］ジチオフェン−１，６−ジイル）、４，９−ジヒドロ−ｓ−インダセノ［１，２−ｂ：５，６−ｂ’］ジチオフェンジラジカル（例えば、４，９−ジヒドロ−ｓ−インダセノ［１，２−ｂ：５，６−ｂ’］ジチオフェン−２，７−ジイル）、非置換および５−置換５Ｈ−ジチエノ［３，２−ｂ：２’、３’−ｈ］カルバゾールジラジカル（例えば、５−メチル−５Ｈ−ジチエノ［３，２−ｂ：２’、３’−ｈ］カルバゾール−２，８−ジイル）、非置換および４−置換４Ｈ−ジチエノ［３，２−ｂ：２’、３’−ｄ］ピロールジラジカル（例えば、４−メチル−４Ｈ−ジチエノ［３，２−ｂ：２’、３’−ｄ］ピロール−２，６−ジイルまたは４−（４−メチルフェニル）−４Ｈ−ジチエノ［３，２−ｂ：２’、３’−ｄ］ピロール−２，６−ジイル）、ジチエノ［３，２−ｂ：２’、３’−ｄ］チオフェンジラジカル（例えば、ジチエノ［３，２−ｂ：２’、３’−ｄ］チオフェン−２，６−ジイル）、チエノ［３，２−ｂ］チオフェンジラジカル（例えば、チエノ［３，２−ｂ］チオフェン−２，６−ジイル）を含むが、これらに限定されない。任意に、縮合パイ系には、アリール、アルキル、ヘテロアリール、ハロなどのような非置換または置換基が含まれる。
【０１８１】
いくつかの実施形態では、式Ｉの化合物の縮合パイ系は、以下から選択され、
【化９７】
2020524404.tif 000110
式中、Ｒ  Ｄは、任意に水素またはアルキルであってもよい。
【０１８２】
いくつかの実施形態では、式Ｉの化合物の縮合パイ系は、以下から選択され、
【化９８】
2020524404.tif 000111
式中、Ｒ  Ｄは、任意に水素またはアルキルであってもよい。
【０１８３】
いくつかの実施形態では、式Ｉの化合物の縮合パイ系は、以下から選択され、
【化９９】
2020524404.tif 000112
式中、ＲＤは、任意に水素またはアルキルであってもよい。
【０１８４】
ＤｉＣＮ化合物には、非縮合パイ系と非対称構造（縮合または非縮合パイ系を含む）を有する化合物も含まれる。いくつかの実施形態では、ＤｉＣＮ化合物は、式ＩＩから式ＩＩによる構造を有する。
【化１００】
2020524404.tif 000113
。
任意に、式Ｉの化合物のＹは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、アルコキシ、アルキル、またはアリールである。任意に、式ＩＩの化合物のｎは、０〜５の整数である。任意に、式ＩＩの化合物のｔは、１または２である。任意に、Ｘは、式ＩＩの化合物のＣ（ＣＮ）２、Ｏ、Ｓ、Ｃ（Ｏ）、またはＳＯ２である。任意に、Ａｒは、式ＩＩの化合物のフェニル、チエニル、チアゾリルなどのアリールである。任意に、各Ｚは、独立してＨまたは以下の式を有する基である。
【化１０１】
2020524404.tif 000114
式中、波線はパイ系への接続点を表し、Ｘ、Ｙ、Ａｒ、およびｎは、上記のように定義される。
【０１８５】
式ＩＩの化合物に存在するパイ系の例には、限定されないが、アントラ［１，９−ｂｃ：５，１０−ｂ’ｃ’］ジチオフェンジラジカル（例えば、アントラ［１，９−ｂｃ：５，１０−ｂ’ｃ’］ジチオフェン−１，６−ジイル）、４，９−ジヒドロ−ｓ−インダセノ［１，２−ｂ：５，６−ｂ’］ジチオフェンジラジカル（例えば、４，９−ジヒドロ−ｓ−インダセノ［１，２−ｂ：５，６−ｂ’］ジチオフェン−２，７−ジイル）、非置換および５−置換５Ｈ−ジチエノ［３，２−ｂ：２’、３’−ｈ］カルバゾールジラジカル（例、５−メチル−５Ｈ−ジチエノ［３，２−ｂ：２’、３’−ｈ］カルバゾール−２，８−ジイル）、非置換および４−置換４Ｈ−ジチエノ［３，２−ｂ：２’、３’−ｄ］ピロールジラジカル（例、４−メチル−４Ｈ−ジチエノ［３，２−ｂ：２’、３’−ｄ］ピロール−２，６−ジイルまたは４−（４−メチルフェニル）−４Ｈ−ジチエノ［３，２−ｂ：２’、３’−ｄ］ピロール−２，６−ジイル）、ジチエノ［３，２−ｂ：２’、３’−ｄ］チオフェンジラジカル（例、ジチエノ［３，２−ｂ：２’、３’−ｄ］チオフェン−２，６−ジイル）、チエノ［３，２−ｂ］チオフェンジラジカル（例、チエノ［３，２−ｂ］チオフェン−２，６−ジイル）のような縮合パイ系が含まれる。
【０１８６】
式ＩＩの化合物に存在するパイ系の例には、トリフェニルアミンジラジカル（例えば、Ｎ−フェニル−ジ（フェン−４，１−ジイル）アミン）、チオフェニルアミンジラジカル（例えば、Ｎ−メチル−ジ（チオフェン−２）、５−ジイル）アミンおよびＮ−フェニル−（ｐｈｅｎ−４，１−ジイル）−（チオフェン−２，５−ジイル）−アミン）、ビフェニルジラジカル（例えば、１，１’−ビフェン−４，４’−ジイル）、チオフェンジラジカル（例えば、チオフェン−２，５−ジイル）、フェニレンジラジカル（例えば、フェン−１，４−ジイル）を含むアミンラジカルなどの非縮合部分も含み得る。
【０１８７】
任意に、縮合および非縮合パイ系には、アリール、アルキル、ヘテロアリール、ハロなどのような非置換または置換基が含まれる。
【０１８８】
いくつかの実施形態では、式ＩＩの化合物のパイ系は、以下から選択され、
【化１０２】
2020524404.tif 000115
式中、ＲＤは、任意に水素またはアルキルであってもよい。
【０１８９】
いくつかの実施形態では、式Ｉの化合物のパイ系は、以下から選択され、
【化１０３】
2020524404.tif 000116
式中、ＲＤは、任意に水素またはアルキルであってもよい。
【０１９０】
いくつかの実施形態では、式ＩＩの化合物のパイ系は、以下から選択され、
【化１０４】
2020524404.tif 000117
式中、ＲＤは、任意に水素またはアルキルであってもよい。
【０１９１】
図２３〜２８は、式Ｉおよび式ＩＩによる化合物を含む、対称および非対称ＤｉＣＮ化合物を作製するための例示的な合成図式を提供する。図２３に示すように、例えば、２−（３−オキソ−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−インデン−１−イリデン）マロノニトリル（ＣＡＳ  Ｎｏ．１０８０−７４−６）は、多数のジアルデヒドおよびトリアルデヒドと縮合させることができ、必要に応じて、無水酢酸などの試薬の存在下で、対称ＤｉＣＮ化合物を提供する。非対称ＤｉＣＮ化合物は、図２４に示すように、単官能アルデヒドを使用して調製できる。説明したように、ＤｉＣＮの調製には他の方法、たとえば、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，２０１７，１３９，７１４８−７１５１、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．２０１６，２８，４７３４、およびＡｄｖ．Ｍａｔｅｒ．２０１５，２７，１１７０．などにも使用できる。例えば、ＩＴＩＣ（ＣＡＳ  Ｎｏ．１６６４２９３−０６−４）、ＩＴＩＣ−Ｍ異性体（ＣＡＳ  Ｎｏｓ．２０４７３５２−８０−５；２０４７３５２−８３−８；２０４７３５２−８６−１）、ＩＴＩＣ−ＴＨ（ＣＡＳ  Ｎｏ．１８８９３４４−１３−１）、およびＩＴＩＣ−２Ｆ（ＣＡＳ  Ｎｏ．２０９７９９８−５９−７）など、多くのＤｉＣＮ化合物も市販されている。
【０１９２】
表５〜９に、ＤｉＣＮ化合物の非限定的な例を、略記識別子（ＩＤ）とともに示す。
【表５】
2020524404.tif 000118
【表６】
2020524404.tif 000119
【表７】
2020524404.tif 000120
【表８】
2020524404.tif 000121
【表９】
2020524404.tif 000122
【０１９３】
本明細書に記載のＤｉＣＮおよびその誘導体は、任意に「受容体−供与体−受容体」分子として特徴付けられてもよい。実施形態では、ＤｉＣＮおよびその誘導体は、透過性光起電の受容体として挙動しし得る。これらの分子はＮＩＲを吸収する可能性があり、一部の高効率有機光起電力デバイスで使用される場合、非フラーレン受容体として特徴付けられる場合がある。実施形態において、これらの材料は、ＤｉＣＮ型受容体がＤｉＣＮに対して青方偏移位置で吸収する１つ以上の供与体と対になる場合など、非常に高い効率の半透過性ＰＶデバイスに有用であり得る。そのような青方偏移吸収は、部分的に可視スペクトルであり得る。ただし、これにより透過性が大幅に制限される。高度透過性デバイスは、ＤｉＣＮ材料とＵＶ選択供与体分子（図４Ｂに類似）、またはＤｉＣＮに対して赤方偏移したＮＩＲ選択供与体（図４Ｄに類似）と組み合わせることにより、有利に実現できる。
【０１９４】
ＤｉＣＮ化合物は受容体材料として使用でき、多くの有用な供与体材料と対にすることができる。いくつかの実施形態では、受容体材料は、ＤｉＣＮ化合物またはＤｉＣＮ誘導体を含み、供与体材料は、ホウ素−ジピロメテン（ＢＯＤＩＰＹ）化合物、フタロシアニン、ナフタロシアニン、ニッケルジチオレート（ＮＤＴ）化合物、またはそれらの組み合わせを含む。有用なＢＯＤＩＰＹ化合物の例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。有用なフタロシアニンおよびナフタロシアニンの例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。有用なＮＤＴ化合物の例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。これらの出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。いくつかの実施形態では、供与体材料は、ＢＯＤＩＰＹ、フタロシアニン、ナフタロシアニン、またはそれらの組み合わせを含む。
【０１９５】
いくつかの実施形態では、ＤｉＣＮおよびその誘導体は、溶液処理技術により光活性材料層に形成されてもよい。しかしながら、実施形態において、ＤｉＣＮおよびその誘導体は、「受容体−供与体−受容体」分子として構築されてもよい。実施形態において、中心供与体コアは、液相処理のための溶解性を提供するために、ペンダントアルキル鎖を有する大きな縮合芳香環に対応し得る。有利には、ＤｉＣＮおよびその誘導体の態様は、この性質のペンダントアルキル鎖または他の熱的に不安定な側鎖または可溶化官能基を含まず、比較的改善された蒸発性を有する低分子量構造をもたらし得る。有利には、これらおよび他の「供与体−受容体−供与体」分子は、熱蒸着などの気相堆積技術を使用して処理することができる。
【０１９６】
図２９および図３０は、ＤｉＣＮ化合物の例示的な正規化された吸光度スペクトルを提供する。ＤｉＣＮ化合物Ａ−１６を使用してサンプル光起電力デバイスを構築し、光起電力効率をテストした。Ａ−１６を受容体として使用し、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を供与体として使用した。約８  ｎｍの厚さのアノード緩衝層を、可視透過性基板と酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）透過性導体上に堆積した。供与体としてのＣｕＰｃの約１０ｎｍ厚の層が、アノード緩衝層の上に堆積された。受容体としてＤｉＣＮ  Ａ−１６を含む厚さ約１０ｎｍの層が、供与体層上に堆積された。厚さ約５ｎｍのカソード緩衝層が、受容体層上に堆積された。最後に、厚さ約８０ｎｍの不透明なアルミニウム層を上部電極として堆積した。セルを照らし、性能を監視した。図１５は、電圧の関数として電流密度を示す、Ａ−１６太陽電池の例示的なデータを提供する。
【０１９７】
ベンゾ（１，２−ｃ：４，５−ｃ）ビス（（１，２，５）−チアジアゾール）および次の構造を有する他のＢＢＴを含むベンゾ−ビス−チアジアゾール化合物（ＢＢＴ）は、本書に記載されているデバイスで使用できる。ＢＢＴは通常、ここで説明するデバイスの受容体として使用される。いくつかの実施形態では、ＢＢＴを供与体として使用することができる。ＢＢＴは、通常、近赤外で吸収極大を示す。
【０１９８】
ＢＢＴは強力な電子求引基であるため、アミンなどの強力な電子供与基と共有結合している場合、結果として生じる電荷移動状態の吸収はスペクトルの赤外線部分にある。これにより、スペクトルの可視部分の光を吸収しない光電子デバイスの製造が可能になる。また、ＢＢＴは真空下で容易に昇華し、透過性光起電力デバイスで他の受容体よりも優れた可視透過率とより自然な色を提供できる。
【０１９９】
いくつかの実施形態では、ＢＢＴ化合物は、式ＩＩＩａ、ＩＩＩｂ、またはＩＩＩｃによる構造を有する。
【化１０５】
2020524404.tif 000123
。
任意に、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４の各々は、式ＩＩＩａ、式ＩＩＩｂ、および式ＩＩＩｃの化合物のアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル、およびヘテロシクリルからなる群から独立して選択される。任意に、Ａ１およびＡ２は、式ＩＩＩａ、式ＩＩＩｂ、および式ＩＩＩｃの化合物のアルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、シクロアルキレン、およびヘテロシクリレンからなる群から独立して選択される。任意に、Ｘは、式ＩＩＩａ、式ＩＩＩｂ、および式ＩＩＩｃの化合物のＯ、Ｓ、Ｓｅ、およびＴｅからなる群から選択される。
【０２００】
いくつかの実施形態では、式ＩＩＩａ、式ＩＩＩｂ、および／または式ＩＩＩｃの化合物のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は、以下の式から独立して選択される。
【化１０６】
2020524404.tif 000124
。
【０２０１】
いくつかの実施形態では、式ＩＩＩｂまたはＩＩＩｃの化合物のＡ１およびＡ２は、アリーレンおよびヘテロアリーレンから独立して選択される。いくつかの実施形態では、式ＩＩＩｂまたはＩＩＩｃの化合物のＡ１およびＡ２は、チオフェンジラジカル（例えば、チオフェン−２，５−ジイル）である。いくつかのそのような実施形態では、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の各々は、アリール（例えば、フェニル）である。
【０２０２】
いくつかの実施形態では、ベンゾチアジアゾール化合物は、式ＩＶａ、式ＩＶｂ、または式ＩＶｃによる構造を有する。
【化１０７】
2020524404.tif 000125
。
任意に、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４の各々は、式ＩＶａ、式ＩＶｂ、および式ＩＶｃの化合物のアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル、およびヘテロシクリルからなる群から独立して選択される。任意に、Ａ１およびＡ２は、式ＩＶａ、式ＩＶｂ、および式ＩＶｃの化合物のアルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、シクロアルキレン、およびヘテロシクリレンからなる群から独立して選択される。任意に、Ｘは、式ＩＶａ、式ＩＶｂ、および式ＩＶｃの化合物のＯ、Ｓ、Ｓｅ、およびＴｅからなる群から選択される。
【０２０３】
いくつかの実施形態では、式ＩＶａ、式ＩＶｂ、および／または式ＩＶｃの化合物のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は、以下の式から独立して選択される。
【化１０８】
2020524404.tif 000126
。
【０２０４】
いくつかの実施形態では、式ＩＶｂまたはＩＶｃの化合物のＡ１およびＡ２は、アリーレンおよびヘテロアリーレンから独立して選択される。いくつかの実施形態では、式ＩＩＩｂまたはＩＩＩｃの化合物のＡ１およびＡ２は、チオフェンジラジカル（例えば、チオフェン−２，５−ジイル）である。いくつかのそのような実施形態では、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の各々は、アリール（例えば、フェニル）である。
【０２０５】
構造は、リンカー（Ａ基）および脂肪族または芳香族基による置換（Ｒ基）を選択することにより、容易に変更できる。さらに、Ｘ基は、Ｏ、Ｎ、Ｓ、Ｓｅまたはそれらの組み合わせから選択できる。ＢＢＴは、以下のデバイスアーキテクチャの受容体（混合層またはニート層）または輸送層として使用されてもよい。
【０２０６】
図３２は、式ＩＩＩａ、式ＩＩＩｂ、式ＩＩＩｃ、式ＩＶａ、式ＩＶｂ、および式ＩＶｃによる化合物を含む、ＢＴ化合物およびＢＢＴ化合物を作製するための例示的な合成図式を提供する。例えば、４，７−ジブロモベンゾ［ｃ］−１，２，５−チアジアゾール（ＣＡＳＮｏ．１５１５５−４１−６）は、Ｓｔｉｌｌｅ型カップリング反応でスタニルチオフェンと反応して、チオフェン置換ＢＴおよびＢＢＴ化合物を提供できる。他の方法も、例えば、Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．２０１１，２３，５４８４−５４９０．に記載されているＢＴおよびＢＢＴの調製に使用できる。表１０に、ＢＴおよびＢＢＴ化合物の非限定的な例を、略記識別子とともに示す。
【０２０７】
ＢＴ化合物およびＢＢＴ化合物は受容体分子として使用でき、多くの有用な供与体材料と対にすることができる。いくつかの実施形態では、受容体材料は、ＢＴ、ＢＢＴ、またはそれらの誘導体を含み、供与体材料は、ホウ素−ジピロメテン（ＢＯＤＩＰＹ）化合物、フタロシアニン、ナフタロシアニン、ニッケルジチオレート（ＮＤＴ）化合物、またはそれらの組み合わせを含む。有用なＢＯＤＩＰＹ化合物の例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。有用なフタロシアニンおよびナフタロシアニンの例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。有用なＮＤＴ化合物の例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、供与体材料は、ＢＯＤＩＰＹ、フタロシアニン、ナフタロシアニン、またはそれらの組み合わせを含む。
【表１０】
2020524404.tif 000127
【０２０８】
ジケトピロロピロールジフェニルチエニルアミン（ＤＰＰ−ＤＰＴＡ）およびその誘導体は、本明細書に記載のデバイスの受容体として使用できる。ＤＰＰ−ＤＰＴＡは、供与体−受容体−供与体構造によって特徴付けられ、特定のＤＰＰ−ＤＰＴＡに応じて、近赤外および可視領域で吸収極大を示すことができる。
【０２０９】
いくつかの実施形態では、ジケトピロロピロールジフェニルチエニルアミンは、式Ｖによる化合物である。
【化１０９】
2020524404.tif 000128
、
任意に、式Ｖの化合物のＲ１およびＲ２は、アルキル、シクロアルキルからなる群から独立して選択される。任意に、Ａ１およびＡ２は、アルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、シクロアルキレン、およびヘテロシクリレンからなる群から独立して選択される。ＤＰＰ−ＤＰＴＡ化合物およびＤＰＰ−ＤＰＴＡ誘導体の非限定的な例を表１１に示す。いくつかの実施形態では、ＤＰＰ−ＤＰＴＡ誘導体は、化合物Ｃ−１などのイソインジゴである。図３３は、光活性化合物の例示的な吸収スペクトルを示しているが、この化合物は、可視領域では、いくつかの可視透過性光起電力デバイスの実施形態にとって望ましい場合よりも多く吸収する。
【表１１】
2020524404.tif 000129
【０２１０】
光活性材料、緩衝材料、および／または光学層として有用な可視透過性光活性化合物には、金属ジチオレン錯体が含まれる。いくつかの例では、光活性化合物は、最大可視吸収強度よりも大きな最大近赤外吸収強度を示し、以下の式を有する。
【化１１０】
2020524404.tif 000130
。実施形態において、各Ｍは、独立して、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｐｄ、またはＰｔなどの金属である。実施形態において、各Ｒ基は、独立して水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換アルケニル基、置換もしくは非置換芳香族基、置換もしくは非置換縮合芳香族基、置換もしくは非置換複素芳香族基、置換もしくは非置換縮合複素芳香族基、または置換もしくは非置換アルコキシ基である。任意に、２つ以上のＲ基は、置換もしくは非置換環基または置換もしくは非置換縮合環基を形成する。実施形態では、各Ａは、独立して１つ以上のＲ基置換基を有する縮合多環式環基である。
【０２１１】
図３４Ａおよび図３４Ｂは、可視透過性光活性化合物を作製するための例示的な合成図式を提供する。ＦＩＧ．３４Ａを参照すると、結果として生じる最終生成物が異なるように、ジチオンに縮合した環構造（例、
【化１１１】
2020524404.tif 000131
）などの異なる位置にさらに多くの置換基を持つフェニル環、または他の置換基による両方のフェニル環の置換など、例えば、ジチオンへのフェニル環ペンダントの別の構造による置換を可能にするために、反応物
【化１１２】
2020524404.tif 000132
に対して多くの異なる置換を行うことができることが理解されよう。同様に、図３４Ｂを参照すると、異なる最終生成物を形成するために、多くの異なる置換がシアノ基になされ得ることが理解されよう。例えば、置換には、フェニル環（例えば、アルキル置換、ハロゲン置換、アルコキシ置換など）、縮合環構造が含まれ得る。ナフチル基、フェナントリル基、アセナフチル基など、他のペンダント環構造も同様に追加できる。
【０２１２】
表１２は、金属ジチオン錯体と略記識別子（ＩＤ）の例を示している。
【表１２−１】
2020524404.tif 000133
【表１２−２】
2020524404.tif 000134
【０２１３】
図３５は、表１２のいくつかの化合物の例示的な正規化吸収スペクトルを提供し、これらの化合物が近赤外で強い吸収を示し、紫外でいくらかの吸収を示し、可視帯域で最小の吸収を示すことを示している。
【０２１４】
サンプルの光起電力デバイスは、表１２の多数の透過性光活性化合物を使用して構築され、光起電力効率がテストされた。一般的に図１Ａに示すように構成された２つのデバイス構成をテスト目的で使用し、透過性光活性化合物を光活性層または緩衝層として使用した。１つの構成では、２つの透過性電極を使用して完全透過性デバイスを生成した。第２の構成では、１つの透過性電極（酸化インジウムスズ）が使用され、１つの不透明電極が使用された。第２の構成に従って構築されたデバイスは、不透明電極の存在により不透明性を示したが、光起電挙動を調べるために透過性電極を通してデバイスを照らした。
【０２１５】
例として、不透明な構成でＮ−１として識別される可視透過性光活性化合物を使用した透過性光起電力デバイスを次のように構築した。約８ｎｍの厚さのカソード緩衝層を、可視透過性基板と酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）透過性導体上に堆積した。供与体としてのサブフタロシアニン（ＳｕｂＰｃ）色素の約１５ｎｍ厚の層が、アノード緩衝層の上に堆積された。受容体としての化合物Ｎ−１の厚さ約３０ｎｍの層が、供与体層上に堆積された。厚さ約５ｎｍのカソード緩衝層が受容体層上に堆積された。最後に、厚さ約８０ｎｍの不透明なアルミニウム層を上部電極として堆積した。セルを照らし、性能を監視した。図３６は、電圧の関数として電流密度を示す、Ｎ−１０太陽電池の例示的なデータを提供する。
【０２１６】
別の透過性光起電力デバイスの例は、不透明な構成の緩衝層としてニッケルジチオレート錯体を使用して構築された。化合物Ｎ−１を含む約１０ｎｍの厚さのカソード緩衝層を、可視透過性基板と酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）透過性導体上に堆積した。光活性層として、Ｃ６０を含む約６０ｎｍ厚の層が、緩衝層の上に堆積された。受容体層の上に厚さ約２０ｎｍのアノード緩衝層を堆積させた。最後に、厚さ約８０ｎｍの不透明なアルミニウム層を上部電極として堆積した。セルを照らし、性能を監視した。図３７は、電圧の関数として電流密度を示す、太陽電池の例示的なデータを提供する。
【０２１７】
金属ジチオレートは受容体材料として使用でき、多くの有用な供与体材料と対にすることができる。いくつかの実施形態では、例えば、受容体材料は、１つ以上の金属ジチオレートを含み、供与体材料は、ホウ素−ジピロメテン（ＢＯＤＩＰＹ）化合物、フタロシアニン、ナフタロシアニン、ジシアノ−インダンジオン（ＤｉＣＮ）、ベンゾチアジアゾール（ＢＴ）を含む、ベンゾ−ビス−チアジアゾール（ＢＢＴ）、ジケトピロロピロールジフェニルチエニルアミン（ＤＰＰ−ＤＰＴＡ）、またはそれらの組み合わせを含む。有用なＢＯＤＩＰＹ化合物の例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。有用なＤｉＣＮ、ＢＴ、ＢＢＴ、およびＤＰＰ−ＤＰＴＡの例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。有用なフタロシアニンおよびナフタロシアニンの例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、供与体材料は、ＢＯＤＩＰＹ、フタロシアニン、ナフタロシアニン、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、供与体材料は、ＤｉＣＮ、ＢＴ、ＢＢＴ、またはＤＰＰ−ＤＰＴＡを含む。
【０２１８】
特定の例では、受容体材料は金属ジチオレートを含み、供与体材料も金属ジチオレートを含む。そのような場合、供与体金属ジチオレートは、上記の強い、中程度、および弱い供与体基などの１つ以上の供与体基で官能化されてもよい。この方法で官能化された金属ジチオレートは、ＢＯＤＩＰＹ、フタロシアニン、ナフタロシアニン、ＤｉＣＮ、ＢＴ、ＢＢＴ、またはＤＰＰ−ＤＰＴＡ、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド（ＮＴＣＤＩ）、ビスイミドコロネン（ＣＢＩ）、フルオランテン、コランヌレン、フラーレン（例えば、Ｃ６０またはＣ７０）、またはそれらの組み合わせなどの受容体材料と対にすると、供与体材料としても使用できる。有用なＮＴＣＤＩ、ＣＢＩ、フルオランテン、およびコランヌレンの例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。
【０２１９】
光活性材料、緩衝材料、および／または光学層として有用な可視透過性光活性化合物には、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、ビスイミドコロネ、フルオランテン、コランヌレン、およびそれらの誘導体が含まれるが、これらに限定されないＵＶ受容体分子が含まれる。
【０２２０】
ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド（ＮＴＣＤＩ）およびその誘導体（４，５，９，１０−テトラミノナフタレンテトラカルボン酸ジイミドおよびイミダゾナフタレンテトラカルボン酸ジイミドを含むが、これらに限定されない）は、通常、本明細書に記載のデバイスの受容体として使用される。しかし、特定の実施形態では、ＮＴＣＤＩおよび／またはその誘導体は、供与体として使用することができる。他の利点の中でも、ＮＴＣＤＩは、良好な透過性、紫外線の最大吸収、および合成の扱いやすさによって特徴付けられる。ＮＴＣＤＩは、可視透過性光起電力デバイスに加えて、特定の有機光起電力デバイスで有用である。
【０２２１】
ナフタレンジカルボン酸イミドの二量体は、２つの窒素（すなわち、各ＮＴＣＤＩモノマーに１つの窒素）を架橋する基を介して結合できる。２つの成分の構造は、脂肪族または芳香族基などの様々な基で窒素位置で容易に修飾できる。構造は、ベイの位置で、ハロゲン化物、脂肪族、芳香族などの様々な基で修飾することもできる。ＮＴＣＤＩモノマー間の結合には、直接Ｎ−Ｎ結合および１，４フェニレンジアミン結合が含まれるが、これらに限定されない。ＮＴＣＤＩは、本明細書に記載のデバイスの受容体（混合層またはニート層）または輸送層として使用されてもよい。
【０２２２】
ナフタレンジカルボン酸イミドは、電磁スペクトルの紫外線部分を吸収するため、可視透過性光起電の魅力的な材料クラスである。膜の形態は、光活性層内で非常に重要である。フラーレンの三次元形状がデバイス内での高い性能を可能にすることが提案されている。したがって、この特性を模倣するために、より高い次元の分子を合成することが望ましい。平面発色団を利用する二量体構造は、望ましい次元を達成するための１つの方法である。
【０２２３】
例示的なＮＴＣＤＩ化合物には、式ＶＩ、
【化１１３】
2020524404.tif 000135
、
およびその誘導体によるものが含まれる。任意に、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４は、式ＶＩの化合物のアリール、ヘテロアリール、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、ヘテロシクリルからなる群から独立して選択される。任意に、Ｒ１およびＲ２は、式ＶＩの化合物のＨ、アリール、ヘテロアリール、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、およびヘテロシクリルからなる群から独立して選択される。
【０２２４】
ＮＴＣＤＩ化合物の例には、式ＶＩＩ、
【化１１４】
2020524404.tif 000136
、
およびその誘導体によるものがさらに含まれる。任意に、各Ｘは、式ＶＩＩの化合物のＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、アルキル、アルコキシ、およびアリールからなる群から独立して選択される。任意に、各添字ｎは、独立して式ＶＩＩの化合物の０、１、２、３、４、または５である。任意に、各Ｙは、式ＶＩＩの化合物のＨ、アルキル、非置換アリール、または置換アリールからなる群から独立して選択される。任意に、「Ａｒ」とマークされた各環は、式ＶＩＩの化合物の独立して選択されたアリール基である。
【０２２５】
例示的なＮＴＣＤＩ化合物には、式ＶＩＩＩ、
【化１１５】
2020524404.tif 000137
、
およびその誘導体による化合物がさらに含まれる。任意に、各Ｘおよび各Ｙは、式ＶＩＩＩの化合物のＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、アルキル、アルコキシ、およびアリールからなる群から独立して選択される。任意に、添字ｎは、独立して式ＶＩＩＩの化合物の０、１、２、３、４、または５である。任意に、各添字ｍは、独立して式ＶＩＩＩの化合物の０、１、または２である。任意に、「Ａｒ」とマークされた各環は、式ＶＩＩＩの化合物の独立して選択されたアリール基である。
【０２２６】
例示的なＮＴＣＤＩ化合物には、式ＩＸａ、
【化１１６】
2020524404.tif 000138
、
式ＩＸｂ、
【化１１７】
2020524404.tif 000139
、
およびその誘導体による化合物がさらに含まれる。任意に、架橋基（Ｂ）は、直接共有結合、アリーレンリンカー、ヘテロアリーレンリンカー、アルキレンリンカー、または式ＩＸａおよび式ＩＸｂの化合物のヘテロアルキレンリンカーであり得る。任意に、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５およびＸ６の各々は、式ＩＸａおよび式ＩＸｂの化合物のＨ、アリール、ヘテロアリール、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、ヘテロシクリル、およびハロゲンからなる群から独立して選択される。任意に、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の各々は、式ＩＸａおよび式ＩＸｂの化合物におけるＨ、アリール、ヘテロアリール、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、およびヘテロシクリルからなる群から独立して選択される。
【０２２７】
いくつかの実施形態では、受容体材料はＮＴＣＤＩ化合物またはＮＴＣＤＩ誘導体を含み、供与体材料は、ホウ素−ジピロメテン（ＢＯＤＩＰＹ）化合物、フタロシアニン、ナフタロシアニン、ニッケルジチオレート（ＮＤＴ）化合物、ジシアノ−インダンジオン（ＤｉＣＮ）、ベンゾチアジアゾール（ＢＴ）、ベンゾ−ビス−チアジアゾール（ＢＢＴ）、ジケトピロロピロールジフェニルチエニルアミン（ＤＰＰ−ＤＰＴＡ）、またはそれらの組み合わせを含む。有用なＢＯＤＩＰＹ化合物の例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。有用なフタロシアニンおよびナフタロシアニンの例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。有用なＮＤＴ化合物の例には、本明細書に記載のものが含まれる。有用なＤｉＣＮ、ＢＴ、ＢＢＴ、およびＤＰＰ−ＤＰＴＡの例は、本明細書に記載されているものに限定されない。
【０２２８】
図３８は、式ＶＩ、式ＶＩＩ、式ＶＩＩＩ、式ＩＸａ、および式ＩＸｂによる化合物を含むＮＴＣＤＩ化合物を作製するための例示的な合成図式を提供する。例えば、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物（ＣＡＳ  Ｎｏ．８１−３０−１）は、任意に、ピリジン、ジイソプロピルエチルアミンなどの塩基の存在下、または例えば、様々なＮＴＣＤＩ化合物を提供する。他の方法も、例えば、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．２００７，７２（２１），８０７０−８０７５に記載されているＮＴＣＤＩの調製に使用できる。ＮＤＩ−２ＯＤ−Ｂｒポリマー（ＣＡＳ  Ｎｏ．１１００２４３−３５−３）およびＮＤＩ−２ＨＤ−２Ｂｒ（ＣＡＳ  Ｎｏ．１４５９１６８−６８−３）を含む多くのＮＴＣＤＩ化合物が市販されており、本明細書で提供されるデバイスで使用できる。
【０２２９】
表１３〜１４に、ＮＴＣＤＩ化合物の非限定的な例を、略記識別子（ＩＤ）とともに示す。
【表１３】
2020524404.tif 000140
【表１４】
2020524404.tif 000141
【表１５】
2020524404.tif 000142
【０２３０】
図３９は、ＮＴＣＤＩ  Ｅ−１の例示的な正規化された吸光度スペクトルを提供し、可視および近赤外での吸収が制限されている化合物が紫外で強く吸収することを示している。サンプルの光起電力デバイスは、受容体またはカソード緩衝としてＮＴＣＤＩ化合物Ｅ−１を使用して構築され、光起電力効率がテストされた。第１の例では、Ｅ−１を受容体として使用し、塩化アルミニウムフタロシアニン（ＣｌＡｌＰｃ）を供与体として使用した。約８ｎｍの厚さのアノード緩衝層を、可視透過性基板と酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）透過性導体上に堆積した。供与体としてのＣｌＡｌＰｃの厚さ約１５ｎｍの層が、アノード緩衝層の上に堆積された。受容体としてＮＴＣＤＩ  Ｅ−１を含む厚さ約１０ｎｍの層が、供与体層上に堆積された。厚さ約５ｎｍのカソード緩衝層が、受容体層上に堆積された。最後に、厚さ約５０ｎｍの酸化インジウムスズの透過層を上部電極として堆積した。セルを照らし、性能を監視した。図４０Ａは、電圧の関数として電流密度を示す、Ｅ−１太陽電池の例示的なデータを提供する。
【０２３１】
第２の例では、Ｅ−１がより充実した供与体を含むセルのカソード緩衝層で使用された。ＮＴＣＤＩ  Ｅ−１を含む厚さ約５ｎｍのカソード緩衝層を基板上に堆積した。供与体としての厚さ約６０ｎｍのＣ６０層（２５％：７５％）が、カソード緩衝層上に堆積された。供与体層上に、厚さ約２０ｎｍのアノード緩衝層を堆積させた。最後に、厚さ約５０ｎｍの酸化インジウムスズのアノードをアノード緩衝層の上部に調製した。セルを照らし、性能を監視した。図４０Ｂは、電圧の関数として電流密度を示す、Ｅ−１太陽電池の例示的なデータを提供する。
【０２３２】
ビスイミドコロネ（ＣＢＩ）およびその誘導体は、典型的には、本明細書に記載のデバイスの受容体として使用される。しかしながら、特定の実施形態では、ＣＢＩおよび／またはその誘導体は、デバイスの供与体として使用することができる。ＮＴＣＤＩと同様に、ＣＢＩは、紫外線の吸収極大によって特徴付けられる。ＣＢＩは、これまで光起電力デバイスで使用されていない。
【０２３３】
例示的なＣＢＩ化合物には、式Ｘａ、
【化１１８】
2020524404.tif 000143
および式Ｘｂ、
【化１１９】
2020524404.tif 000144
およびその誘導体によるものが含まれる。任意に、各Ｒは、式Ｘａおよび式Ｘｂによる化合物のＨ、アリール、ヘテロアリール、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、ヘテロシクリル、および電子求引基（例えば、ＣＮ、ハロゲンなど）からなる群から独立して選択される。
【０２３４】
いくつかの実施形態では、受容体材料はＣＢＩ化合物またはＣＢＩ誘導体を含み、供与体材料は、ホウ素−ジピロメテン（ＢＯＤＩＰＹ）化合物、フタロシアニン、ナフタロシアニン、ニッケルジチオレート（ＮＤＴ）化合物、ジシアノ−インダンジオン（ＤｉＣＮ）を含む、ベンゾチアジアゾール（ＢＴ）、ベンゾ−ビス−チアジアゾール（ＢＢＴ）、ジケトピロロピロールジフェニルチエニルアミン（ＤＰＰ−ＤＰＴＡ）、またはそれらの組み合わせを含む。有用なＢＯＤＩＰＹ化合物の例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。有用なフタロシアニンおよびナフタロシアニンの例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。有用なＮＤＴ化合物の例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。有用なＤｉＣＮ、ＢＴ、ＢＢＴ、およびＤＰＰ−ＤＰＴＡの例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。
【０２３５】
図４１は、式Ｘａおよび式Ｘｂによる化合物を含む、ＣＢＩ化合物を作製するための例示的な合成図式を提供する。例えば、ペリレン（ＣＡＳ  Ｎｏ．１９８−５５−０）は、Ｎ−メチルマレイミド（ＣＡＳ  Ｎｏ．９３０−８８−１）やクロラニル（１１８−７５−２）などのＮ−置換マレイミドで熱アニールして、Ｎ置換ＣＢＩ化合物を提供する。テトラカルボキシペリレンまたはペリレン−３，４，９，１０−テトラカルボン酸二無水物（ＣＡＳ  Ｎｏ．１２８−６９−８）を使用し、カルボキシ／無水物基を、例えば、様々に置換されたアミンを有する対応するアミドに変換することにより、さらなる機能を導入できる。他の方法も、例えば、Ｃｈｅｍ  ＥｕｒＪ．２００７，１３（６），１７４６−１７５３．に記載されているＣＢＩの調製に使用できる。ＣＢＩ化合物の非限定的な例には、以下に示すＣＢＩ  Ｆ−１およびＣＢＩ  Ｆ−２が含まれる。
【化１２０】
2020524404.tif 000145
【０２３６】
フルオランテンおよびその誘導体は、典型的には、本明細書に記載のデバイスの受容体として使用される。しかし、特定の実施形態では、フルオランテンおよび／またはその誘導体は、デバイスの供与体として使用することができる。フルオランテンは、紫外線の吸収極大、合成の扱いやすさ、および調整可能なエネルギーレベルによって特徴付けられる。フルオランテンは、特定の有機光起電力デバイスで使用されているが、以前は透過性光起電力デバイスで使用されていなかった。
【０２３７】
例のフルオランテンには、次の構造の縮合イミドが含まれる。
【化１２１】
2020524404.tif 000146
。
【０２３８】
構造は、アリール基、アルキル基、および／またはシクロアルキル基などの様々な基で窒素位置で容易に修飾することができる。構造は、ハロ、アリール、アルキル、シクロアルキルなどでＡｒ位置で修飾することもできる。構造は、ハロ、アリール、アルキル、シクロアルキルなどの様々な基でＸおよびＹ位置で修飾することもできる。フルオランテン縮合イミドは、本明細書に記載のデバイスアーキテクチャの受容体または供与体（混合層またはニート層）または輸送層として使用されてもよい。
【０２３９】
いくつかの実施形態では、フルオランテンは式ＸＩ、
【化１２２】
2020524404.tif 000147
またはその誘導体による化合物である。任意に、Ｒは、式ＸＩによる化合物のＨ、アリール、ヘテロアリール、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、およびヘテロシクリルからなる群から選択される。任意に、ＸおよびＹは、式ＸＩによる化合物のＨおよび電子求引基（例えば、ＣＮ、ハロゲンなど）からなる群から独立して選択される。任意に、Ｚ１およびＺ２は、式ＸＩによる化合物のＨ、アリール、ヘテロアリール、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、およびヘテロシクリルからなる群から独立して選択される。
【０２４０】
いくつかの実施形態では、受容体材料はフルオランテンまたはフルオランテン誘導体を含み、供与体材料は、ホウ素−ジピロメテン（ＢＯＤＩＰＹ）化合物、フタロシアニン、ナフタロシアニン、ニッケルジチオレート（ＮＤＴ）化合物、ジシアノ−インダンジオン（ＤｉＣＮ）、ベンゾチアジアゾール（ＢＴ）、ベンゾ−ビス−チアジアゾール（ＢＢＴ）、ジケトピロロピロールジフェニルチエニルアミン（ＤＰＰ−ＤＰＴＡ）、またはそれらの組み合わせを含む。有用なＢＯＤＩＰＹ化合物の例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。有用なフタロシアニンおよびナフタロシアニンの例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。有用なＮＤＴ化合物の例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。有用なＤｉＣＮ、ＢＴ、ＢＢＴ、およびＤＰＰ−ＤＰＴＡの例は、本明細書に記載されているものに限定されない。
【０２４１】
図４２Ａおよび４２Ｂは、式ＸＩによる化合物を含む、フルオランテン化合物を作製するための例示的な合成図式を提供する。例えば、１，３−ジ（チオフェン−２−イル）プロパン−２−オンは、アセナプテンキノン（例えば、１，２−ジオキソ−１，２−ジヒドロアセナフチレン−５−カルボニトリル）、その後Ｎ−置換マレイミド（Ｎ−メチルマレイミドなど）と反応させることができ、様々なＮ置換縮合イミドフルオランテンを提供する。他の方法も、例えば、Ｏｒｇ．Ｌｅｔｔ．２０１０，１２（２３），５５２２−５５２５．に記載されているフルオランテンの調製に使用できる。フルオランテンの非限定的な例には、以下に示すフルオランテンＧ−１およびフルオランテンＧ−２が含まれる。
【化１２３】
2020524404.tif 000148
【０２４２】
サンプルの光起電力デバイスは、受容体としてフルオランテンＧ−１、供与体としてホウ素サブフタロシアニン（Ｂ−ＳｕｂＰｃ）を使用して構築された。約８ｎｍの厚さのアノード緩衝層を、可視透過性基板と酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）透過性導体上に堆積した。供与体としてのＢ−ＳｕｂＰｃの約２０ｎｍ厚の層が、アノード緩衝層上に堆積された。受容体としてフルオランテンＧ−１を含む約１０ｎｍの厚さの層が、供与体層上に堆積された。厚さ約５ｎｍのカソード緩衝層が、受容体層上に堆積された。最後に、厚さ約５０ｎｍの酸化インジウムスズの透過層をカソードとして堆積した。セルを照らし、性能を監視した。図４３は、電圧の関数として電流密度を示す、Ｇ−１太陽電池の例示的なデータを提供する。
【０２４３】
コランヌレンおよびその誘導体は、典型的には、本明細書に記載のデバイスの受容体として使用される。しかし、特定の実施形態では、コランヌレンおよび／またはその誘導体は、デバイスの供与体として使用することができる。コランヌレンは、紫外線の吸収極大によって特徴付けられる。コランヌレンは、特定の有機光起電力デバイスで使用されているが、以前は透過性光起電力デバイスで使用されていなかった。
【０２４４】
例示的なコランヌレンには、式ＸＩＩａ、
【化１２４】
2020524404.tif 000149
、
および式ＶＩＩｂ、
【化１２５】
2020524404.tif 000150
、
およびその誘導体によるものが含まれる。任意に、各Ｒは、式ＸＩＩａおよび式ＸＩＩｂによる化合物のＨ、アリール、ヘテロアリール、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、ヘテロシクリル、および電子求引基（例えば、ＣＮ、ハロゲンなど）からなる群から独立して選択される。
【０２４５】
いくつかの実施形態では、受容体材料はコランヌレンまたはコランヌレン誘導体を含み、供与体材料は、ホウ素−ジピロメテン（ＢＯＤＩＰＹ）化合物、フタロシアニン、ナフタロシアニン、ニッケルジチオレート（ＮＤＴ）化合物、ジシアノ−インダンジオン（ＤｉＣＮ）、ベンゾチアジアゾール（ＢＴ）、ベンゾ−ビス−チアジアゾール（ＢＢＴ）、ジケトピロロピロールジフェニルチエニルアミン（ＤＰＰ−ＤＰＴＡ）、またはそれらの組み合わせを含む。有用なＢＯＤＩＰＹ化合物の例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。有用なフタロシアニンおよびナフタロシアニンの例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。有用なＮＤＴ化合物の例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。有用なＤｉＣＮ、ＢＴ、ＢＢＴ、およびＤＰＰ−ＤＰＴＡの例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。
【０２４６】
図４４は、式ＸＩＩａおよび式ＸＩＩｂによるコランヌレンを含む、コランヌレンを製造するための例示的な合成図式を提供する。例えば、アセナフテンキノン（ＣＡＳ  Ｎｏ．８２−８６−０）を１，３−ビス（２−クロロフェニル）プロパン−２−オン、続いてノルボルナジエンと反応させて、７，１０−ビス（２−クロロフェニル）フルオランテンを形成し、その後、パラジウム触媒を使用して対応するコランヌレンに変換できる。あるいは、パラジウム触媒コランヌレン形成ステップの前に、ノルボルナジエンの代わりに様々なＮ置換マレイミドを使用できる。他の方法も、例えば、ＡＣＳ  Ｏｍｅｇａ，２０１７，２，８，４９６４−４９７１．に記載されているコランヌレンの調製に使用できる。表１６に、コランヌレンの非限定的な例を、略記識別子とともに示す。
【表１６】
2020524404.tif 000151
【０２４７】
光活性材料、緩衝材料、および／または光学層として有用な可視透過性光活性化合物には、透過性テトラシアノキノイドチオフェン、テトラシアノインダセン、カルバゾールチアポルフィリン、またはジチオフェンスクアリン有機分子が含まれる。いくつかの例では、光活性化合物は、最大可視吸収強度よりも大きな最大紫外線吸収強度または最大近赤外線吸収強度を示し、以下の式を有する。
【化１２６】
2020524404.tif 000152
実施形態では、各Ｒ基は、独立して水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換芳香族基、置換もしくは非置換縮合芳香族基、置換もしくは非置換複素芳香族基、置換もしくは非置換縮合複素芳香族基、置換もしくは非置換アミン基、または置換もしくは非置換アルコキシ基である。実施形態では、各ｎは、０、１、２、３、４、５、６、または７である。実施形態では、各Ｘは、独立してＯ、ＮＲ、Ｓ、またはＳｅである。実施形態において、各Ａは、独立して１つ以上のＲ基置換基を含む縮合または非縮合芳香族または複素芳香族基である。任意に、２つ以上のＲ基は、置換もしくは非置換環基または置換もしくは非置換縮合環基を形成する。
【０２４８】
図４５は、本明細書でテトラシアノキノン型チオフェン化合物と呼ばれる、式
【化１２７】
2020524404.tif 000153
を有するものなどの可視透過性光活性化合物を作製するための例示的な合成図式を提供する。反応物が
【化１２８】
2020524404.tif 000154
の形をとることができるように、Ｒ基などのメチル基以外のその他の構造でチオフェンの３位置のメチル基を置換できるようにするなど、反応物
【化１２９】
2020524404.tif 000155
に対して多くの異なる置換を行うことができることが理解されよう。加えてまたは代替的に、反応物が
【化１３０】
2020524404.tif 000156
の形をとることができるように、反応物
【化１３１】
2020524404.tif 000157
は、そのようなチオフェン環上の３−または４−位置でのような１つ以上のＲ基で官能化されてもよい。例えば、置換基もしくは非置換アルキル基または置換基もしくは非置換芳香族基は、他に加えて、Ｒ基に使用されてもよい。このようにして、図４５の反応図式に従うことにより、様々な異なる置換されたテトラシアノキノン型チオフェン化合物を作成することができる。表１７は、テトラシアノキノイドチオフェン化合物と略記識別子（ＩＤ）の例を示している。
【表１７】
2020524404.tif 000158
【０２４９】
図４６は、表１７の化合物Ｏ−１の例示的な正規化された吸光度スペクトルを提供し、化合物が近赤外で強い吸光度を示し、紫外線および可視帯域での吸光度が制限されることを示す。
【０２５０】
図４７は、本明細書でテトラシアノインダセン化合物と呼ばれる、式
【化１３２】
2020524404.tif 000159
を有するものなどの可視透過性光活性化合物を作製するための例示的な合成図式を提供する。反応物が
【化１３３】
2020524404.tif 000160
の形をとることができるように、Ｒ基などのメチル基以外のその他の構造でチオフェンの３−または４−位置のメチル基を置換できるようにするなど、反応物
【化１３４】
2020524404.tif 000161
に対して多くの異なる置換を行うことができることが理解されよう。加えてまたは代替的に、反応物が
【化１３５】
2020524404.tif 000162
の形をとることができるように、反応物
【化１３６】
2020524404.tif 000163
は、そのようなフェニル環上の３−または４−位置でのような１つ以上のＲ基で官能化されてもよい。例えば、置換基もしくは非置換アルキル基または置換基もしくは非置換芳香族基は、他に加えて、Ｒ基に使用されてもよい。このようにして、図４７の反応図式に従うことにより、様々な異なる置換テトラシアノインダセン化合物を作成することができる。表１８は、テトラシアノインダセン化合物と略記識別子（ＩＤ）の例を示している。
【表１８】
2020524404.tif 000164
【０２５１】
図４８は、本明細書でカルバゾールチアポルフィリン化合物と呼ばれる、式
【化１３７】
2020524404.tif 000165
を有するものなどの可視透過性光活性化合物を作製するための例示的な合成図式を提供する。反応物が
【化１３８】
2020524404.tif 000166
の形をとることができるように、Ｒ基などのターシャリーブチル基以外の他の構造でフェニル環上のターシャリーブチルを置換できるようにするなど、反応物
【化１３９】
2020524404.tif 000167
に対して多くの異なる置換を行うことができることが理解されよう。例えば、置換基もしくは非置換アルキル基または置換基もしくは非置換芳香族基は、他に加えて、Ｒ基に使用されてもよい。このようにして、図４８の反応図式に従うことにより、様々な異なる置換カルバゾールチアポルフィリン化合物を作成することができる。表１９は、カルバゾールチアポルフィリン化合物と略記識別子（ＩＤ）の例を示している。
【表１９】
2020524404.tif 000168
【０２５２】
図４９は、表１９の化合物Ｌ−１についての例示的な正規化された吸光度スペクトルを提供し、化合物が近赤外および紫外帯域で強い吸光度を示し、可視帯域での吸光度が制限されることを示す。
【０２５３】
図５０は、本明細書ではジチオフェンスクアリン化合物と呼ばれる、式
【化１４０】
2020524404.tif 000169
を有するものなどの可視透過性光活性化合物を作製するための例示的な合成図式を提供する。反応物が
【化１４１】
2020524404.tif 000170
の形をとることができるように、チオフェン環をＲ基で置換を可能にするなど、反応物
【化１４２】
2020524404.tif 000171
に対して多くの異なる置換を行うことができることが理解されよう。追加的または代替的に、反応物が
【化１４３】
2020524404.tif 000172
の形をとることができるように、反応物
【化１４４】
2020524404.tif 000173
は、１つ以上のＲ基で官能化されてもよい。例えば、置換基もしくは非置換アルキル基または置換基もしくは非置換芳香族基は、他に加えて、Ｒ基に使用されてもよい。このようにして、図５０の反応図式に従うことにより、様々な異なる置換ジチオフェンスクアリン化合物を作成することができる。表２０は、ジチオフェンスクアリン化合物と略記識別子（ＩＤ）の例を示している。
【表２０】
2020524404.tif 000174
【０２５４】
図５０に示されるように、ジチオフェンスクアリンは、電子供与体／電子受容体／電子供与体構造を有すると見なされ得る。
【０２５５】
いくつかの実施形態では、供与体材料または受容体材料は、本明細書に記載の１つ以上のテトラシアノキノン型チオフェン、テトラシアノインダセン、カルバゾールチアポルフィリン、またはジチオフェンスクアリン化合物を含み、対応材料は、ニッケルジチオレート（ＮＤＴ）化合物、ジシアノ−インダンジオンを含む（ＤｉＣＮ）、ベンゾチアジアゾール（ＢＴ）、ベンゾ−ビス−チアジアゾール（ＢＢＴ）、ジケトピロロピロールジフェニルチエニルアミン（ＤＰＰ−ＤＰＴＡ）、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド（ＮＴＣＤＩ）、ビスイミドコロネン（ＣＢＩ）、フルオランテン、コランヌレン、ａフタロシアニン、ナフタロシアニン、ＢＯＤＩＰＹ化合物、またはそれらの組み合わせを含む。有用なＮＤＴ化合物の例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。有用なＤｉＣＮ、ＢＴ、ＢＢＴ、およびＤＰＰ−ＤＰＴＡの例は、本明細書に記載されているものに限定されない。有用なＮＴＣＤＩ、ＣＢＩ、フルオランテン、およびコランヌレンの例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。有用なＢＯＤＩＰＹ化合物の例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。
【０２５６】
光活性材料、緩衝材料、および／または光学層として有用な可視透過性光活性化合物には、Ａｌ含有フタロシアニン、Ｃｏ含有フタロシアニン、Ｃｕ含有フタロシアニン、Ｆｅ含有フタロシアニン、Ｐｂ含有フタロシアニン、Ｍｇ含有フタロシアニン、Ｍｎ含有フタロシアニン、Ｎｉ含有フタロシアニン、Ｐｄ含有フタロシアニン、Ｐｔ含有フタロシアニン、Ｓｉ含有、Ｓｎ含有フタロシアニン、Ｖ含有フタロシアニン、Ｚｎ含有フタロシアニン、およびそれらの誘導体が含まれるが、これらに限定されない。
【０２５７】
材料の光学的および電気的特性は、中心金属に敏感である可能性があることが理解されよう。例えば、中心金属は、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、ＣｌＡｌ、ＳｎＣｌ２、Ｐｂ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｖなどであり得る。しかしながら、他の金属は、金属フタロシアニン系材料とともに有用であり得、ニッケルを別の金属に置換すると、吸収プロファイルや供与体／受容体の挙動が変化する場合がある。さらに、酸素および他の保護基が中心金属に結合していてもよい。
【０２５８】
特定の金属フタロシアニンおよびナフタロシアニンは、「ｎ型」（高電子移動度）特性を示すことが示されている。これらの材料が分子光起電力デバイスの受容体としてよりよく機能できるように、供与体に対してそのような分子のＨＯＭＯレベルをオフセットに対して励起することが有利である場合がある。親のｎ型材料のＨＯＭＯレベルが供与体材料のＨＯＭＯレベルよりも深くない場合、電気陰性の置換基を親分子に追加してそのＨＯＭＯレベルを変更することができ、したがって、望ましいＨＯＭＯレベルオフセットを作成できる。これらの材料は、分子光起電力デバイスで一般的に使用される受容体材料であるＣ６０などのフラーレンの代替品となる。
【０２５９】
層に適した材料は、式ＸＩＩＩの１つ以上のフタロシアニンを含んでもよく、
【化１４５】
2020524404.tif 000175
式中、Ｍは、Ｓｎ、ＳｎＣｌ２、ＳｎＯ、Ｐｂ、Ｍｇ、Ｍｎ、ＡｌＣｌ、ＡｌＯＨ、ＧａＣｌ、ＭｎＣｌ、ＳｉＣｌ２、Ｓｉ（ＯＨ）２、ＰｂＣｌ２、ＶＯ、Ｃｏ、Ｆｅ、ＦｅＣｌ、Ｎｉ、ＴｉＯ、およびＴｉＣｌ２からなる群から選択され、Ｒ１〜Ｒ１６の各々は、独立して、Ｈ、Ｆ、Ｃｌおよび電子求引基（例えば、電気陰性有機リガンドまたは他の電気陰性置換基）からなる群から選択される。電子求引基の例には、スルホニル基（例えば、トシル、トリフリル、メシルなど）、ハロアルキル基（例えば、トリフルオロメチル、トリクロロメチルなど）、シアノ、スルホネート、ニトロ、およびカルボン酸塩が含まれるが、これらに限定されない。
【０２６０】
層に適した材料は、式ＸＩＶの１つ以上のナフタロシアニンを含んでもよく、
【化１４６】
2020524404.tif 000176
、
式中、Ｍは、Ｓｎ、ＳｎＣｌ２、ＳｎＯ、Ｐｂ、Ｍｇ、Ｍｎ、ＡｌＣｌ、ＡｌＯＨ、ＧａＣｌ、ＭｎＣｌ、ＳｉＣｌ２、Ｓｉ（ＯＨ）２、ＰｂＣｌ２、ＶＯ、Ｃｏ、Ｆｅ、ＦｅＣｌ、Ｎｉ、ＴｉＯ、およびＴｉＣｌ２からなる群から選択され、Ｒ１〜Ｒ２４の各々は、独立して、Ｈ、Ｆ、Ｃｌおよび電子求引基からなる群から選択される。
【０２６１】
式ＸＩＩＩおよび式ＸＩＶの化合物は、本明細書の活性層に材料として含まれ、太陽スペクトルのＵＶ／ＮＩＲ部分に吸収ピークを有する金属フタロシアニンおよびナフタロシアニンの非限定的な例である。これらの材料のエネルギーレベルは、さらに置換基（電気陰性置換基など）を追加することで変更できる。
【０２６２】
式ＸＩＩＩまたは式ＸＩＶ内の化合物の特定の例を、式ＸＶ、ＸＶＩ、およびＸＶＩＩとして以下に提供する。
【化１４７】
2020524404.tif 000177
【０２６３】
ＳｎＰｃとＳｎＮｃＣｌ２は、ＯＰＶの供与体材料として使用されているが、ＳｎＰｃＣｌ２は、高い電子移動度を有することが示されている。３つの材料はすべて、太陽スペクトルのＵＶ／ＮＩＲ部分を吸収する。図５１を参照されたい。
【０２６４】
これらの新しい材料は、電気的に反転して使用できる（上部から下部：上部電極、緩衝層（ＭｏＯ３））。供与体、受容体、緩衝層（ＺｎＯ）、下部電極）または従来型（上部から下部：上部電極、緩衝層（ＢＣＰ）、受容体、供与体、緩衝層（ＭｏＯ３）、下部電極）デバイス構造である。反転デバイス構造では、電子（ホール）が下部（上部）電極に収集される。対照的に、電子（ホール）は、従来のデバイス構造の上部（下部）電極で収集される。言及された緩衝層は非限定的な例である。当業者に認識されるように、代替の実施形態には、当技術分野で知られ、列挙されたもの以外の緩衝層が含まれてもよい。
【０２６５】
これらの新しい材料の一部を反転デバイス構造で使用して、実験を実施した。ＺｎＯおよびＭｏＯ３は、それぞれ下部および上部緩衝層として使用された。ＩＴＯと銀は、それぞれ下部電極と上部電極として使用された。ＳｎＮｃＣｌ２の吸収スペクトルはＣｌＡｌＰｃと比較して赤方偏移しており、透過性ＰＶの作成に適している。ＳｎＮｃＣｌ２／Ｃ６０セルから抽出されたＶＯＣ（〜０．２Ｖ）は、対応するＣｌＡｌＰｃセル（〜０．８Ｖ）よりも低くなっている。したがって、本明細書の活性層の材料として使用されるＳｎＮｃＣｌ２分子は、その吸収スペクトルを保持しながら、より大きなＶＯＣを可能にするように修正することができる。これは、ＳｎＮｃＣｌ２に電気陰性置換基を追加することで実現できる。図５２〜５４を参照されたい。
【０２６６】
金属フタロシアニン（ＭＰｃｓ）は、ＯＰＶの供与体材料として一般的に使用されている。ただし、ＭＰｃｓは電子移動度が高く、ＯＰＶで受容体材料として機能する可能性があることが知られている。そのような材料の一例は、ＳｎＰｃＣｌ２である。Ｃ６０とは異なり、ＳｎＰｃＣｌ２は、スペクトルのＮＩＲ部分のみを吸収する。図５５を参照されたい。したがって、ＳｎＰｃＣｌ２は、本明細書の活性層および透過性ＰＶの製造に適した受容体材料である。ＳｎＰｃＣｌ２のエネルギーレベルは、負の置換基を追加して受容体特性を調整することで調整できる。
【０２６７】
それぞれ供与体および受容体材料としてＳｎＮｃＣｌ２およびＳｎＰｃＣｌ２を使用した透過性ＰＶが構築された。そのようなデバイスの性能は、図５６および５７に示されている。
【０２６８】
供与体材料とｎ型材料の修正、およびフタロシアニンとナフタロシアニンのｎ型特性に関する情報は、Ｈ．Ｐｅｉｓｅｒｔ，Ｍ．Ｋｎｕｐｆｅｒ，Ｔ．Ｓｃｈｗｉｅｇｅｒ，Ｇ．Ｇ．Ｆｕｅｎｔｅｓ，Ｄ．Ｏｌｌｉｇｓ，Ｊ．Ｆｉｎｋ，ａｎｄ  Ｔｈ．Ｓｃｈｍｉｄｔ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２００３，９３，９６８３−９６９２、Ｈ．Ｂｒｉｎｋｍａｎｎ，Ｃ．Ｋｅｌｔｉｎｇ，Ｓ．Ｍａｋａｒｏｖ，Ｏ．Ｔｓａｒｙｏｖａ，Ｇ．Ｓｃｈｎｕｒｐｆｅｉｌ，Ｄ．Ｗｏｈｒｌｅ，ａｎｄ  Ｄ．Ｓｃｈｌｅｔｔｗｅｉｎ，Ｐｈｙｓ．ｓｔａｔ．ｓｏｌ．（ａ）２００８，２０５，４０９−４２０、Ｐ．Ｓｕｌｌｉｖａｎ，Ａ．Ｄｕｒａｕｄ，ｌ．Ｈａｎｃｏｘ，Ｎ．Ｂｅａｕｍｏｎｔ，Ｇ．Ｍｉｒｒｉ，Ｊ．Ｈ．Ｒ．Ｔｕｃｋｅｒ，Ｒ．Ａ．Ｈａｔｔｏｎ，Ｍ．Ｓｈｉｐｍａｎ，ａｎｄ  Ｔ．Ｓ．Ｊｏｎｅｓ，Ａｄｖ．Ｅｎｅｒｇｙ  Ｍａｔｅｒ．２０１１，１，３５２−３５５、Ｂ．Ｖｅｒｒｅｅｔ，Ｂ．Ｐ．Ｒａｎｄ，Ｄ．Ｃｈｅｙｎｓ，Ａ．Ｈａｄｉｐｏｕｒ，Ｔ．Ａｅｒｎｏｕｔｓ，Ｐ．Ｈｅｒｅｍａｎｓ，Ａ．Ｍｅｄｉｎａ，Ｃ．Ｇ．Ｃｌａｅｓｓｅｎｓ，ａｎｄ  Ｔ．Ｔｏｒｒｅｓ，Ａｄｖ．Ｅｎｅｒｇｙ  Ｍａｔｅｒ．２０１１，１，５６５−５６８、Ｈ．Ｇｏｍｍａｎｓ，Ｔ．Ａｅｒｎｏｕｔｓ，Ｂ．Ｖｅｒｒｅｅｔ，Ｐ．Ｈｅｒｅｍａｎｓ，Ａ．Ｍｅｄｉｎａ，Ｃ．Ｇ．Ｃｌａｅｓｓｅｎｓ，ａｎｄ  Ｔ．Ｔｏｒｒｅｓ，Ａｄｖ．Ｆｕｎｃｔ．Ｍａｔｅｒ．２００９，１９，３４３５−３４３９、ａｎｄ  Ｄ．Ｓｏｎｇ，Ｈ．Ｗａｎｇ，Ｆ．Ｚｈｕ，Ｊ．Ｙａｎｇ，Ｈ．Ｔｉａｎ，Ｙ．Ｇｅｎｇ，ａｎｄ  Ｄ．Ｙａｎ，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．２００８，２０，２１４２−２１４４，Ｂ．Ｌｉｍ，Ｇ．Ｙ．Ｍａｒｇｕｌｉｓ，Ｊ．−Ｈ．Ｙｕｍ，Ｅ．Ｌ．Ｕｎｇｅｒ，Ｂ．Ｅ．Ｈａｒｄｉｎ，Ｍ．Ｇｒａｔｚｅｌ，Ｍ．Ｄ．ＭｃＧｅｈｅｅｒ，ａｎｄ  Ａ．Ｓｅｌｌｉｎｇｅｒ，Ｏｒｇ．Ｌｅｔｔ．２０１３，１５，７８４−７８７、Ａ．Ｎ．Ｃａｍｍｉｄｇｅ，Ｖ．Ｈ．Ｍ．Ｇｏｄｄａｒｄ，Ｇ．Ｗｉｌｌ，Ｄ．Ｐ．Ａｒｎｏｌｄ，ａｎｄ  Ｍ．Ｊ．Ｃｏｏｋ，Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ  Ｌｅｔｔ．２００９，５０，３０１３−３０１６、Ｐ．Ｍａｒｇａｒｏｎ，Ｒ．Ｌａｎｇｌｏｉｓ，ａｎｄＪ．Ｅ．ｖａｎ  Ｌｉｅｒｔ，Ｊ．Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍ．Ｐｈｏｔｏｂｉｏｌ．Ｂ：Ｂｉｏｌ．１９９２，１４，１８７−１９９、Ｍ．Ｈａｎａｃｋ  ａｎｄ  Ｍ．Ｌａｎｇ，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．１９９４，６，８１９−８３３、ａｎｄ  Ｎ．Ｂ．ＭｃＫｅｏｗｎ，Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．２０００，１０，１９７９−１９９５、に見出すことができ、これらはすべて、完全に記載されているかのように参照により本明細書に組み込まれている。
【０２６９】
本明細書の層に適した材料には、共役置換基の添加により修飾されたＵＶ／ＮＩＲ吸収有機半導体材料が含まれ得る。これらの新しい材料は、有機半導体として一般的に使用されるフタロシアニンやナフタロシアニンなどの供与体または受容体材料に共役置換基を追加することで合成できる。共役を追加すると、元の分子の吸収スペクトルが赤方偏移する。追加を使用して、主にＵＶ／ＮＩＲで吸収する材料の吸収スペクトルを調整し、可視領域でいくらか吸収し、可視領域で完全に透過性にすることができる。適切な材料の追加例には、式ＸＶＩＩＩおよびＸＩＸの材料が含まれ、
【化１４８】
2020524404.tif 000178
式中、Ｍは、Ｓｎ、ＳｎＣｌ  ２  、ＳｎＯ、Ｐｂ、Ｍｇ、Ｍｎ、ＡｌＣｌ、ＡｌＯＨ、ＧａＣｌ、ＭｎＣｌ、ＳｉＣｌ  ２  、Ｓｉ（ＯＨ）  ２  、ＰｂＣｌ  ２  、ＶＯ、Ｃｏ、Ｆｅ、ＦｅＣｌ、Ｎｉ、ＴｉＯ、およびＴｉＣｌ２からなる群から選択され、  Ｒ１  ＝フェニル、添字ｍ  ＝  １〜５、添字ｎ  ＝  １〜５、添字ｏ  ＝  １〜５、  および添字ｐ  ＝  １〜５、である。いくつかの実施形態では、Ｒ  ２  、Ｒ  ３  、およびＲ  ４もフェニルである。また、式ＸＶＩＩＩの化合物と式ＸＩＸの化合物の組み合わせも可能である。本明細書の化合物の任意の２つ以上の組み合わせが可能である。式ＸＶＩＩＩおよび式ＸＩＸ内の化合物の具体例を以下の式ＸＸ、ＸＸＩ、ＸＸＩＩ、ＸＸＩＩＩ、ＸＸＩＶ、およびＸＸＶに示す。
【化１４９−１】
2020524404.tif 000179
【化１４９−２】
2020524404.tif 000180
。
【０２７０】
フタロシアニンは、式ＸＸＸＩＩによる構造を任意に有し、
【化１５０】
2020524404.tif 000181
、式中
Ｍは、金属であり、
Ａ１、Ａ２、Ａ３、およびＡ４は、それぞれ置換または非置換の縮合芳香環基であり、Ａ１は、Ａ２、Ａ３、またはＡ４のうちの少なくとも１つとは異なる数の縮合環を含む。このようにして、フタロシアニンは非対称構造を示す場合がある。式ＸＸＸＩＩの非対称フタロシアニンの例には、式ＸＸＩ、ＸＸＩＩ、ＸＸＩＩＩ、ＸＸＩＶ、およびＸＸＶのものが含まれる。
【０２７１】
フタロシアニン合成の例を次に示す。
【０２７２】
化学合成：フタロニトリル、４，５−ジクロロフタロニトリル、４−フルオロフタロニトリルおよびテトラフルオロフタロニトリルを精製のために昇華させた。利用可能な最高純度で購入した酢酸亜鉛（ＩＩ）、フッ化カリウム、１８クラウン−６および１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ−７−エン（ＤＢＵ）をさらに精製することなく使用した。調製に使用した溶媒（試薬グレード）を乾燥、蒸留し、乾燥条件下で保存した。すべての合成は、高純度で乾燥窒素下で行われた。
【０２７３】
フタロシアニナト亜鉛（ＩＩ）（ＰｃＺｎ）ＤＢＵ（０．７６ｇ、５ｍｍｏｌ）を、乾燥ｎ−ペンタノール中の昇華したフタロニトリル（０．６４ｇ、５ｍｍｏｌ）と乾燥酢酸亜鉛（ＩＩ）（０．２３ｇ、１．２５ｍｍｏｌ）の混合物に添加した（２０ｍＬ）。混合物を還流下で３６時間加熱した。メタノール（５０ｍＬ）を加えた。単離された生成物を水およびメタノールで洗浄し、その後ソックスレー装置でメタノールで一晩処理した。収量０．５４ｇ（７５％）である。次に、乾燥したＰｃＺｎを１０−７−１０−６ｍｂａｒおよび３７０℃でのゾーン昇華により精製した。
【０２７４】
使用される塩基の非限定的な例は、以下の式ＸＸＶＩ（ＤＢＵ）、ＸＸＶＩＩ（ＴＢＤ）、ＸＸＶＩＩＩ（ＤＢＮ）、およびＸＸＩＸ（ＢＥＭＰ）に示されている。
【化１５１】
2020524404.tif 000182
【０２７５】
Ｐｃｓの合成は、図式Ｉに要約されているように実行できる。
【化１５２】
2020524404.tif 000183
【０２７６】
Ｎｃｓの合成は、図式ＩＩに要約されているように実行できる。
【化１５３】
2020524404.tif 000184
【０２７７】
図５８および図５９に示すように、塩化バナジウム（ＩＩＩ）または塩化亜鉛などの金属ソースを１，２−ジシアノベンゼンに含めると、金属置換フタロシアニンが得られる。加えて、シアノベンゼン出発材料を（例えば、チオフェニル基または他の置換基で）さらに置換することができる。表２１は、このような方法で調製できるフタロシアニン化合物の追加の非限定的な例を示している。
【表２１−１】
2020524404.tif 000185
【表２１−２】
2020524404.tif 000186
【０２７８】
したがって、いくつかの実施形態では、フタロシアニンは式ＸＸＸＩＩ、
【化１５４】
2020524404.tif 000187
またはその誘導体による化合物である。任意に、各Ｘおよび各Ｙは、式ＸＸＸＩＩの化合物のＨ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、アルコキシ、アルキル、およびアリールからなる群から独立して選択される。任意に、Ｚは、式ＸＸＸＩＩの化合物のＣｌ、＝Ｏ、および−ＯＨからなる群から選択される。任意に、Ｍは、式ＸＸの化合物の金属（例えば、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、またはＳｎ）である。
【０２７９】
いくつかの実施形態では、フタロシアニンは式ＸＸＸＩＩＩ、
【化１５５】
2020524404.tif 000188
、
式ＸＸＸＩＶ、
【化１５６】
2020524404.tif 000189
、
式ＸＸＸＶ、
【化１５７】
2020524404.tif 000190
、または
式ＸＸＸＶＩ、
【化１５８】
2020524404.tif 000191
、
またはその誘導体による化合物である。任意に、Ｒ１〜Ｒ８の各々は、独立して、式ＸＸＸＩＩＩ、式ＸＸＸＩＶ、式ＸＸＸＶ、および式ＸＸＸＶＩの化合物のアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル、およびヘテロシクリルからなる群から選択される。任意に、各Ｘは、式ＸＸＸＩＩＩ、式ＸＸＸＩＶ、式ＸＸＸＶ、および式ＸＸＸＶＩの化合物のＯ、Ｓ、Ｓｅ、およびＴｅからなる群から独立して選択される。任意に、Ｍは、式ＸＸＸＩＩＩ、式ＸＸＸＩＶ、式ＸＸＸＶ、および式ＸＸＸＶＩの化合物の金属（例えば、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、ＣｌＡｌ、ＳｎＣｌ２、Ｐｂ、Ｐｔ、またはＰｄ）である。
【０２８０】
図６０Ａおよび６０Ｂおよび図６１は、フタロシアニンＪ−１４、Ｊ−１、Ｊ−２、およびＪ−３の例示的な正規化された吸光度スペクトルを提供する。スペクトルは、化合物がＵＶおよび近赤外で強い吸収を示すことを示している。
【０２８１】
いくつかの実施形態では、供与体材料はフタロシアニン、ナフタロシアニン、またはそれらの組み合わせを含み、受容体材料は、ホウ素−ジピロメテン（ＢＯＤＩＰＹ）化合物、ニッケルジチオレート（ＮＤＴ）化合物、ジシアノ−インダンジオン（ＤｉＣＮ）、ベンゾチアジアゾール（ＢＴ）、ベンゾ−ビス−チアジアゾール（ＢＢＴ）、ジケトピロロピロールジフェニルチエニルアミン（ＤＰＰ−ＤＰＴＡ）、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド（ＮＴＣＤＩ）、ビスイミドコロネン（ＣＢＩ）、フルオランテン、コランヌレン、またはそれらの組み合わせを含む。有用なＢＯＤＩＰＹ化合物の例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。有用なＮＤＴ化合物の例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。有用なＤｉＣＮ、ＢＴ、ＢＢＴ、およびＤＰＰ−ＤＰＴＡの例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。有用なＮＴＣＤＩ、ＣＢＩ、フルオランテン、およびコランヌレンの例には、本明細書に記載のものが含まれるが、これらに限定されない。
【０２８２】
いくつかの実施形態では、受容体材料は、ＤｉＣＮ、ＢＴ、ＢＢＴ、ＤＰＰ−ＤＰＴＡ、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、受容体材料は、ＮＤＴ、ＮＴＣＤＩ、フルオランテン、フラーレン、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、受容体材料は、ＢＯＤＩＰＹ、ＣＢＩ、コランヌレン、またはそれらの組み合わせを含む。
【０２８３】
特定の例において、供与体材料は、フタロシアニンまたはナフタロシアニンを含み、受容体材料もまた、フタロシアニンまたはナフタロシアニンを含む。そのような場合、受容体フタロシアニン／ナフタロシアニンは、本明細書に記載の電子求引基または受容体基で官能化されてもよい。この方法で官能化されたフタロシアニンとナフタロシアニンは、ＢＯＤＩＰＹ、ＮＤＴ、ＤｉＣＮ、ＢＴ、ＢＢＴ、またはＤＰＰ−ＤＰＴＡなどの供与体材料と対にした場合の受容体材料としても使用できる。
【０２８４】
参照および変更による組み込みに関する記述
この開示全体のすべての参照、例えば、発行済みまたは付与済みの特許または同等物を含む特許文書、特許出願公開、非特許文献文書またはその他の資料は、参照により個々に組み込まれるかのように、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０２８５】
本開示で言及されるすべての特許および刊行物は、本発明が関係する当業者の技術レベルを示している。本明細書で引用された参考文献は、出願の時点でのいくつかの場合において、最新技術を示すためにその全体が参照により本明細書に組み込まれ、また、この情報は、必要に応じて、先行技術にある特定の実施形態を除外する（たとえば、放棄する）ために本明細書で使用できることが意図されている。例えば、化合物がクレームされている場合、本明細書に開示された参考文献（特に参照された特許文書）に開示された特定の化合物を含む先行技術で知られている化合物は、クレームに含まれることを意図していないことを理解すべきである。
【０２８６】
置換基の群が本明細書で開示される場合、それらの群のすべての個々の員、ならびに置換基を使用して形成され得るすべてのサブ群およびクラスが別々に開示されることが理解されよう。本明細書でマーカッシュ群または他の群化が使用される場合、群のすべての個々の員、および群の可能なすべての組み合わせおよびサブコンビネーションは、開示に個々に含まれることが意図される。本明細書で使用される「および／または」は、「および／または」で区切られたリスト内の項目の１つ、すべて、または任意の組み合わせがリストに含まれることを意味する。たとえば、「１、２、および／または３」は、「「１」または「２」または「３」または「１および２」または「１および３」または「２および３」または「１、２および３」」と同等である。
【０２８７】
特に明記しない限り、説明または例示した成分のすべての製剤または組み合わせを使用して、本発明を実施することができる。当業者は同じ材料に異なる名前を付けることができることが知られているため、材料の特定の名前は例示を意図したものである。過度の実験に頼ることなく、本発明の実施において、具体的に例示されたもの以外の方法、デバイス要素、出発材料、および合成方法を使用できることが理解されよう。そのような方法、デバイス要素、出発材料、および合成方法のすべての技術的に知られている機能的同等物は、本発明に含まれることが意図されている。仕様で範囲が与えられている場合、例えば、温度範囲、時間範囲、または組成範囲、すべての中間範囲および部分範囲、ならびに与えられた範囲に含まれるすべての個々の値は、本開示に含まれることが意図されている。
【０２８８】
本明細書で使用される「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、または「によって特徴付けられる」と同義であり、包括的または無制限であり、追加の無言の要素または方法ステップを除外しない。本明細書で使用される場合、「からなる」は、クレーム要素で指定されていない要素、ステップ、または成分を除外する。本明細書で使用される「本質的に〜からなる」は、請求項の基本的および新規の特性に実質的に影響を与えない材料またはステップを除外しない。本明細書における、特に組成物の構成要素の説明またはデバイスの要素の説明における「含む」という記載は、列挙された構成要素または要素から本質的になり、それらからなる組成物および方法を包含すると理解される。本明細書に例示的に記載される本発明は、本明細書に具体的に開示されていない要素、制限がない場合に適切に実施することができる。
【０２８９】
採用されている用語と表現は、説明の用語として使用されており、限定ではなく、そして、そのような用語および表現を使用して、図示および説明された特徴の同等物またはその一部を除外する意図はないが、請求される本発明の範囲内で様々な修正が可能であることが認識される。したがって、本発明は好ましい実施形態および任意の特徴によって具体的に開示されたが、本明細書に開示された概念の修正および変形は当業者に頼ることができ、そして、そのような修正および変形は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲内であるとみなされることを理解されたい。
【図１Ａ】
2020524404.tif 000247
【図１Ｂ】
2020524404.tif 000248
【図２】
2020524404.tif 000249
【図３】
2020524404.tif 000250
【図４Ａ】
2020524404.tif 000251
【図４Ｂ】
2020524404.tif 000252
【図４Ｃ】
2020524404.tif 000253
【図４Ｄ】
2020524404.tif 000254
【図５】
2020524404.tif 000255
【図６】
2020524404.tif 000256
【図７Ａ】
2020524404.tif 000257
【図７Ｂ】
2020524404.tif 000258
【図８】
2020524404.tif 000259
【図９】
2020524404.tif 000260
【図１０】
2020524404.tif 000261
【図１１】
2020524404.tif 000262
【図１２】
2020524404.tif 000263
【図１３】
2020524404.tif 000264
【図１４】
2020524404.tif 000265
【図１５】
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【図１６】
2020524404.tif 000267
【図１７】
2020524404.tif 000268
【図１８】
2020524404.tif 000269
【図１９】
2020524404.tif 000270
【図２０】
2020524404.tif 000271
【図２１】
2020524404.tif 000272
【図２２】
2020524404.tif 000273
【図２３】
2020524404.tif 000274
【図２４】
2020524404.tif 000275
【図２５】
2020524404.tif 000276
【図２６】
2020524404.tif 000277
【図２７】
2020524404.tif 000278
【図２８】
2020524404.tif 000279
【図２９】
2020524404.tif 000280
【図３０】
2020524404.tif 000281
【図３１】
2020524404.tif 000282
【図３２】
2020524404.tif 000283
【図３３】
2020524404.tif 000284
【図３４Ａ】
2020524404.tif 000285
【図３４Ｂ】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０Ａ】
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【図４０Ｂ】
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【図４１】
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【図４２Ａ】
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【図４２Ｂ】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０Ａ】
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【図６０Ｂ】
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【図６１】
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【国際調査報告】
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