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公開番号2025149413
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-08
出願番号2024050056
出願日2024-03-26
発明の名称共役系重合体、電子供与性有機材料、光起電力素子用材料および光起電力素子
出願人国立大学法人広島大学
代理人個人,個人
主分類C08G 61/12 20060101AFI20251001BHJP(有機高分子化合物;その製造または化学的加工;それに基づく組成物)
要約【課題】薄膜化した際のπスタック距離の短い共役系重合体、電子供与性有機材料、光起電力素子用材料および光起電力素子を提供する。
【解決手段】共役系重合体は、式1で表される構造を有する。式1中、R¹は、アルキル基を表す。Arはアリーレン基またはヘテロアリーレン基を表す。mは0～10の整数を表す。nは重合度を示し、2以上1,000以下の範囲を表す。式1で表される共役系重合体は、薄膜においてπスタック距離が短くなり、高い結晶性を示す。よって、有機薄膜太陽電池等の光起電力素子として利用した場合、光電変換効率の向上が期待できる。
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【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
式１で表される構造を有する、
JPEG
2025149413000013.jpg
27
170
（式１中、Ｒ
１
は、アルキル基を表す。Ａｒはアリーレン基またはヘテロアリーレン基を表す。ｍは０～１０の整数を表す。ｎは重合度を示し、２以上１，０００以下の範囲を表す。）
ことを特徴とする共役系重合体。
続きを表示（約 310 文字）【請求項２】
請求項１に記載の共役系重合体を含む、
ことを特徴とする電子供与性有機材料。
【請求項３】
請求項２に記載の電子供与性有機材料および電子受容性有機材料を含む、
ことを特徴とする光起電力素子用材料。
【請求項４】
前記電子受容性有機材料が非フラーレン型の電子受容性有機材料を含む、
ことを特徴とする請求項３に記載の光起電力素子用材料。
【請求項５】
少なくとも陽極と陰極を有する光起電力素子であって、陽極と陰極の間に請求項３または４に記載の光起電力素子用材料を含む有機発電層を有する、
ことを特徴とする光起電力素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、共役系重合体、電子供与性有機材料、光起電力素子用材料および光起電力素子に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、循環型社会の実現に貢献するエネルギー源として大きな注目が集まっている。現在、太陽電池などの光起電力素子に用いられる半導体材料としては、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、化合物半導体などの無機物が使用されている。しかしながら、無機半導体を用いて製造される太陽電池は、製造コストが高いことが難点として挙げられる。コスト高の要因は、主として真空かつ高温下で半導体薄膜を形成するプロセスにある。そこで、製造プロセスの簡略化が期待される半導体材料として、共役系高分子や有機結晶などの有機半導体や有機色素を用いた有機太陽電池が開発されている。このような有機太陽電池においては、半導体材料層を塗布法で作製することが可能なため、製造プロセスを大幅に簡略化することができる。
【０００３】
有機太陽電池の光電変換効率を向上させる一つの方法として、電子供与性有機材料（ｐ型有機半導体）と電子受容性有機材料（ｎ型有機半導体）を混合し、光電変換に寄与する接合面をバルクヘテロ接合型とした発電層が報告されている。
【０００４】
有機太陽電池の光電変換効率をさらに向上させるためには、太陽電池の素子特性の一つである開放電圧（Ｖ
ｏｃ
）を高めることができる電子供与性有機材料が望まれる。開放電圧を高めるためには、電子供与性有機材料は深いＨＯＭＯ（ＨｉｇｈｅｓｔＯｃｃｕｐｉｅｄＭｏｌｅｃｕｌａｒＯｒｂｉｔａｌ、最高被占有分子軌道）準位を有することが必要になる。このような深いＨＯＭＯ準位を有する電子供与性有機材料として、例えば、窒素原子や硫黄原子をπ共役系に組み込んで縮環させたベンゾビスチアゾール骨格を有する共役重合体が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２３－０３１２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これまで種々の電子供与性有機材料が開発されているものの、材料開発は未だ発展途上にある。光電変換効率を向上させる一つの手段として、薄膜化した際のπスタック距離を短くすることが挙げられる。
【０００７】
本発明は、上記事項に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、薄膜化した際のπスタック距離の短い共役系重合体、電子供与性有機材料、光起電力素子用材料および光起電力素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の観点に係る共役系重合体は、
式１で表される構造を有する、
JPEG
2025149413000002.jpg
27
170
（式１中、Ｒ
１
は、アルキル基を表す。Ａｒはアリーレン基またはヘテロアリーレン基を表す。ｍは０～１０の整数を表す。ｎは重合度を示し、２以上１，０００以下の範囲を表す。）
ことを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２の観点に係る電子供与性有機材料は、
本発明の第１の観点に係る共役系重合体を含む、
ことを特徴とする。
【００１０】
本発明の第３の観点に係る光起電力素子用材料は、
本発明の第２の観点に係る電子供与性有機材料および電子受容性有機材料を含む、
ことを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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