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フラーレン誘導体、半導体材料、光電変換素子及び太陽電池

国内特許コード P110004377
整理番号 E079P36
掲載日 2011年7月12日
出願番号 特願2009-254456
公開番号 特開2011-098906
登録番号 特許第5531241号
出願日 平成21年11月5日(2009.11.5)
公開日 平成23年5月19日(2011.5.19)
登録日 平成26年5月9日(2014.5.9)
発明者
  • 中村 栄一
  • 松尾 豊
  • 安部 陽子
  • 曽我 巌
  • 秋山 誠治
  • 河井 潤也
  • 森竹 美子
  • 岡部 未紗子
  • 新実 高明
  • 尾込 裕平
  • 大坪 才華
出願人
  • 三菱化学株式会社
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 フラーレン誘導体、半導体材料、光電変換素子及び太陽電池
発明の概要 【課題】溶剤に対する溶解性を従来よりも向上させ、かつ太陽電池材料として用いた場合に従来と同等以上の性能を有する太陽電池を与える、新規フラーレン誘導体を提供する。
【解決手段】下式(I)で表されるフラーレン誘導体。



(式中、R及びRは各々独立して置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアルコキシル基、置換基を有してもよいシリル基のうちの何れかであり、かつRとRとの少なくとも一方は芳香環置換基を有するケイ素で置換されたアルキレン基を示す。)
【選択図】なし
従来技術、競合技術の概要



フラーレン類は球状の炭素ネットワーク構造をとり、他の有機化合物とは異なる特異な電子物性を有することから、化粧品、診断薬、医薬などのバイオ分野、ガス吸着、貯蔵分離などの環境分野、燃料電池や太陽電池などのエネルギー分野、フォトリソグラフィーや非線形光学材料などの光学分野、有機半導体、光電変換素子などの電子デバイス分野など、幅広い分野での利用が試みられている。特に置換基を有するフラーレンは、塗布製膜が容易になることから注目を集めている。





置換基を有するフラーレンの用途として最近盛んに研究が行われているのが、n型半導体特性を活かした光電変換素子である。これまで、フラーレン誘導体としてはPCBMが一般的に用いられていたが、さらなる光電変換効率の向上が望まれてきた。最近、シリルメチル基を置換基として有するフラーレン誘導体が低コストで製造が可能であり(特許文献1,2)、このフラーレン誘導体を用いた光電変換素子において、PCBMよりも高い変換効率が達成されることが報告されている(特許文献3)。

産業上の利用分野



本発明は新規フラーレン誘導体及びこのフラーレン誘導体を含む半導体材料、並びにこの半導体材料を用いた光電変換素子及びこの光電変換素子を用いた太陽電池に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
下記一般式(I)で表されることを特徴とするフラーレン誘導体。
【化1】


(式(I)中、R及びRは各々独立して置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアルコキシル基、置換基を有してもよいシリル基のうちの何れかであり、かつRとRとの少なくとも一方は下記一般式(II)で表される置換基である。
【化2】


式(II)中、環1は置換基を有してもよいベンゼン環を示す。Rはアルキレン基であり、フラーレンを構成する炭素原子Cと共有結合している。R及びRは各々独立に水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基のうちの何れかである。Xは式(II)中のSiと共有結合で結ばれた前記環1上の原子であり、XはXと共有結合で結ばれた前記環1上の原子である。R、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいアルキルアミノ基、又は置換基を有してもよいアルキルチオ基を示す。)

【請求項2】
前記RとRとのうちの一方が前記一般式(II)で表される置換基であり、前記RとRとのうちの他方は下記一般式(III)で表される置換基であることを特徴とする、請求項1に記載のフラーレン誘導体。
【化3】


(式(III)中、Rはアルキレン基を示し、フラーレンを構成する炭素原子Cと共有結合している。R、R及びR10は、各々独立して水素原子、置換基を有しても良いアルキル基、又は置換基を有しても良いアリール基を表す。

【請求項3】
請求項1又は2に記載のフラーレン誘導体を含む半導体材料。

【請求項4】
請求項に記載の半導体材料を用いた光電変換素子。

【請求項5】
請求項に記載の光電変換素子を用いた太陽電池。

【請求項6】
がメチレン基であることを特徴とする請求項1又は2に記載のフラーレン誘導体。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) ERATO 中村活性炭素クラスタープロジェクト 領域
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