油墨组合物和使用该油墨组合物的光电转换元件的制作方法

本发明涉及油墨组合物和使用其的光电转换元件。

背景技术：

1、光电转换元件是从例如节能、降低二氧化碳排放量的观点出发极其有用的器件，受到了人们的关注。

2、光电转换元件是指至少具备由阳极和阴极构成的一对电极、以及设置于该一对电极间的活性层的元件。光电转换元件中，使上述一对电极中的至少一个电极由透明或半透明的材料构成，使光从设为透明或半透明的电极侧入射至活性层。通过入射到活性层的光的能量(hν)，在活性层中生成电荷(空穴和电子)，所生成的空穴向阳极移动，电子向阴极移动。然后，到达了阳极和阴极的电荷被取出到元件的外部。

3、近年来，在活性层中包含有机半导体材料的有机光电转换元件由于轻量且容易大面积化等特征，正在研究各种应用。并且，对于有机光电转换元件，要求特性的进一步提高。因此，开发并报道了各种有机半导体材料。

4、另外，有机光电转换元件的活性层通过涂布包含有机半导体材料的油墨组合物并使其干燥而形成。研究了通过在这样的油墨组合物中加入添加物(第2溶剂)来控制活性层内的结构，得到高光电转换特性的方法。例如，在非专利文献1中报道了，在n型半导体材料中使用了富勒烯衍生物的活性层中，通过加入1,8-二碘辛烷(dio)作为与主溶剂(第1溶剂)相比沸点高、选择性地溶解富勒烯衍生物的添加物，从而光电转换特性提高。此外，相同的技术也适用于使用非富勒烯化合物(nfa)作为n型半导体材料的活性层。(例如参照非专利文献2。)。

5、现有技术文献

6、非专利文献

7、非专利文献1：j.am.chem.soc,2008,130,3619-3623

8、非专利文献2：j.mater.chem.a,2020,8,23628-23636

技术实现思路

1、发明要解决的课题

2、非富勒烯化合物可以根据分子设计来调整吸收波长范围，最近也报道了多个在近红外区域具有吸收的非富勒烯化合物，作为能够应对近红外线的化合物而备受关注。然而，关于作为包含非富勒烯化合物的光检测元件的光电转换元件中所要求的特性，还很难说是充分的。

3、因此，要求能够进一步提高光电转换元件的特性的方法。

4、用于解决课题的手段

5、本发明人为了解决上述课题而进行了深入研究，结果发现，特别是通过组合规定的溶剂来制造光电转换元件，能够解决上述课题，从而完成了本发明。

6、因此，本发明提供下述〔1〕～〔12〕。

7、〔1〕一种油墨组合物，其包含：

8、半导体材料，其包含至少1种p型半导体材料和至少1种n型半导体材料；以及

9、2种以上的溶剂，其包含第1溶剂和具有比该第1溶剂的沸点高的沸点的第2溶剂，

10、上述p型半导体材料和上述n型半导体材料中的任一者为下述式(i)所示的非富勒烯化合物，

11、包含将下述式(i)所示的非富勒烯化合物中的a1与b1的键切断而形成的末端用氢原子封端的b1的化合物的汉森溶解度参数的极性项p(b1)(mpa0.5)与上述第2溶剂的汉森溶解度参数的极性项p(s2)(mpa0.5)满足下述式(iii)所示的条件。

12、a1-b1-(a1)n    (i)

13、|p(b1)-p(s2)|＞3.2(mpa0.5)(iii)

14、(式(i)中，

15、a1表示吸电子性基团，

16、b1表示包含1个以上的结构单元且构成π共轭体系的基团，

17、n为0或1，在n为1时，所存在的2个a1可以相同也可以不同，

18、包含将a1与b1的键切断而形成的末端用氢原子封端的a1的化合物和包含b1的化合物满足下述式(ii)所示的条件。

19、ehomo(b1)-ehomo(a1)＞2.0(ev)(ii)

20、(式(ii)中，

21、ehomo(b1)(ev)表示包含将a1与b1的键切断而形成的末端用氢原子封端的b1的化合物的最高占据轨道的能级的值，

22、ehomo(a1)(ev)表示包含将a1与b1的键切断而形成的末端用氢原子封端的a1的化合物的最高占据轨道的能级的值。))

23、〔2〕根据〔1〕中记载的油墨组合物，其中，上述第2溶剂是具有比上述第1溶剂的沸点高30℃以上的沸点的溶剂。

24、〔3〕根据〔1〕或〔2〕中记载的油墨组合物，其中，上述第2溶剂为醚溶剂、芳香族烃溶剂、酮溶剂或酯溶剂。

25、〔4〕根据〔1〕～〔3〕中任一项记载的油墨组合物，其中，上述式(i)所示的非富勒烯化合物为n型半导体材料。

26、〔5〕根据〔1〕～〔4〕中任一项记载的油墨组合物，其中，上述式(i)中，作为b1中所含的上述1个以上的结构单元中的至少1个的第1结构单元为下述式(iv)所示的结构单元，且该第1结构单元以外的剩余的第2结构单元为包含不饱和键的2价基团、2价芳香族碳环基或2价芳香族杂环基，在上述第1结构单元存在2个以上的情况下，所存在的2个以上的第1结构单元可以相同也可以不同，在上述第2结构单元存在2个以上的情况下，所存在的2个以上的第2结构单元可以相同也可以不同。

27、[化学式1]

28、

29、(式(iv)中，

30、ar1和ar2各自独立地表示可以具有取代基的芳香族碳环或可以具有取代基的芳香族杂环，

31、y表示直接键合、-c(＝o)-所示的基团或氧原子，

32、r各自独立地表示：

33、氢原子、

34、卤素原子、

35、可以具有取代基的烷基、

36、可以具有取代基的环烷基、

37、可以具有取代基的芳基、

38、可以具有取代基的烷氧基、

39、可以具有取代基的环烷氧基、

40、可以具有取代基的芳氧基、

41、可以具有取代基的烷硫基、

42、可以具有取代基的环烷硫基、

43、可以具有取代基的芳硫基、

44、可以具有取代基的1价杂环基、

45、可以具有取代基的取代氨基、

46、可以具有取代基的酰基、

47、可以具有取代基的亚胺残基、

48、可以具有取代基的酰胺基、

49、可以具有取代基的酰亚胺基、

50、可以具有取代基的取代氧基羰基、

51、可以具有取代基的烯基、

52、可以具有取代基的环烯基、

53、可以具有取代基的炔基、

54、可以具有取代基的环炔基、

55、氰基、

56、硝基、

57、-c(＝o)-ra所示的基团、或

58、-so2-rb所示的基团，

59、ra和rb各自独立地表示：

60、氢原子、

61、可以具有取代基的烷基、

62、可以具有取代基的芳基、

63、可以具有取代基的烷氧基、

64、可以具有取代基的芳氧基、或

65、可以具有取代基的1价杂环基。

66、所存在的多个r彼此可以相同也可以不同。)

67、〔6〕根据〔5〕中记载的油墨组合物，其中，上述第1结构单元为下述式(v)所示的结构单元。

68、[化学式2]

69、

70、(式(v)中，

71、y和r如上文所定义，

72、x1和x2各自独立地表示硫原子或氧原子，

73、z1和z2各自独立地表示＝c(r)-所示的基团或氮原子。)

74、〔7〕根据〔6〕中记载的油墨组合物，其中，上述第1结构单元为下述式(v-1)所示的结构单元。

75、[化学式3]

76、

77、(式(v-1)中，

78、y表示-c(＝o)-所示的基团或氧原子，r各自独立地表示：

79、氢原子、

80、卤素原子、

81、可以具有取代基的烷基、可以具有取代基的环烷基、可以具有取代基的芳基、可以具有取代基的烷氧基、可以具有取代基的环烷氧基、可以具有取代基的芳氧基、可以具有取代基的烷硫基、可以具有取代基的环烷硫基、可以具有取代基的芳硫基、可以具有取代基的1价杂环基、可以具有取代基的取代氨基、可以具有取代基的酰基、可以具有取代基的亚胺残基、可以具有取代基的酰胺基、可以具有取代基的酰亚胺基、可以具有取代基的取代氧基羰基、可以具有取代基的烯基、可以具有取代基的环烯基、可以具有取代基的炔基、可以具有取代基的环炔基、氰基、

82、硝基、

83、-c(＝o)-ra所示的基团、或-so2-rb所示的基团，

84、ra和rb各自独立地表示：

85、氢原子、

86、可以具有取代基的烷基、

87、可以具有取代基的芳基、

88、可以具有取代基的烷氧基、

89、可以具有取代基的芳氧基、或

90、可以具有取代基的1价杂环基。

91、所存在的多个r可以相同也可以不同。)

92、〔8〕根据〔6〕或〔7〕中记载的油墨组合物，其中，b1为具有选自下述式(vii-1)～式(vii-16)所示的结构中的任1种结构的2价基团。

93、-cu1- (vii-1)

94、-cu1-cu1- (vii-2)

95、-cu1-cu2- (vii-3)

96、-cu1-cu1-cu1- (vii-4)

97、-cu1-cu2-cu1- (vii-5)

98、-cu1-cu1-cu2- (vii-6)

99、-cu1-cu2-cu2- (vii-7)

100、-cu2-cu1-cu2- (vii-8)

101、-cu1-cu1-cu1-cu1- (vii-9)

102、-cu1-cu1-cu1-cu2- (vii-10)

103、-cu1-cu1-cu2-cu1- (vii-11)

104、-cu1-cu1-cu2-cu2- (vii-12)

105、-cu1-cu2-cu1-cu2- (vii-13)

106、-cu1-cu2-cu2-cu1- (vii-14)

107、-cu1-cu2-cu2-cu2- (vii-15)

108、-cu2-cu1-cu2-cu2- (vii-16)

109、(式(vii-1)～式(vii-16)中，

110、cu1表示上述第1结构单元，

111、cu2表示上述第2结构单元。

112、在cu1存在2个以上的情况下，所存在的2个以上的cu1可以相同也可以不同，在cu2存在2个以上的情况下，所存在的2个以上的cu2可以相同也可以不同。)

113、〔9〕根据〔1〕～〔8〕中任一项记载的油墨组合物，其中，上述p型半导体材料为共轭高分子化合物。

114、〔10〕一种固化膜，其是使〔1〕～〔9〕中任一项记载的油墨组合物固化而成的。

115、〔11〕一种光电转换元件，其包含第1电极、第2电极、以及设置于该第1电极和第2电极之间的活性层，该活性层为〔10〕中记载的固化膜。

116、〔12〕根据〔11〕中记载的光电转换元件，其为光检测元件。

117、发明效果

118、根据本发明，通过在光电转换元件的制造方法中组合使用规定的溶剂，能够提供特性进一步提高的光电转换元件。