フラーレン誘導体を含む組成物およびそれを用いた有機光電変換素子
【課題】有機光電変換素子に用いた場合に、優れた光電変換効率を付与しうる組成物を提供する。
【解決手段】フラーレン誘導体と溶媒とを含む組成物に吸着剤を接触させることにより得られることを特徴とする組成物。フラーレン誘導体としては、Ｃ60、Ｃ70、Ｃ84、カーボンナノチューブ、及びそれらの誘導体が挙げられる。また、吸着剤としては、金属酸化物、ケイ素の酸化物、活性炭等が挙げられる。当該組成物を用いることにより、優れた光電変換効率を示す有機光電変換素子を製造することができる。
【解決手段】フラーレン誘導体と溶媒とを含む組成物に吸着剤を接触させることにより得られることを特徴とする組成物。フラーレン誘導体としては、Ｃ60、Ｃ70、Ｃ84、カーボンナノチューブ、及びそれらの誘導体が挙げられる。また、吸着剤としては、金属酸化物、ケイ素の酸化物、活性炭等が挙げられる。当該組成物を用いることにより、優れた光電変換効率を示す有機光電変換素子を製造することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラーレン誘導体を含む組成物およびそれを用いた有機光電変換素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラーレン誘導体は、電荷（電子、ホール）輸送性を有する有機半導体材料であるので、有機光電変換素子（有機太陽電池、光センサー等）等への適用が期待されている。例えば、Ｃ70フラーレンの[６，６]フェニル−酪酸メチルエステル誘導体（以下、[７０]ＰＣＢＭということがある。）とクロロベンゼンとの組成物を有機太陽電池に用いること（非特許文献１）が知られている。
【０００３】
【非特許文献１】Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．２００３，４２，３３７１−３３７５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、フラーレン誘導体と溶媒との組成物を有機太陽電池等の光電変換素子に用いた場合、光電変換効率が充分ではないという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、有機光電変換素子に用いた場合に、優れた光電変換効率を付与しうる組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
即ち、本発明は第一に、フラーレン誘導体と溶媒とを含む組成物に吸着剤を接触させることにより得られることを特徴とする組成物を提供する。
【０００７】
本発明は第二に、フラーレン誘導体と溶媒とを含む組成物に吸着剤を添加し、前記組成物を精製後、前記吸着剤を除去することにより得られる組成物を提供する。
【０００８】
本発明は第三に、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、該電極間に前記組成物から形成される層を有する有機光電変換素子を提供する。
【０００９】
本発明は第四に、フラーレン誘導体と溶媒とを含む組成物に吸着剤を添加し、前記組成物を精製後、前記吸着剤を除去する組成物の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の組成物を用いれば、優れた光電変換効率を示す有機光電変換素子を製造することができるので、本発明は工業的に極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１２】
本発明の組成物は、フラーレン誘導体と溶媒とを含む組成物に吸着剤を接触させることにより得られること特徴とする。具体的には、フラーレン誘導体と溶媒とを含む組成物に吸着剤を添加し、前記組成物を精製後、前記吸着剤を除去することにより得られる組成物、フラーレン誘導体と溶媒とを含む組成物を吸着剤を充填したカラムを通すことにより得られる組成物等が挙げられる。
【００１３】
フラーレン誘導体としては、Ｃ60、Ｃ70、Ｃ84、カーボンナノチューブ、及びそれらの誘導体が挙げられる。
【００１４】
Ｃ60の誘導体としては、以下のようなものが挙げられる。
【００１５】
Ｃ70の誘導体としては、以下のようなものが挙げられる。
【００１６】
本発明に用いられる溶媒としては、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、デカリン、ビシクロヘキシル、ｎ−ブチルベンゼン、ｉ−ブチルベンゼン、ｓｅｃ−ブチルベンゼン、ｔ−ブチルベンゼン等の炭化水素溶媒、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロブタン、ブロモブタン、クロロペンタン、ブロモペンタン、クロロヘキサン、ブロモヘキサン、クロロシクロヘキサン、ブロモシクロヘキサン等のハロゲン化飽和炭化水素溶媒、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化不飽和炭化水素溶媒、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル溶媒等が挙げられる。
【００１７】
本発明に用いられる組成物において、前記溶媒１０００重量部に対して、前記フラーレン誘導体は、１重量部〜１００重量部含まれることが好ましい。
【００１８】
本発明に用いられる吸着剤としては、クロマトグラフィーの充填剤や、濾過助剤として用いられるものを用いることができる。クロマトグラフィーの充填剤として具体的には、シリカゲル、アルミナ、ゼオライト、活性炭、ポーラスポリマー、デキストランゲル(セファデックス)、ポリアクリルアミドゲル(バイオゲルＰ)、イオン交換樹脂、セルロースイオン交換体、セファデックスイオン交換体、セルロース粉末、セライト、などがあげられる。濾過助剤として具体的には、珪藻土、パーライト、炭素系濾過助剤、などがあげられる。不純物を選択的に吸着する観点からは、金属酸化物もしくはケイ素の酸化物が好ましく、典型金属の酸化物もしくはケイ素の酸化物がより好ましく、シリカゲル、アルミナ、ゼオライトがさらに好ましい。また、吸着剤の表面が、親水性であることが、不純物を吸着する上で好ましい。
【００１９】
本発明に用いられる組成物において、前記溶媒１０００００重量部に対して、吸着剤を１〜１０００００重量部含むことが好ましく、１０〜１０００００重量部含むことがより好ましく、１００〜１０００００重量部含むことがさらに好ましい。
【００２０】
本発明における精製としては、吸着剤を添加後、組成物を放置する方法、吸着剤を添加後に組成物を攪拌する方法等があげられ、攪拌する方法が好ましい。放置する時間としては、１時間〜１００時間が好ましい。攪拌時間としては、１分〜１００時間が好ましい。攪拌は、室温で行っても、加熱しながら行ってもよい。
【００２１】
本発明における添加剤の除去は、フィルターを用いた濾過等により行うことができる。
【００２２】
吸着剤によって取り除かれる不純物は、フラーレン誘導体が酸化した化合物、フラーレン誘導体が側鎖にエステル基を有する場合には、エステル基が加水分解した化合物等が挙げられる。
【００２３】
本発明において、組成物がさらに電子供与性化合物を含んでいてもよい。前記電子供与性化合物は、低分子化合物であっても高分子化合物であってもよい。低分子化合物としては、フタロシアニン、金属フタロシアニン、ポルフィリン、金属ポルフィリン、オリゴチオフェン、テトラセン、ペンタセン、ルブレン等が挙げられる。高分子化合物としては、ポリビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリシラン及びその誘導体、側鎖又は主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリチエニレンビニレン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体等が挙げられる。精製により得られる組成物の塗布性の観点からは、高分子化合物が好ましい。
【００２４】
組成物が電子供与性化合物を含む場合、フラーレン誘導体の量が、電子供与性化合物１００重量部に対して、１０〜１０００重量部であることが好ましく、５０〜５００重量部であることがより好ましい。
【００２５】
＜有機光電変換素子＞
本発明の有機光電変換素子は、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、該電極間に本発明の組成物から形成される層を有する。
【００２６】
次に、有機光電変換素子の動作機構を説明する。透明又は半透明の電極から入射した光エネルギーが電子受容性化合物及び／又は電子供与性化合物で吸収され、電子とホールの結合した励起子を生成する。生成した励起子が移動して、電子受容性化合物と電子供与性化合物が隣接しているヘテロ接合界面に達すると界面でのそれぞれのＨＯＭＯエネルギー及びＬＵＭＯエネルギーの違いにより電子とホールが分離し、独立に動くことができる電荷（電子とホール）が発生する。発生した電荷は、それぞれ電極へ移動することにより外部へ電気エネルギー（電流）として取り出すことができる。
【００２７】
本発明の有機光電変換素子の具体的な例としては、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、該電極間に設けられる有機層として、本発明の組成物から形成される層を少なくとも一層有する有機光電変換素子が挙げられる。
【００２８】
また、本発明の有機光電変換素子には、少なくとも一方の電極と該素子中の有機層との間に付加的な層を設けてもよい。付加的な層としては、例えば、ホール又は電子を輸送する電荷輸送層が挙げられる。
【００２９】
本発明の組成物が電子供与性化合物を含まない場合、有機光電変換素子は、該組成物を用いて形成した層と電子供与性化合物を含む層を有していてもよい。また、該組成物に電子供与性化合物を添加した後に、有機光電変換素子に含まれる層を形成してもよい。電子供与性化合物としては、前述の化合物が挙げられる。
【００３０】
該組成物に電子供与性化合物を添加する場合、フラーレン誘導体の割合が、電子供与性化合物１００重量部に対して、１０〜１０００重量部であることが好ましく、５０〜５００重量部であることがより好ましい。
【００３１】
本発明の組成物から形成される有機層の厚さは、通常、１ｎｍ〜１００μｍであり、好ましくは２ｎｍ〜１０００ｎｍであり、より好ましくは５ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは２０ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００３２】
本発明の有機光電変換素子は、通常、基板上に形成される。この基板は、電極を形成し、有機物の層を形成する際に変化しないものであればよい。基板の材料としては、例えば、ガラス、プラスチック、高分子フィルム、シリコン等が挙げられる。不透明な基板の場合には、反対の電極（即ち、基板から遠い方の電極）が透明又は半透明であることが好ましい。
【００３３】
前記の透明又は半透明の電極材料としては、導電性の金属酸化物膜、半透明の金属薄膜等が挙げられる。具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、及びそれらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド（ＩＴＯ）、インジウム・亜鉛・オキサイド等からなる導電性材料を用いて作製された膜（ＮＥＳＡ等）や、金、白金、銀、銅等が用いられ、ＩＴＯ、インジウム・亜鉛・オキサイド、酸化スズが好ましい。電極の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法等が挙げられる。また、電極材料として、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体等の有機の透明導電膜を用いてもよい。さらに電極材料としては、金属、導電性高分子等を用いることができ、好ましくは一対の電極のうち一方の電極は仕事関数の小さい材料が好ましい。例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウム等の金属、及びそれらのうち２つ以上の合金、又はそれらのうち１つ以上と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫のうち１つ以上との合金、グラファイト又はグラファイト層間化合物等が用いられる。合金の例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金等が挙げられる。
【００３４】
付加的な層としてのバッファ層として用いられる材料としては、フッ化リチウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属のハロゲン化物、酸化物等を用いることができる。また、酸化チタン等無機半導体の微粒子を用いることもできる。
【００３５】
＜有機層の製造方法＞
前記有機層の製造方法は、例えば、本発明の組成物からの成膜による方法が挙げられる。
【００３６】
成膜には、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法、ノズルコート法、キャピラリーコート法等の塗布法を用いることができ、スピンコート法、フレキソ印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法が好ましい。
【００３７】
本発明の有機光電変換素子は、透明又は半透明の電極から太陽光等の光を照射することにより、電極間に光起電力が発生し、有機薄膜太陽電池として動作させることができる。有機薄膜太陽電池を複数集積することにより有機薄膜太陽電池モジュールとして用いることもできる。
【００３８】
また、電極間に電圧を印加した状態で、透明又は半透明の電極から光を照射することにより、光電流が流れ、有機光センサーとして動作させることができる。有機光センサーを複数集積することにより有機イメージセンサーとして用いることもできる。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明をさらに詳細に説明するために実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４０】
以下の実施例において、重合体の分子量は、ＧＰＣラボラトリー製ＧＰＣ（ＰＬ−ＧＰＣ２０００）により、ポリスチレン換算の数平均分子量を求めた。重合体を約１重量％の濃度となるようにｏ−ジクロロベンゼンに溶解させた。ＧＰＣの移動相はｏ−ジクロロベンゼンを用い、測定温度１４０℃で、１ｍＬ／分の流速で流した。カラムは、ＰＬＧＥＬ １０μｍ ＭＩＸＥＤ−Ｂ（ＰＬラボラトリー製）を３本直列で繋げた。
【００４１】
合成例１
（重合体１の合成）
アルゴン置換した２Ｌ四つ口フラスコに化合物Ａ（7.928g、16.72mmol）、化合物Ｂ（13.00g、17.60mmol）、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド（商品名：aliquat336、Aldrich製、CH3N[(CH2)7CH3]3Cl、density 0.884g/ml,25℃、trademark of Henkel Corporation）（4.979g）、およびトルエン405mlを入れ、撹拌しながら系内を30分間アルゴンバブリングした。ジクロロビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（II）（0.02g）を加え、105℃に昇温、撹拌しながら2mol／Lの炭酸ナトリウム水溶液42.2mlを滴下した。滴下終了後5時間反応させ、フェニルボロン酸（2.6g）とトルエン1.8mlを加えて105℃で16時間撹拌した。トルエン700mlおよび7.5％ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム三水和物水溶液200mlを加えて85℃で3時間撹拌した。水層を除去後、60℃のイオン交換水300mlで2回、60℃の3％酢酸300mlで1回、さらに60℃のイオン交換水300mlで3回洗浄した。有機層をセライト、アルミナ、シリカを充填したカラムに通し、熱トルエン800mlでカラムを洗浄した。溶液を700mlまで濃縮した後、2Lのメタノールに注加、再沈殿させた。重合体をろ過して回収し、500mlのメタノール、アセトン、メタノールで洗浄した。50℃で一晩真空乾燥することにより、下記式：
で表されるペンタチエニル−フルオレンコポリマー（以下、「重合体１」という） １２．２１ｇを得た。重合体１のポリスチレン換算の数平均分子量は５．４×１０4、重量平均分子量は１．１×１０5であった。
【００４２】
合成例２
（フラーレン誘導体の加水分解物とフラーレン誘導体との混合物（化合物Ｃ）の合成）
[７０]ＰＣＢＭ（アメリカンダイソース社製ＡＤＳ７１ＢＦＡ LOT番号：07G058E）５０ｍｇ（０．０５ｍｍｏｌ）にトルエン５ｍＬおよびテトラヒドロフラン５ｍＬを加え、３時間室温で撹拌して溶解させた。その後系内に２Ｍ 水酸化ナトリウム水溶液５ｍＬを加え、室温で１０時間撹拌した。
撹拌終了後、水酸化ナトリウム水溶液を除去して、１．７Ｍ 塩酸水溶液５ｍＬを加えて１２時間撹拌した。その後塩酸水溶液を除去後、再度同じ操作を繰り返した後、イオン交換水５ｍＬを加え洗浄、除去し、得られた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後ろ別し、濃縮することで、フラーレン誘導体の加水分解物とフラーレン誘導体との混合物を５０ｍｇ得た。これを化合物Ｃと呼ぶ。
【００４３】
実施例１
（組成物１の製造）
フラーレン誘導体として２５重量部の[７０]ＰＣＢＭ（アメリカンダイソース社製ＡＤＳ７１ＢＦＡ LOT番号：07G058E）と電子供与体化合物として５重量部の重合体１と溶媒として１０００重量部のｏ−ジクロロベンゼンとを混合した。その後、吸着剤として１０重量部のシリカゲル（和光純薬製 Wakogel Ｃ−３００ 粒径４５〜７５μｍ）を添加し、１２時間攪拌した。ついで、孔径１．０μｍのテフロン（登録商標）フィルターで吸着剤を濾過して除去し、組成物１を製造した。
【００４４】
実施例２
（組成物２の製造）
フラーレン誘導体として２２．５重量部の[７０]ＰＣＢＭ（アメリカンダイソース社製ＡＤＳ７１ＢＦＡ LOT番号：07G058E）と電子供与体化合物として５重量部の重合体１と溶媒として１０００重量部のｏ−ジクロロベンゼンと２．５重量部の化合物Ｃとを混合した。その後、吸着剤として１０重量部のシリカゲル（和光純薬製 Wakogel Ｃ−３００ 粒径４５〜７５μｍ）を添加し、１２時間攪拌した。ついで、孔径１．０μｍのテフロン（登録商標）フィルターで吸着剤を濾過して除去し、組成物２を製造した。
【００４５】
実施例３
（組成物３の製造）
フラーレン誘導体として１５重量部の[７０]ＰＣＢＭ（フロンティアカーボン社製Ｅ１１０ LOT番号：7A0170-D）と電子供与体化合物として５重量部の重合体１と溶媒として１０００重量部のｏ−ジクロロベンゼンとを混合した。その後、吸着剤として１０重量部のシリカゲル（和光純薬製 Wakogel Ｃ−３００ 粒径４５〜７５μｍ）を添加し、１２時間攪拌した。ついで、孔径１．０μmのテフロン（登録商標）フィルターで吸着剤を濾過して除去し、組成物３を製造した。
【００４６】
実施例４
（組成物４の製造）
フラーレン誘導体として１５重量部の[７０]ＰＣＢＭ（フロンティアカーボン社製Ｅ１１０ LOT番号：7A0170-D）と電子供与体化合物として５重量部の重合体１と溶媒として１０００重量部のｏ−ジクロロベンゼンとを混合した。その後、吸着剤として１０重量部のアルミナ（和光純薬製 活性アルミナ 粒径〜７５μｍ ｐＨ＝９〜１１）を添加し、１２時間攪拌した。ついで、孔径１．０μｍのテフロン（登録商標）フィルターで吸着剤を濾過して除去し、組成物４を製造した。
【００４７】
実施例５
（組成物５の製造）
フラーレン誘導体として１５重量部の[６０]ＰＣＢＭ（フロンティアカーボン社製Ｅ１００ LOT番号：7B084-A）と電子供与体化合物として５重量部の重合体１と溶媒として１０００重量部のｏ−ジクロロベンゼンとを混合した。その後、吸着剤として１０重量部のシリカゲル（和光純薬製 Wakogel Ｃ−３００ 粒径４５〜７５μｍ）を添加し、１２時間攪拌した。ついで、孔径１．０μmのテフロン（登録商標）フィルターで吸着剤を濾過して除去し、組成物５を製造した。
【００４８】
比較例１
（組成物６の製造）
フラーレン誘導体として２５重量部の[７０]ＰＣＢＭ（アメリカンダイソース社製ＡＤＳ７１ＢＦＡ LOT番号：07G058E）と電子供与体化合物として５重量部の重合体１と溶媒として１０００重量部のｏ−ジクロロベンゼンとを混合し、組成物６を製造した。
【００４９】
比較例２
（組成物７の製造）
フラーレン誘導体として２２．５重量部の[７０]ＰＣＢＭ（アメリカンダイソース社製ＡＤＳ７１ＢＦＡ LOT番号：07G058E）と電子供与体化合物として５重量部の重合体１と溶媒として１０００重量部のｏ−ジクロロベンゼンと２．５重量部の化合物Ｃとを混合し、組成物７を製造した。
【００５０】
比較例３
（組成物８の製造）
フラーレン誘導体として１５重量部の[７０]ＰＣＢＭ（フロンティアカーボン社製Ｅ１１０ LOT番号：7A0170-D）と電子供与体化合物として５重量部の重合体１と溶媒として１０００重量部のｏ−ジクロロベンゼンとを混合し、組成物８を製造した。
【００５１】
比較例４
（組成物９の製造）
フラーレン誘導体として１５重量部の[６０]ＰＣＢＭ（フロンティアカーボン社製Ｅ１００ LOT番号：7B084-A）と電子供与体化合物として５重量部の重合体１と溶媒として１０００重量部のｏ−ジクロロベンゼンとを混合し、組成物９を製造した。
【００５２】
実施例６
（有機薄膜太陽電池の作製、評価）
スパッタ法により150nmの厚みでＩＴＯ膜を付けたガラス基板をオゾンＵＶ処理して表面処理を行った。次に、前記組成物１を用い、スピンコートにより塗布し、有機薄膜太陽電池の活性層（膜厚約１８０nm（活性層膜厚は表１に示す））を得た。その後、真空中室温で６０分間乾燥を行った。その後、真空蒸着機によりフッ化リチウムを膜厚４ｎｍで蒸着し、次いでＡｌを膜厚100nmで蒸着した。蒸着のときの真空度は、すべて１〜９×１０-3Ｐａであった。また、得られた有機薄膜太陽電池の形状は、２ｍｍ×２ｍｍの正四角形であった。得られた有機薄膜太陽電池にソーラシミュレーター(分光計器製、商品名OTENTO-SUNII：AM1.5Gフィルター、放射照度100mW/cm2)を用いて一定の光を照射し、発生する電流と電圧を測定して光電変換効率を求めた。測定結果を表１に示す。
【００５３】
実施例７
（有機薄膜太陽電池の作製、評価）
組成物１にかえて、組成物２を用いた以外は実施例６と同様の方法で有機薄膜太陽電池を作製し、光電変換効率を測定した。測定結果を表１に示す。
【００５４】
実施例８
（有機薄膜太陽電池の作製、評価）
スパッタ法により150nmの厚みでＩＴＯ膜を付けたガラス基板をオゾンＵＶ処理して表面処理を行った。次に、前記組成物３を用い、スピンコートにより塗布し、有機薄膜太陽電池の活性層（膜厚約１００nm（活性層膜厚は表１に示す））を得た。その後、真空中室温で６０分間乾燥を行った。その後、真空蒸着機によりフッ化リチウムを４ｎｍ次いでＡｌを100nm蒸着した。蒸着のときの真空度は、すべて１〜９×１０-3Ｐａであった。また、得られた有機薄膜太陽電池の形状は、２ｍｍ×２ｍｍの正四角形であった。得られた有機薄膜太陽電池にソーラシミュレーター(分光計器製、商品名OTENTO-SUNII：AM1.5Gフィルター、放射照度100mW/cm2)を用いて一定の光を照射し、発生する電流と電圧を測定して光電変換効率を求めた。測定結果を表１に示す。
【００５５】
実施例９
（有機薄膜太陽電池の作製、評価）
組成物３にかえて、組成物４を用いた以外は実施例８と同様の方法で有機薄膜太陽電池を作製し、光電変換効率を測定した。測定結果を表１に示す。
【００５６】
実施例１０
（有機薄膜太陽電池の作製、評価）
組成物３にかえて、組成物５を用いた以外は実施例８と同様の方法で有機薄膜太陽電池を作製し、光電変換効率を測定した。測定結果を表１に示す。
【００５７】
比較例５
（有機薄膜太陽電池の作製、評価）
組成物１にかえて、組成物６を用いた以外は実施例６と同様の方法で有機薄膜太陽電池を作製し、光電変換効率を測定した。測定結果を表１に示す。
【００５８】
比較例６
（有機薄膜太陽電池の作製、評価）
組成物１にかえて、組成物７を用いた以外は実施例６と同様の方法で有機薄膜太陽電池を作製し、光電変換効率を測定した。測定結果を表１に示す。
【００５９】
比較例７
（有機薄膜太陽電池の作製、評価）
組成物３にかえて、組成物８を用いた以外は実施例８と同様の方法で有機薄膜太陽電池を作製し、光電変換効率を測定した。測定結果を表１に示す。
【００６０】
比較例８
（有機薄膜太陽電池の作製、評価）
組成物３にかえて、組成物９を用いた以外は実施例８と同様の方法で有機薄膜太陽電池を作製し、光電変換効率を測定した。測定結果を表１に示す。
【００６１】
実施例１１
（組成物１０の製造）
フラーレン誘導体として１５重量部の[７０]ＰＣＢＭ（アメリカンダイソース社製ＡＤＳ７１ＢＦＡ LOT番号：8C059E）と電子供与体化合物として５重量部の重合体１と溶媒として１０００重量部のｏ−ジクロロベンゼンとを混合した。その後、金属イオン吸着剤として１００重量部のイオン交換樹脂（オルガノ（株）製アンバーリスト１５ＪＳ−ＨＧ・ＤＲＹ）を添加し、１２時間攪拌した。ついで、孔径１．０μmのテフロン（登録商標）フィルターで吸着剤を濾過して除去し、組成物１０を製造した。
【００６２】
実施例１２
（有機薄膜太陽電池の作製、評価）
組成物３にかえて、組成物１０を用いた以外は実施例８と同様の方法で有機薄膜太陽電池を作製し、光電変換効率を測定した。測定結果を表１に示す。
【００６３】
比較例９
（組成物１１の製造）
フラーレン誘導体として１５重量部の[７０]ＰＣＢＭ（アメリカンダイソース社製ＡＤＳ７１ＢＦＡ LOT番号：8C059E）と電子供与体化合物として５重量部の重合体１と溶媒として１０００重量部のｏ−ジクロロベンゼンとを混合し、組成物１１を製造した。
【００６４】
比較例１０
（有機薄膜太陽電池の作製、評価）
組成物３にかえて、組成物１１を用いた以外は実施例８と同様の方法で有機薄膜太陽電池を作製し、光電変換効率を測定した。測定結果を表１に示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】
−評価−
表１からわかるように、シリカゲル、アルミナまたはイオン交換樹脂で吸着処理した組成物を用いて作製した有機光電変換素子は、吸着処理をしなかった組成物を用いて作製した有機光電変換素子よりも高い光電変換効率を示した。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラーレン誘導体を含む組成物およびそれを用いた有機光電変換素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラーレン誘導体は、電荷（電子、ホール）輸送性を有する有機半導体材料であるので、有機光電変換素子（有機太陽電池、光センサー等）等への適用が期待されている。例えば、Ｃ70フラーレンの[６，６]フェニル−酪酸メチルエステル誘導体（以下、[７０]ＰＣＢＭということがある。）とクロロベンゼンとの組成物を有機太陽電池に用いること（非特許文献１）が知られている。
【０００３】
【非特許文献１】Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．２００３，４２，３３７１−３３７５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、フラーレン誘導体と溶媒との組成物を有機太陽電池等の光電変換素子に用いた場合、光電変換効率が充分ではないという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、有機光電変換素子に用いた場合に、優れた光電変換効率を付与しうる組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
即ち、本発明は第一に、フラーレン誘導体と溶媒とを含む組成物に吸着剤を接触させることにより得られることを特徴とする組成物を提供する。
【０００７】
本発明は第二に、フラーレン誘導体と溶媒とを含む組成物に吸着剤を添加し、前記組成物を精製後、前記吸着剤を除去することにより得られる組成物を提供する。
【０００８】
本発明は第三に、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、該電極間に前記組成物から形成される層を有する有機光電変換素子を提供する。
【０００９】
本発明は第四に、フラーレン誘導体と溶媒とを含む組成物に吸着剤を添加し、前記組成物を精製後、前記吸着剤を除去する組成物の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の組成物を用いれば、優れた光電変換効率を示す有機光電変換素子を製造することができるので、本発明は工業的に極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１２】
本発明の組成物は、フラーレン誘導体と溶媒とを含む組成物に吸着剤を接触させることにより得られること特徴とする。具体的には、フラーレン誘導体と溶媒とを含む組成物に吸着剤を添加し、前記組成物を精製後、前記吸着剤を除去することにより得られる組成物、フラーレン誘導体と溶媒とを含む組成物を吸着剤を充填したカラムを通すことにより得られる組成物等が挙げられる。
【００１３】
フラーレン誘導体としては、Ｃ60、Ｃ70、Ｃ84、カーボンナノチューブ、及びそれらの誘導体が挙げられる。
【００１４】
Ｃ60の誘導体としては、以下のようなものが挙げられる。
【００１５】
Ｃ70の誘導体としては、以下のようなものが挙げられる。
【００１６】
本発明に用いられる溶媒としては、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、デカリン、ビシクロヘキシル、ｎ−ブチルベンゼン、ｉ−ブチルベンゼン、ｓｅｃ−ブチルベンゼン、ｔ−ブチルベンゼン等の炭化水素溶媒、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロブタン、ブロモブタン、クロロペンタン、ブロモペンタン、クロロヘキサン、ブロモヘキサン、クロロシクロヘキサン、ブロモシクロヘキサン等のハロゲン化飽和炭化水素溶媒、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化不飽和炭化水素溶媒、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル溶媒等が挙げられる。
【００１７】
本発明に用いられる組成物において、前記溶媒１０００重量部に対して、前記フラーレン誘導体は、１重量部〜１００重量部含まれることが好ましい。
【００１８】
本発明に用いられる吸着剤としては、クロマトグラフィーの充填剤や、濾過助剤として用いられるものを用いることができる。クロマトグラフィーの充填剤として具体的には、シリカゲル、アルミナ、ゼオライト、活性炭、ポーラスポリマー、デキストランゲル(セファデックス)、ポリアクリルアミドゲル(バイオゲルＰ)、イオン交換樹脂、セルロースイオン交換体、セファデックスイオン交換体、セルロース粉末、セライト、などがあげられる。濾過助剤として具体的には、珪藻土、パーライト、炭素系濾過助剤、などがあげられる。不純物を選択的に吸着する観点からは、金属酸化物もしくはケイ素の酸化物が好ましく、典型金属の酸化物もしくはケイ素の酸化物がより好ましく、シリカゲル、アルミナ、ゼオライトがさらに好ましい。また、吸着剤の表面が、親水性であることが、不純物を吸着する上で好ましい。
【００１９】
本発明に用いられる組成物において、前記溶媒１０００００重量部に対して、吸着剤を１〜１０００００重量部含むことが好ましく、１０〜１０００００重量部含むことがより好ましく、１００〜１０００００重量部含むことがさらに好ましい。
【００２０】
本発明における精製としては、吸着剤を添加後、組成物を放置する方法、吸着剤を添加後に組成物を攪拌する方法等があげられ、攪拌する方法が好ましい。放置する時間としては、１時間〜１００時間が好ましい。攪拌時間としては、１分〜１００時間が好ましい。攪拌は、室温で行っても、加熱しながら行ってもよい。
【００２１】
本発明における添加剤の除去は、フィルターを用いた濾過等により行うことができる。
【００２２】
吸着剤によって取り除かれる不純物は、フラーレン誘導体が酸化した化合物、フラーレン誘導体が側鎖にエステル基を有する場合には、エステル基が加水分解した化合物等が挙げられる。
【００２３】
本発明において、組成物がさらに電子供与性化合物を含んでいてもよい。前記電子供与性化合物は、低分子化合物であっても高分子化合物であってもよい。低分子化合物としては、フタロシアニン、金属フタロシアニン、ポルフィリン、金属ポルフィリン、オリゴチオフェン、テトラセン、ペンタセン、ルブレン等が挙げられる。高分子化合物としては、ポリビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリシラン及びその誘導体、側鎖又は主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリチエニレンビニレン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体等が挙げられる。精製により得られる組成物の塗布性の観点からは、高分子化合物が好ましい。
【００２４】
組成物が電子供与性化合物を含む場合、フラーレン誘導体の量が、電子供与性化合物１００重量部に対して、１０〜１０００重量部であることが好ましく、５０〜５００重量部であることがより好ましい。
【００２５】
＜有機光電変換素子＞
本発明の有機光電変換素子は、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、該電極間に本発明の組成物から形成される層を有する。
【００２６】
次に、有機光電変換素子の動作機構を説明する。透明又は半透明の電極から入射した光エネルギーが電子受容性化合物及び／又は電子供与性化合物で吸収され、電子とホールの結合した励起子を生成する。生成した励起子が移動して、電子受容性化合物と電子供与性化合物が隣接しているヘテロ接合界面に達すると界面でのそれぞれのＨＯＭＯエネルギー及びＬＵＭＯエネルギーの違いにより電子とホールが分離し、独立に動くことができる電荷（電子とホール）が発生する。発生した電荷は、それぞれ電極へ移動することにより外部へ電気エネルギー（電流）として取り出すことができる。
【００２７】
本発明の有機光電変換素子の具体的な例としては、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、該電極間に設けられる有機層として、本発明の組成物から形成される層を少なくとも一層有する有機光電変換素子が挙げられる。
【００２８】
また、本発明の有機光電変換素子には、少なくとも一方の電極と該素子中の有機層との間に付加的な層を設けてもよい。付加的な層としては、例えば、ホール又は電子を輸送する電荷輸送層が挙げられる。
【００２９】
本発明の組成物が電子供与性化合物を含まない場合、有機光電変換素子は、該組成物を用いて形成した層と電子供与性化合物を含む層を有していてもよい。また、該組成物に電子供与性化合物を添加した後に、有機光電変換素子に含まれる層を形成してもよい。電子供与性化合物としては、前述の化合物が挙げられる。
【００３０】
該組成物に電子供与性化合物を添加する場合、フラーレン誘導体の割合が、電子供与性化合物１００重量部に対して、１０〜１０００重量部であることが好ましく、５０〜５００重量部であることがより好ましい。
【００３１】
本発明の組成物から形成される有機層の厚さは、通常、１ｎｍ〜１００μｍであり、好ましくは２ｎｍ〜１０００ｎｍであり、より好ましくは５ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは２０ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００３２】
本発明の有機光電変換素子は、通常、基板上に形成される。この基板は、電極を形成し、有機物の層を形成する際に変化しないものであればよい。基板の材料としては、例えば、ガラス、プラスチック、高分子フィルム、シリコン等が挙げられる。不透明な基板の場合には、反対の電極（即ち、基板から遠い方の電極）が透明又は半透明であることが好ましい。
【００３３】
前記の透明又は半透明の電極材料としては、導電性の金属酸化物膜、半透明の金属薄膜等が挙げられる。具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、及びそれらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド（ＩＴＯ）、インジウム・亜鉛・オキサイド等からなる導電性材料を用いて作製された膜（ＮＥＳＡ等）や、金、白金、銀、銅等が用いられ、ＩＴＯ、インジウム・亜鉛・オキサイド、酸化スズが好ましい。電極の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法等が挙げられる。また、電極材料として、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体等の有機の透明導電膜を用いてもよい。さらに電極材料としては、金属、導電性高分子等を用いることができ、好ましくは一対の電極のうち一方の電極は仕事関数の小さい材料が好ましい。例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウム等の金属、及びそれらのうち２つ以上の合金、又はそれらのうち１つ以上と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫のうち１つ以上との合金、グラファイト又はグラファイト層間化合物等が用いられる。合金の例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金等が挙げられる。
【００３４】
付加的な層としてのバッファ層として用いられる材料としては、フッ化リチウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属のハロゲン化物、酸化物等を用いることができる。また、酸化チタン等無機半導体の微粒子を用いることもできる。
【００３５】
＜有機層の製造方法＞
前記有機層の製造方法は、例えば、本発明の組成物からの成膜による方法が挙げられる。
【００３６】
成膜には、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法、ノズルコート法、キャピラリーコート法等の塗布法を用いることができ、スピンコート法、フレキソ印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法が好ましい。
【００３７】
本発明の有機光電変換素子は、透明又は半透明の電極から太陽光等の光を照射することにより、電極間に光起電力が発生し、有機薄膜太陽電池として動作させることができる。有機薄膜太陽電池を複数集積することにより有機薄膜太陽電池モジュールとして用いることもできる。
【００３８】
また、電極間に電圧を印加した状態で、透明又は半透明の電極から光を照射することにより、光電流が流れ、有機光センサーとして動作させることができる。有機光センサーを複数集積することにより有機イメージセンサーとして用いることもできる。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明をさらに詳細に説明するために実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４０】
以下の実施例において、重合体の分子量は、ＧＰＣラボラトリー製ＧＰＣ（ＰＬ−ＧＰＣ２０００）により、ポリスチレン換算の数平均分子量を求めた。重合体を約１重量％の濃度となるようにｏ−ジクロロベンゼンに溶解させた。ＧＰＣの移動相はｏ−ジクロロベンゼンを用い、測定温度１４０℃で、１ｍＬ／分の流速で流した。カラムは、ＰＬＧＥＬ １０μｍ ＭＩＸＥＤ−Ｂ（ＰＬラボラトリー製）を３本直列で繋げた。
【００４１】
合成例１
（重合体１の合成）
アルゴン置換した２Ｌ四つ口フラスコに化合物Ａ（7.928g、16.72mmol）、化合物Ｂ（13.00g、17.60mmol）、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド（商品名：aliquat336、Aldrich製、CH3N[(CH2)7CH3]3Cl、density 0.884g/ml,25℃、trademark of Henkel Corporation）（4.979g）、およびトルエン405mlを入れ、撹拌しながら系内を30分間アルゴンバブリングした。ジクロロビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（II）（0.02g）を加え、105℃に昇温、撹拌しながら2mol／Lの炭酸ナトリウム水溶液42.2mlを滴下した。滴下終了後5時間反応させ、フェニルボロン酸（2.6g）とトルエン1.8mlを加えて105℃で16時間撹拌した。トルエン700mlおよび7.5％ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム三水和物水溶液200mlを加えて85℃で3時間撹拌した。水層を除去後、60℃のイオン交換水300mlで2回、60℃の3％酢酸300mlで1回、さらに60℃のイオン交換水300mlで3回洗浄した。有機層をセライト、アルミナ、シリカを充填したカラムに通し、熱トルエン800mlでカラムを洗浄した。溶液を700mlまで濃縮した後、2Lのメタノールに注加、再沈殿させた。重合体をろ過して回収し、500mlのメタノール、アセトン、メタノールで洗浄した。50℃で一晩真空乾燥することにより、下記式：
で表されるペンタチエニル−フルオレンコポリマー（以下、「重合体１」という） １２．２１ｇを得た。重合体１のポリスチレン換算の数平均分子量は５．４×１０4、重量平均分子量は１．１×１０5であった。
【００４２】
合成例２
（フラーレン誘導体の加水分解物とフラーレン誘導体との混合物（化合物Ｃ）の合成）
[７０]ＰＣＢＭ（アメリカンダイソース社製ＡＤＳ７１ＢＦＡ LOT番号：07G058E）５０ｍｇ（０．０５ｍｍｏｌ）にトルエン５ｍＬおよびテトラヒドロフラン５ｍＬを加え、３時間室温で撹拌して溶解させた。その後系内に２Ｍ 水酸化ナトリウム水溶液５ｍＬを加え、室温で１０時間撹拌した。
撹拌終了後、水酸化ナトリウム水溶液を除去して、１．７Ｍ 塩酸水溶液５ｍＬを加えて１２時間撹拌した。その後塩酸水溶液を除去後、再度同じ操作を繰り返した後、イオン交換水５ｍＬを加え洗浄、除去し、得られた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後ろ別し、濃縮することで、フラーレン誘導体の加水分解物とフラーレン誘導体との混合物を５０ｍｇ得た。これを化合物Ｃと呼ぶ。
【００４３】
実施例１
（組成物１の製造）
フラーレン誘導体として２５重量部の[７０]ＰＣＢＭ（アメリカンダイソース社製ＡＤＳ７１ＢＦＡ LOT番号：07G058E）と電子供与体化合物として５重量部の重合体１と溶媒として１０００重量部のｏ−ジクロロベンゼンとを混合した。その後、吸着剤として１０重量部のシリカゲル（和光純薬製 Wakogel Ｃ−３００ 粒径４５〜７５μｍ）を添加し、１２時間攪拌した。ついで、孔径１．０μｍのテフロン（登録商標）フィルターで吸着剤を濾過して除去し、組成物１を製造した。
【００４４】
実施例２
（組成物２の製造）
フラーレン誘導体として２２．５重量部の[７０]ＰＣＢＭ（アメリカンダイソース社製ＡＤＳ７１ＢＦＡ LOT番号：07G058E）と電子供与体化合物として５重量部の重合体１と溶媒として１０００重量部のｏ−ジクロロベンゼンと２．５重量部の化合物Ｃとを混合した。その後、吸着剤として１０重量部のシリカゲル（和光純薬製 Wakogel Ｃ−３００ 粒径４５〜７５μｍ）を添加し、１２時間攪拌した。ついで、孔径１．０μｍのテフロン（登録商標）フィルターで吸着剤を濾過して除去し、組成物２を製造した。
【００４５】
実施例３
（組成物３の製造）
フラーレン誘導体として１５重量部の[７０]ＰＣＢＭ（フロンティアカーボン社製Ｅ１１０ LOT番号：7A0170-D）と電子供与体化合物として５重量部の重合体１と溶媒として１０００重量部のｏ−ジクロロベンゼンとを混合した。その後、吸着剤として１０重量部のシリカゲル（和光純薬製 Wakogel Ｃ−３００ 粒径４５〜７５μｍ）を添加し、１２時間攪拌した。ついで、孔径１．０μmのテフロン（登録商標）フィルターで吸着剤を濾過して除去し、組成物３を製造した。
【００４６】
実施例４
（組成物４の製造）
フラーレン誘導体として１５重量部の[７０]ＰＣＢＭ（フロンティアカーボン社製Ｅ１１０ LOT番号：7A0170-D）と電子供与体化合物として５重量部の重合体１と溶媒として１０００重量部のｏ−ジクロロベンゼンとを混合した。その後、吸着剤として１０重量部のアルミナ（和光純薬製 活性アルミナ 粒径〜７５μｍ ｐＨ＝９〜１１）を添加し、１２時間攪拌した。ついで、孔径１．０μｍのテフロン（登録商標）フィルターで吸着剤を濾過して除去し、組成物４を製造した。
【００４７】
実施例５
（組成物５の製造）
フラーレン誘導体として１５重量部の[６０]ＰＣＢＭ（フロンティアカーボン社製Ｅ１００ LOT番号：7B084-A）と電子供与体化合物として５重量部の重合体１と溶媒として１０００重量部のｏ−ジクロロベンゼンとを混合した。その後、吸着剤として１０重量部のシリカゲル（和光純薬製 Wakogel Ｃ−３００ 粒径４５〜７５μｍ）を添加し、１２時間攪拌した。ついで、孔径１．０μmのテフロン（登録商標）フィルターで吸着剤を濾過して除去し、組成物５を製造した。
【００４８】
比較例１
（組成物６の製造）
フラーレン誘導体として２５重量部の[７０]ＰＣＢＭ（アメリカンダイソース社製ＡＤＳ７１ＢＦＡ LOT番号：07G058E）と電子供与体化合物として５重量部の重合体１と溶媒として１０００重量部のｏ−ジクロロベンゼンとを混合し、組成物６を製造した。
【００４９】
比較例２
（組成物７の製造）
フラーレン誘導体として２２．５重量部の[７０]ＰＣＢＭ（アメリカンダイソース社製ＡＤＳ７１ＢＦＡ LOT番号：07G058E）と電子供与体化合物として５重量部の重合体１と溶媒として１０００重量部のｏ−ジクロロベンゼンと２．５重量部の化合物Ｃとを混合し、組成物７を製造した。
【００５０】
比較例３
（組成物８の製造）
フラーレン誘導体として１５重量部の[７０]ＰＣＢＭ（フロンティアカーボン社製Ｅ１１０ LOT番号：7A0170-D）と電子供与体化合物として５重量部の重合体１と溶媒として１０００重量部のｏ−ジクロロベンゼンとを混合し、組成物８を製造した。
【００５１】
比較例４
（組成物９の製造）
フラーレン誘導体として１５重量部の[６０]ＰＣＢＭ（フロンティアカーボン社製Ｅ１００ LOT番号：7B084-A）と電子供与体化合物として５重量部の重合体１と溶媒として１０００重量部のｏ−ジクロロベンゼンとを混合し、組成物９を製造した。
【００５２】
実施例６
（有機薄膜太陽電池の作製、評価）
スパッタ法により150nmの厚みでＩＴＯ膜を付けたガラス基板をオゾンＵＶ処理して表面処理を行った。次に、前記組成物１を用い、スピンコートにより塗布し、有機薄膜太陽電池の活性層（膜厚約１８０nm（活性層膜厚は表１に示す））を得た。その後、真空中室温で６０分間乾燥を行った。その後、真空蒸着機によりフッ化リチウムを膜厚４ｎｍで蒸着し、次いでＡｌを膜厚100nmで蒸着した。蒸着のときの真空度は、すべて１〜９×１０-3Ｐａであった。また、得られた有機薄膜太陽電池の形状は、２ｍｍ×２ｍｍの正四角形であった。得られた有機薄膜太陽電池にソーラシミュレーター(分光計器製、商品名OTENTO-SUNII：AM1.5Gフィルター、放射照度100mW/cm2)を用いて一定の光を照射し、発生する電流と電圧を測定して光電変換効率を求めた。測定結果を表１に示す。
【００５３】
実施例７
（有機薄膜太陽電池の作製、評価）
組成物１にかえて、組成物２を用いた以外は実施例６と同様の方法で有機薄膜太陽電池を作製し、光電変換効率を測定した。測定結果を表１に示す。
【００５４】
実施例８
（有機薄膜太陽電池の作製、評価）
スパッタ法により150nmの厚みでＩＴＯ膜を付けたガラス基板をオゾンＵＶ処理して表面処理を行った。次に、前記組成物３を用い、スピンコートにより塗布し、有機薄膜太陽電池の活性層（膜厚約１００nm（活性層膜厚は表１に示す））を得た。その後、真空中室温で６０分間乾燥を行った。その後、真空蒸着機によりフッ化リチウムを４ｎｍ次いでＡｌを100nm蒸着した。蒸着のときの真空度は、すべて１〜９×１０-3Ｐａであった。また、得られた有機薄膜太陽電池の形状は、２ｍｍ×２ｍｍの正四角形であった。得られた有機薄膜太陽電池にソーラシミュレーター(分光計器製、商品名OTENTO-SUNII：AM1.5Gフィルター、放射照度100mW/cm2)を用いて一定の光を照射し、発生する電流と電圧を測定して光電変換効率を求めた。測定結果を表１に示す。
【００５５】
実施例９
（有機薄膜太陽電池の作製、評価）
組成物３にかえて、組成物４を用いた以外は実施例８と同様の方法で有機薄膜太陽電池を作製し、光電変換効率を測定した。測定結果を表１に示す。
【００５６】
実施例１０
（有機薄膜太陽電池の作製、評価）
組成物３にかえて、組成物５を用いた以外は実施例８と同様の方法で有機薄膜太陽電池を作製し、光電変換効率を測定した。測定結果を表１に示す。
【００５７】
比較例５
（有機薄膜太陽電池の作製、評価）
組成物１にかえて、組成物６を用いた以外は実施例６と同様の方法で有機薄膜太陽電池を作製し、光電変換効率を測定した。測定結果を表１に示す。
【００５８】
比較例６
（有機薄膜太陽電池の作製、評価）
組成物１にかえて、組成物７を用いた以外は実施例６と同様の方法で有機薄膜太陽電池を作製し、光電変換効率を測定した。測定結果を表１に示す。
【００５９】
比較例７
（有機薄膜太陽電池の作製、評価）
組成物３にかえて、組成物８を用いた以外は実施例８と同様の方法で有機薄膜太陽電池を作製し、光電変換効率を測定した。測定結果を表１に示す。
【００６０】
比較例８
（有機薄膜太陽電池の作製、評価）
組成物３にかえて、組成物９を用いた以外は実施例８と同様の方法で有機薄膜太陽電池を作製し、光電変換効率を測定した。測定結果を表１に示す。
【００６１】
実施例１１
（組成物１０の製造）
フラーレン誘導体として１５重量部の[７０]ＰＣＢＭ（アメリカンダイソース社製ＡＤＳ７１ＢＦＡ LOT番号：8C059E）と電子供与体化合物として５重量部の重合体１と溶媒として１０００重量部のｏ−ジクロロベンゼンとを混合した。その後、金属イオン吸着剤として１００重量部のイオン交換樹脂（オルガノ（株）製アンバーリスト１５ＪＳ−ＨＧ・ＤＲＹ）を添加し、１２時間攪拌した。ついで、孔径１．０μmのテフロン（登録商標）フィルターで吸着剤を濾過して除去し、組成物１０を製造した。
【００６２】
実施例１２
（有機薄膜太陽電池の作製、評価）
組成物３にかえて、組成物１０を用いた以外は実施例８と同様の方法で有機薄膜太陽電池を作製し、光電変換効率を測定した。測定結果を表１に示す。
【００６３】
比較例９
（組成物１１の製造）
フラーレン誘導体として１５重量部の[７０]ＰＣＢＭ（アメリカンダイソース社製ＡＤＳ７１ＢＦＡ LOT番号：8C059E）と電子供与体化合物として５重量部の重合体１と溶媒として１０００重量部のｏ−ジクロロベンゼンとを混合し、組成物１１を製造した。
【００６４】
比較例１０
（有機薄膜太陽電池の作製、評価）
組成物３にかえて、組成物１１を用いた以外は実施例８と同様の方法で有機薄膜太陽電池を作製し、光電変換効率を測定した。測定結果を表１に示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】
−評価−
表１からわかるように、シリカゲル、アルミナまたはイオン交換樹脂で吸着処理した組成物を用いて作製した有機光電変換素子は、吸着処理をしなかった組成物を用いて作製した有機光電変換素子よりも高い光電変換効率を示した。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラーレン誘導体と溶媒とを含む組成物に吸着剤を接触させることにより得られることを特徴とする組成物。
【請求項２】
フラーレン誘導体と溶媒とを含む組成物に吸着剤を添加し、前記組成物を精製後、前記吸着剤を除去することにより得られる請求項１記載の組成物。
【請求項３】
組成物がさらに電子供与性化合物を含む請求項１または２に記載の組成物。
【請求項４】
吸着剤が金属酸化物もしくはケイ素の酸化物である請求項１〜３のいずれかに記載の組成物。
【請求項５】
吸着剤が典型金属の酸化物である請求項４に記載の組成物。
【請求項６】
吸着剤がシリカゲルである請求項４に記載の組成物。
【請求項７】
吸着剤がアルミナである請求項４に記載の組成物。
【請求項８】
吸着剤がイオン交換樹脂である請求項４に記載の組成物。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の組成物から形成される層を有する有機光電変換素子。
【請求項１０】
フラーレン誘導体と溶媒とを含む組成物に吸着剤を添加し、前記組成物を精製後、前記吸着剤を除去する組成物の製造方法。
【請求項１】
フラーレン誘導体と溶媒とを含む組成物に吸着剤を接触させることにより得られることを特徴とする組成物。
【請求項２】
フラーレン誘導体と溶媒とを含む組成物に吸着剤を添加し、前記組成物を精製後、前記吸着剤を除去することにより得られる請求項１記載の組成物。
【請求項３】
組成物がさらに電子供与性化合物を含む請求項１または２に記載の組成物。
【請求項４】
吸着剤が金属酸化物もしくはケイ素の酸化物である請求項１〜３のいずれかに記載の組成物。
【請求項５】
吸着剤が典型金属の酸化物である請求項４に記載の組成物。
【請求項６】
吸着剤がシリカゲルである請求項４に記載の組成物。
【請求項７】
吸着剤がアルミナである請求項４に記載の組成物。
【請求項８】
吸着剤がイオン交換樹脂である請求項４に記載の組成物。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の組成物から形成される層を有する有機光電変換素子。
【請求項１０】
フラーレン誘導体と溶媒とを含む組成物に吸着剤を添加し、前記組成物を精製後、前記吸着剤を除去する組成物の製造方法。
【公開番号】特開２００９−１８８３７３（Ｐ２００９−１８８３７３Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０１６４６（Ｐ２００８−２０１６４６）
【出願日】平成２０年８月５日（２００８．８．５）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月５日（２００８．８．５）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
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