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FULLERENE DERIVATIVE AND PHOTOELECTRIC CONVERSION MATERIAL CONTAINING THE SAME

Patent code P110004351
File No. E079P33
Posted date Jul 12, 2011
Application number P2009-121429
Publication number P2010-270018A
Patent number P5072044
Date of filing May 19, 2009
Date of publication of application Dec 2, 2010
Date of registration Aug 31, 2012
Inventor
  • (In Japanese)中村 栄一
  • (In Japanese)松尾 豊
  • (In Japanese)丸山 優史
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人科学技術振興機構
Title FULLERENE DERIVATIVE AND PHOTOELECTRIC CONVERSION MATERIAL CONTAINING THE SAME
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compound that absorbs light in a wide region and has an extremely high quantum efficiency of photocurrent generation and a photoelectric conversion element having a high conversion efficiency.
SOLUTION: The fullerene compound is represented by formula (1) (wherein Fs are each independently fullerene or a fullerene derivative; Ms are each independently Co, Rh or Ir; Ws are each independently S or Se; and A is a tetravalent electron-donating group). The photoelectric conversion material comprises the fullerene compound.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

炭素原子が球状またはラグビーボール状に配置して形成される炭素クラスター(以下、「フラーレン」ともいう)の合成法が確立されて以来、フラーレンに関する研究が精力的に展開されている。その結果、数多くのフラーレン誘導体が合成されてきた。

一般的に、フラーレン誘導体は広く拡張したπ電子系を有する。そしてフラーレン誘導体はHOMO-LUMOギャップが比較的小さく(1.5~2.0eV程度)、かつ、幅広い波長域での光吸収特性と高効率なSinglet-to-Triplet項間交差を経由した発光特性とを有することが特徴的である。また、フラーレンは炭素原子のみで構成されていながら、多段階の可逆な酸化還元反応(6電子還元)を示す。このような特性から、フラーレン誘導体の応用の可能性は大変幅広く、たとえば、FET、有機EL、太陽電池、触媒等の利用が考えられている。

フラーレン金属錯体の光吸収特性を利用した光電変換素子に関しては、フラーレンの高い電子アクセプター能の性質を利用した人工光合成構築の研究が報告されている。具体的には、フェロセン(電子ドナー)-ポルフィリン(光吸収中心)-フラーレン(電子アクセプター)を用いて化学結合を介して連結した分子を金電極上に作製した単分子膜の湿式太陽電池[Eur. J. Org. Chem. 2445. (1999)(非特許文献1)]や、フラーレン金属錯体とポルフィリンを連結した分子をITO電極上に固定した湿式太陽電池[J. Am. Chem. Soc. 127, 2380, (2005)](非特許文献2)]などが報告されている。

しかしながら、これらの太陽電池において、所望の特性を充分に発揮できないという問題点があった。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、フラーレン誘導体に関する。また、本発明は、当該フラーレン誘導体を用いた光電材料に関し、たとえば、電子受容体のフラーレン誘導体と、電子供与体の化合物とを含む光電変換素子に用いることができる材料に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
下記一般式(2)に記載の化合物。
【化1】
 
(省略)
(式中、RAはそれぞれ独立して、水素がF,Cl,BrまたはIで置換されてもよい炭化水素基であり、
Mはそれぞれ独立して周期表第9族の金属原子であり;
Wはそれぞれ独立してSまたはSeであり;
Aはπ電子共役系の環を2~12有する電子供与基であって、少なくとも二重結合または三重結合を有し、ヘテロ原子を2~12有する電子供与基である。)

【請求項2】
 
MはCoである、請求項1に記載の化合物。

【請求項3】
 
Aに含まれる炭素間二重結合と炭素間三重結合の合計が1~6であり、SまたはSeを2~12有する請求項1または2に記載の化合物。

【請求項4】
 
Aに含まれる環が炭素間二重結合を1~4有する平面型の単環である、請求項1または2に記載の化合物。

【請求項5】
 
前記単環がSまたはSeを含む複素環である、請求項4に記載の化合物。

【請求項6】
 
Aは、置換基を有していてもよい平面型の縮合環を1~6含む、請求項1または2に記載の化合物。

【請求項7】
 
前記縮合環が3~16環式の縮合環である、請求項6に記載の化合物。

【請求項8】
 
Aが式(A1)~(A3)のいずれかで表される構造の電子供与性基である、請求項1または2に記載の化合物。
【化2】
 
(省略)
(式(A1)~(A3)中、Yはそれぞれ独立してSまたはSeである。また、式(A2および(A3)中、RBはそれぞれ独立して置換基を有してもよいC1~C30炭化水素基であり、nはそれぞれ独立して0~2の整数である)

【請求項9】
 
請求項1~8のいずれかに記載の化合物を含む光電変換材料。
IPC(International Patent Classification)
F-term
State of application right Registered
Reference ( R and D project ) ERATO NAKAMURA Functional Carbon Cluster AREA
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