ホーム > 特許ランキング > ＮＡＮＯ－Ｃ， ＩＮＣ．
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-02-09
(54)【発明の名称】フラーレン誘導体ブレンド、その製造方法及び使用
(51)【国際特許分類】
H01L 51/46 20060101AFI20220202BHJP
【ＦＩ】
H01L31/04 154F
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021534646
(86)(22)【出願日】2019-12-17
(85)【翻訳文提出日】2021-08-13
(86)【国際出願番号】 US2019066879
(87)【国際公開番号】W WO2020131887
(87)【国際公開日】2020-06-25
(31)【優先権主張番号】62/780,569
(32)【優先日】2018-12-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】512037705
【氏名又は名称】ナノ－シー インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＮＡＮＯ－Ｃ， ＩＮＣ．
(74)【代理人】
【識別番号】100106518
【弁理士】
【氏名又は名称】松谷 道子
(74)【代理人】
【識別番号】100122297
【弁理士】
【氏名又は名称】西下 正石
(72)【発明者】
【氏名】リヒター，ヘニング
(72)【発明者】
【氏名】ジャクソン，エドワード エイ
【テーマコード（参考）】
5F151
【Ｆターム（参考）】
5F151AA11
5F151BA11
5F151DA03
5F151DA07
5F151FA04
5F151FA06
5F151GA03
(57)【要約】
本明細書には、フラーレン誘導体ブレンドが記載される。該ブレンドは、例えば有機光起電力デバイスのようなエレクトロニクスの用途において有用である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１のフラーレン誘導体；及び第２のフラーレン誘導体；
を含む、組成物であって、
前記第１及び前記第２のフラーレン誘導体が異なるタイプのものであり；及び
前記第１のフラーレン誘導体と前記第２のフラーレン誘導体との比が、約９７：３と約６０：４０との間である、
組成物。
【請求項2】
前記第１のフラーレン誘導体がメタノフラーレンである、請求項１に記載の組成物。
【請求項3】
前記第１のフラーレンがディールス・アルダー付加体である、請求項１に記載の組成物。
【請求項4】
前記第２のフラーレン誘導体がディールス・アルダー付加体である、請求項１又は２のいずれかに記載の組成物。
【請求項5】
前記第２のフラーレン誘導体がメタノフラーレンである、請求項１又は３のいずれかに記載の組成物。
【請求項6】
前記第１のフラーレン誘導体がディールス・アルダー付加体であり、前記第２のフラーレン誘導体がメタノフラーレンである、請求項１に記載の組成物。
【請求項7】
前記第１のフラーレン誘導体がメタノフラーレンであり、前記第２のフラーレン誘導体がディールス・アルダー付加体である、請求項１に記載の組成物。
【請求項8】
前記第１のフラーレン誘導体がＣ６０系フラーレン誘導体であり、前記第２のフラーレン誘導体がＣ７０系フラーレン誘導体である、請求項１に記載の組成物。
【請求項9】
前記第１のフラーレン誘導体がＣ７０系フラーレン誘導体であり、前記第２のフラーレン誘導体がＣ６０系フラーレン誘導体である、請求項１に記載の組成物。
【請求項10】
前記第１のフラーレン誘導体及び前記第２のフラーレン誘導体が、Ｃ６０系フラーレン誘導体である、請求項１に記載の組成物。
【請求項11】
前記第１のフラーレン誘導体及び前記第２のフラーレン誘導体が、Ｃ７０系フラーレン誘導体である、請求項１に記載の組成物。
【請求項12】
前記第１のフラーレン誘導体と前記第２のフラーレン誘導体との比が、約９７：３と約７０：３０との間である、請求項１～１１のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項13】
前記第１のフラーレン誘導体と前記第２のフラーレン誘導体との比が、約９５：５と約７０：３０との間である、請求項１～１２のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項14】
前記第１のフラーレン誘導体と前記第２のフラーレン誘導体との比が、約９２：８と約７０：３０との間である、請求項１～１３のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項15】
前記第１のフラーレン誘導体と前記第２のフラーレン誘導体との比が、約９７：３と約７５：２５との間である、請求項１～１１のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項16】
前記第１のフラーレン誘導体と前記第２のフラーレン誘導体との比が、約９５：５である、請求項１～１２のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項17】
前記第１のフラーレン誘導体と前記第２のフラーレン誘導体との比が約９０：１０である、請求項１～１２のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項18】
前記第１のフラーレン誘導体と前記第２のフラーレン誘導体との比が約８５：１５である、請求項１～１２のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項19】
前記第１のフラーレン誘導体と前記第２のフラーレン誘導体との比が約７５：２５である、請求項１～１２のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項20】
第３のフラーレン誘導体をさらに含む、請求項１～１９のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項21】
非フラーレンアクセプターをさらに含む、請求項１～１９のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項22】
量子ドットをさらに含む、請求項１～１９及び２１のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項23】
前記メタノフラーレンが、フェニル－Ｃ６１－酪酸－メチル－エステル（［６０］ＰＣＢＭ）、チオフェニル－Ｃ６１－酪酸－メチル－エステル（［６０］ＴｈＣＢＭ）、［７０］ＰＣＢＭ、フェニル－Ｃ６１－酪酸－ヘキシル－エステル（［６０］ＰＣＢＣ６）、フェニル－Ｃ７１－酪酸－ヘキシル－エステル（［７０］ＰＣＢＣ６）、及び他の［６、６］－フェニルＣ６１酪酸又は［６、６］－フェニルＣ７１酪酸誘導体からなる群から選択される、請求項１～２２のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項24】
ディールス・アルダー付加体が、任意に置換されたインデン、ｎ－ヘキシルエステル、α－置換ｏ－キノジメタン、及び３－（１－イジニル）プロピオン酸のエステルからなる群から選択される、請求項１～２２のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項25】
前記第１のフラーレン誘導体が［６０］ＰＣＢＭ又は［７０］ＰＣＢＭであり、前記第２のフラーレン誘導体がディールス・アルダーインデン付加体、α－置換ｏ－キノジメタン付加体又は３－（１－インデニル）プロピオン酸のエステルである、請求項１に記載の組成物。
【請求項26】
前記第１のフラーレン誘導体が［６０］ＰＣＢＭであり、前記第２のフラーレン誘導体が以下の化合物である、組成物。【化1】
【請求項27】
半導体ポリマーをさらに含む、請求項１～２６のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項28】
前記導体ポリマーが、ポリ（３－ヘキシルチオフェン）、（ポリ［２－３，７－ジメチルオクチルオキシ）－５－メチルオキシ］－パラフェニレンビニレン）（ＭＤＭＯ－ＰＰＶ）、カルバゾール系コポリマー、ジケトピロロピロール（ＤＰＰ）系コポリマー、シクロペンタジチオフェン系コポリマー、及びいくつかの液晶を含有する低分子（例えば、官能化ヘキサベンゾンコロネン）、ペンタセン誘導体、オリゴチオフェン、トリフェニルアミン、官能化アントラジチオフェン、例えばチオフェン－及びインドリン系由来の多数の従来の低分子量着色剤、からなる群から選択される、請求項２７に記載の組成物。
【請求項29】
請求項１～２８のいずれか一項に記載の組成物を含む、ＯＰＶデバイス。
【請求項30】
前記デバイスが、２種のフラーレン誘導体を含まないＯＰＶデバイスに比べて、熱安定性が向上している、請求項２９に記載のＯＰＶデバイス。
【請求項31】
前記デバイスが、２種のフラーレン誘導体を含まないＯＰＶデバイスに比べて、空気下で１２０℃まで加熱した場合の熱安定性が向上している、請求項２９に記載のＯＰＶデバイス。
【請求項32】
前記デバイスが、２種のフラーレン誘導体を含まないＯＰＶデバイスに比べて、１太陽強度の照射を受けた場合の安定性が向上している、請求項２９に記載のＯＰＶデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本特許出願は、２０１８年１２月１７日に出願された、米国特許出願第６２／７８０，５６９号の先の出願日の利益を主張し、その内容は、その全体が参照により本明細書に援用される。
【0002】
＜参照による援用＞
本明細書に記載されるすべての刊行物、特許出願、特許、及び他の参考文献は、その全体が参照により援用される。本明細書で参照される特許文献及び科学文献によって、当業者は利用可能な知識を確立する。本明細書に引用される発行された特許、出願、及び他の刊行物は、それぞれが、参照により援用されることが明確かつ個別に示されているのと同程度に、参照により本明細書に援用される。矛盾している場合、本開示が優先する。
本明細書に記載されるすべての刊行物、特許出願、特許、及び他の参考文献は、その全体が参照により援用される。本明細書で参照される特許文献及び科学文献によって、当業者は利用可能な知識を確立する。本明細書に引用される発行された特許、出願、及び他の刊行物は、それぞれが、参照により援用されることが明確かつ個別に示されているのと同程度に、参照により本明細書に援用される。矛盾している場合、本開示が優先する。
【0003】
本出願は、概して材料に関する。より詳細には、本出願は、フラーレンブレンド及びフラーレンブレンドを含む光起電力デバイスに関する。
【背景技術】
【0004】
液体処理バルクヘテロ接合に基づく有機光起電力デバイス（ＯＰＶｓ）は、ますます増える用途に使用されるという大きな可能性を有し、低重量、柔軟性、又は（例えば、屋内環境発電のための）限られた照射レベルにおける発電能力が要求される。しかしながら、広範囲での導入においては、デバイス寿命の間中、大部分が安定に存続する、十分に高い電力変換効率（ＰＣＥ）が好ましい。過去数年にわたって、太陽光をより効率よく吸収し、励起子を効率よく形成し、それに続いて電極に電荷を輸送する、新しい種類の低バンドギャップポリマーの開発が大きく進展している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、電子ドナー材料として、そのようなポリマーを使用するデバイスにおける初期のＰＣＥは、多くの場合に著しく増加しているが、例えば、光照射（ｌｉｇｈｔ ｓｏａｋｉｎｇｓ）実験によって評価される安定性は、多くの場合に期待外れであった。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のある態様において、第１のフラーレン誘導体と第２のフラーレン誘導体とを含む、組成物であって、前記第１及び前記第２のフラーレン誘導体が異なるタイプのものであり；前記第１のフラーレン誘導体と前記第２のフラーレン誘導体との比が、約９７：３と約６０：４０との間である、組成物が提供される。
【0007】
いくつかの実施形態において、第１のフラーレン誘導体はメタノフラーレンである。
【0008】
いくつかの実施形態において、第１のフラーレンはディールス・アルダー付加体である。
【0009】
いくつかの実施形態において、第２のフラーレン誘導体はディールス・アルダー付加体である。
【0010】
いくつかの実施形態において、第２のフラーレン誘導体はメタノフラーレンである。
【0011】
いくつかの実施形態において、第１のフラーレン誘導体はディールス・アルダー付加体であり、第２のフラーレン誘導体はメタノフラーレンである。
【0012】
いくつかの実施形態において、第１のフラーレン誘導体はメタノフラーレンであり、第２のフラーレン誘導体はディールス・アルダー付加体である。
【0013】
いくつかの実施形態において、第１のフラーレン誘導体はＣ６０系フラーレン誘導体であり、第２のフラーレン誘導体はＣ７０系フラーレン誘導体である。
【0014】
いくつかの実施形態において、第１のフラーレン誘導体はＣ７０系フラーレン誘導体であり、第２のフラーレン誘導体はＣ６０系フラーレン誘導体である。
【0015】
いくつかの実施形態において、第１のフラーレン誘導体及び第２のフラーレン誘導体は、Ｃ６０系フラーレン誘導体である。
【0016】
いくつかの実施形態において、第１のフラーレン誘導体及び第２のフラーレン誘導体は、Ｃ７０系フラーレン誘導体である。
【0017】
いくつかの実施形態において、第１のフラーレン誘導体と第２のフラーレン誘導体との比は、約９７：３と約７０：３０との間である。
【0018】
いくつかの実施形態において、第１のフラーレン誘導体と第２のフラーレン誘導体との比は、約９５：５と約７０：３０との間である。
【0019】
いくつかの実施形態において、第１のフラーレン誘導体と第２のフラーレン誘導体との比は、約９２：８と約７０：３０との間である。
【0020】
いくつかの実施形態において、第１のフラーレン誘導体と第２のフラーレン誘導体との比は、約９７：３と約７５：２５との間である。
【0021】
いくつかの実施形態において、第１のフラーレン誘導体と第２のフラーレン誘導体との比は、約９５：５である。
【0022】
いくつかの実施形態において、第１のフラーレン誘導体と第２のフラーレン誘導体との比は、約９０：１０である。
【0023】
いくつかの実施形態において、第１のフラーレン誘導体と第２のフラーレン誘導体との比は、約８５：１５である。
【0024】
いくつかの実施形態において、第１のフラーレン誘導体と第２のフラーレン誘導体との比は、約７５：２５である。
【0025】
いくつかの実施形態において、組成物は、第３のフラーレン誘導体をさらに含む。
【0026】
いくつかの実施形態において、組成物は、電子アクセプターとして機能する非フラーレン材料をさらに含む。
【0027】
いくつかの実施形態において、非フラーレン材料は、量子ドットを含む。
【0028】
いくつかの実施形態において、非フラーレン材料は、光吸収後に光子を放出する。放出された光子は、例えばドナー材料によって、活性層において吸収され、励起子を形成し、それによってさらなる電荷輸送を生成し得る。
【0029】
いくつかの実施形態において、メタノフラーレンは、フェニル－Ｃ６１－酪酸－メチル－エステル（［６０］ＰＣＢＭ）、チオフェニル－Ｃ６１－酪酸－メチル－エステル（［６０］ＴｈＣＢＭ）、［７０］ＰＣＢＭ、フェニル－Ｃ６１－酪酸－ヘキシル－エステル（［６０］ＰＣＢＣ６）、フェニル－Ｃ７１－酪酸－ヘキシル－エステル（［７０］ＰＣＢＣ６）及び他の［６、６］－フェニルＣ６１酪酸又は［６、６］－フェニルＣ７１酪酸誘導体からなる群から選択される。
【0030】
いくつかの実施形態において、ディールス・アルダー付加体は、任意に置換されたインデン、ｎ－ヘキシルエステル、α－置換ｏ－キノジメタン、及び３－（１－イジニル（ｉｄｙｎｙｌ））プロピオン酸のエステルからなる群から選択される。
【0031】
いくつかの実施形態において、第１のフラーレン誘導体は、［６０］ＰＣＢＭ又は［７０］ＰＣＢＭであり、第２のフラーレン誘導体は、ディールス・アルダーインデン付加体、α－置換ｏ－キノジメタン付加体又は３－（１－インデニル）プロピオン酸のエステルである。
【0032】
いくつかの実施形態において、第１のフラーレン誘導体は、［６０］ＰＣＢＭであり、第２のフラーレン誘導体は、以下の化合物である。
【0033】
【化1】
【0034】
いくつかの実施態様において、組成物は、半導体ポリマーをさらに含む。
【0035】
いくつかの実施形態において、半導体ポリマーは、ポリ（３－ヘキシルチオフェン）、（ポリ［２－３，７－ジメチルオクチルオキシ）－５－メチルオキシ］－パラフェニレンビニレン）（ＭＤＭＯ－ＰＰＶ）、カルバゾール系コポリマー、ジケトピロロピロール（ＤＰＰ）系コポリマー、シクロペンタジチオフェン系コポリマー、及びいくつかの液晶を含有する低分子（例えば、官能化ヘキサベンゾンコロネン）、ペンタセン誘導体、オリゴチオフェン、トリフェニルアミン、官能化アントラジチオフェン、及び例えばチオフェン－及びインドリン系由来の多数の従来の低分子量着色剤、からなる群から選択される。
【0036】
本発明の第２の態様において、第１のフラーレン誘導体と第２のフラーレン誘導体とを含む、組成物であって、前記第１及び前記第２のフラーレン誘導体が異なるタイプのものであり；前記第１のフラーレン誘導体と前記第２のフラーレン誘導体との比が、約９７：３と約６０：４０との間である、組成物を含む、有機光起電力デバイスが提供される。
【0037】
いくつかの実施形態において、デバイスは、２種のフラーレン誘導体を含まないＯＰＶデバイスに比べて、安定性が向上している。いくつかの実施形態において、デバイスは、異なるタイプの２種のフラーレン誘導体を含まないＯＰＶデバイスに比べて、安定性が向上している。
【0038】
いくつかの実施形態において、デバイスは、２種のフラーレン誘導体を含まないＯＰＶデバイスに比べて、空気下で１２０℃まで加熱した場合の熱安定性が向上している。
【0039】
いくつかの実施形態において、デバイスは、２種のフラーレン誘導体を含まないＯＰＶデバイスに比べて、１太陽強度の照射を受けた場合の安定性が向上している。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【0041】
【0042】
【0043】
【0044】
【0045】
【0046】
【0047】
【0048】
【0049】
【0050】
【0051】
【0052】
【発明を実施するための形態】
【0053】
電子ドナー材料として低バンドギャップポリマーを用いるデバイスの初期ＰＣＥは、増加している；しかしながら、例えば、光照射実験などによって評価されるような安定性は、しばしば期待外れであった。（通常、短絡電流、Ｊｓｃの減少によって駆動される）経時的なＰＣＥの減少をなくす、又は少なくとも最小にする戦略としては、電子アクセプター材料としてＣ７０誘導体を使用することが挙げられる。しかしながら、産業段階においてＣ７０誘導体を使用することは、Ｃ６０誘導体と比較して約１０倍高い、Ｃ７０誘導体の価格を考慮すると、少なくとも現段階では経済的に実現可能ではない。さらに、電子トラップが存在するために性能が著しく低下する、電子アクセプター材料のいくつかのブレンドが報告されている（Ｌｅｎｅｓらの、Ａｄｖ．Ｆｕｎｔ．Ｍａｔｅｒ．２００９、１９、３００２－３００７；Ｃｏｗａｎらの、Ａｄｖ．Ｆｕｎｔ．Ｍａｔｅｒ．２０１１、２１、３０８３－３０９２；それぞれ、その全体が参照により本明細書に援用される）。ブレンドされたアクセプターの官能基化における違いは、異なる電子構造、特にＬＵＭＯ準位をもたらし、電子トラップと全体的な性能の低下とを産み出す。官能基化における違いは、デバイスの安定性を低下させ得る、望ましくないモルフォロジーをもたらし得る。官能基化における違いは、望ましくないモルフォロジーを改善しないまま、デバイスの期待外れの安定性を維持し得る。ブレンドを使用し、安定性が向上した高性能デバイスは、予想されていない。
【0054】
有機光起電力デバイス、その製造方法及び使用が、本明細書に記載されている。デバイスは、電子アクセプター材料としてフラーレン誘導体を含む。
【0055】
本発明のある態様において、電子アクセプター材料のブレンドは、バルクヘテロ接合（ＢＨＪ）に基づくデバイスにおいて使用され、ここで、少なくとも２種の電子アクセプターが、異なるタイプの、すなわち、同じ付加基をもっていない、フラーレン誘導体である。２種の成分の適切な比において、そのようなブレンドを使用することは、同様の低バンドギャップ電子ドナーポリマーと、電子アクセプター材料として純粋な［６０］ＰＣＢＭ又は［７０］ＰＣＢＭと、をもつ、ＢＨＪと同様の初期ＰＣＥをもたらすだけではない。このブレンドはまた、有機光起電力（ＯＰＶ）デバイスに望ましい光照射条件下における安定性を著しく向上させる。
【0056】
従来、ＯＰＶの用途においては、純粋なフラーレン又はフラーレン誘導体の組成物が好まれていた。Ｃ６０及びＣ７０フラーレンは、異なるＬＵＭＯ準位を含有する、異なる電子構造を有する（Ｙａｎｇらの、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１９９５，１１７，７８０１－７８０４；その全体が参照により本明細書に援用される）。同様に、異なるタイプのフラーレン誘導体は、異なる電子構造を有する。フラーレンブレンドは、これらの異なる電子構造が電子をトラップし、電子正孔対の再結合に寄与するエネルギートラップをもたらすため、望ましくなかった。電子正孔対の再結合は、短絡電流を制限する。さらに、フラーレン誘導体のブレンドは、ポリマー－アクセプターブレンドの無秩序性を増加させ、これは、さらに電子移動度とエネルギー変換効率とを低下させ得る。驚くべきことに、異なるタイプのフラーレン誘導体の適切な比をもつブレンドは、純粋なフラーレンの組成物と同様又はそれよりも大きい初期ＰＣＥを有し、同時に向上した安定性をも有する。
【0057】
＜フラーレン誘導体＞
フラーレン誘導体としては、例えば、メタノフラーレン、プラトーフラーレン誘導体、ビンゲルフラーレン誘導体、ジアゾリンフラーレン誘導体、アザフラロイド、ケトラクタム、及びディールス・アルダーフラーレン誘導体が挙げられる。フラーレン誘導体は、１つ以上の官能基を持つことができる。複数の官能基化（通常２又は３）の場合、官能基は同一であっても異なっていてもよい。フラーレン誘導体は、例えば、国際特許公開第ＷＯ２０１５／１９２９４２号、米国特許公開第２０１３／０３０６９４４号、米国特許公開第２０１７／０２９４５８５号、米国特許第８，４３５，７１３号、及び米国特許第９，５２７，７９７号（それぞれ、その全体が参照により本明細書に援用される）に開示されている。他のフラーレン誘導体としては、内包フラーレン誘導体及び開口フラーレンが挙げられる。実例は、Ｒｏｓｓらの（Ｎａｔｕｒｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ２００９、８、２０８－２１２、内包）及びＣｈｅｎらの（Ａｄｖ． Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｔｅｒ．２０１１、１、７７６－７８０、開口フラーレン）に記載され（しかし、これらには限定されない）、それぞれ、その全体が参照により本明細書に援用される。
フラーレン誘導体としては、例えば、メタノフラーレン、プラトーフラーレン誘導体、ビンゲルフラーレン誘導体、ジアゾリンフラーレン誘導体、アザフラロイド、ケトラクタム、及びディールス・アルダーフラーレン誘導体が挙げられる。フラーレン誘導体は、１つ以上の官能基を持つことができる。複数の官能基化（通常２又は３）の場合、官能基は同一であっても異なっていてもよい。フラーレン誘導体は、例えば、国際特許公開第ＷＯ２０１５／１９２９４２号、米国特許公開第２０１３／０３０６９４４号、米国特許公開第２０１７／０２９４５８５号、米国特許第８，４３５，７１３号、及び米国特許第９，５２７，７９７号（それぞれ、その全体が参照により本明細書に援用される）に開示されている。他のフラーレン誘導体としては、内包フラーレン誘導体及び開口フラーレンが挙げられる。実例は、Ｒｏｓｓらの（Ｎａｔｕｒｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ２００９、８、２０８－２１２、内包）及びＣｈｅｎらの（Ａｄｖ． Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｔｅｒ．２０１１、１、７７６－７８０、開口フラーレン）に記載され（しかし、これらには限定されない）、それぞれ、その全体が参照により本明細書に援用される。
【0058】
メタノフラーレンは、以下の一般的な形を有する。
【0059】
【化2】
【0060】
式中、Ａはフラーレンであり；Ｘ及びＹは、独立してアリール、アルキル又はジアゾアルカン付加を介して結合した他の基であり；ｎは１～６の整数である。いくつかの実施形態において、Ｘ及びＹは、独立してアリール又はアルキルであり；ｎは１～４の整数である。いくつかの実施形態において、Ｘ及びＹは、独立してアリール又はアルキルであり；ｎは１又は２である。いくつかの実施形態において、Ｘ及びＹは、独立してアリール又はアルキルであり；ｎは１である。メタノフラーレンの非限定的な例としては、フェニル－Ｃ６１－酪酸－メチル－エステル（［６０］ＰＣＢＭ）、チオフェニル－Ｃ６１－酪酸－メチル－エステル（［６０］ＴｈＣＢＭ）、［７０］ＰＣＢＭ、フェニル－Ｃ６１－酪酸－ヘキシル－エステル（［６０］ＰＣＢＣ６）、フェニル－Ｃ７１－酪酸－ヘキシル－エステル（［７０］ＰＣＢＣ６）及び他の［６、６］－フェニルＣ６１酪酸又は［６、６］－フェニルＣ７１酪酸誘導体（Ｃ６０－ＰＣＢＸ又はＣ７０－ＰＣＢＸ）が挙げられる。メタノフラーレンは、例えば、米国特許第８，４３５，７１３号及び米国特許公開第２００５／０２３９７１７号（それぞれ、その全体が参照により本明細書に援用される）に記載されているように調製することができる。メタノフラーレンは、しばしばポリマーとブレンドされてＯＰＶデバイスにおいて電子アクセプターとして機能する。［６０］ＰＣＢＭ及び［７０］ＰＣＢＭのブレンドは、米国特許公開第２０１７／０２９４５８５号（それぞれ、その全体が参照により本明細書に援用される）に記載されているように調製されてもよい。Ｃ７０－ＰＣＢＸは、米国特許公開第２０１７／０２６７６２８号（その全体が参照により本明細書に援用される）に記載されているように調製されてもよい。
【0061】
いくつかの実施形態において、メタノフラーレンは、以下の化合物である。
【0062】
【化3】
【0063】
いくつかの実施形態において、メタノフラーレンは、以下の化合物である。
【0064】
【化4】
【0065】
いくつかの実施形態において、メタノフラーレンは、以下の化合物である。
【0066】
【化5】
【0067】
プラトー誘導体は以下の一般的な形を有する。
【0068】
【化6】
【0069】
式中、Ａはフラーレンであり；Ｒ１は、任意に置換されたアリール又はアラルキルであり；及びＲ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５は、独立して、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたシクロアルキル、任意に置換されたヘテロアルキル、任意に置換されたヘテロシクロアルキル、任意に置換されたアルケニル、又は任意に置換されたアラルキルである。いくつかの実施形態において、Ｒ１は、任意に置換されたアリール又はアラルキルであり；Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５は、独立して、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたシクロアルキル、任意に置換されたヘテロアルキル、任意に置換されたヘテロシクロアルキル、又は任意に置換されたアラルキルである。いくつかの実施形態において、Ｒ１は、アリール又はアラルキルであり；Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は、独立してアルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、ヘテロシクロアルキル又はアラルキルである。プラトー誘導体としては、２－アザ－プロパン－（Ｃｎ＋２Ｎ）が挙げられる。プラトーフラーレン誘導体は、Ｃ６０又はＣ７０のいずれかから形成され得る。
【0070】
メタノフラーレンの下位クラスである、ビンゲル誘導体は、以下の一般的な形を有する。
【0071】
【化7】
【0072】
式中、Ａはフラーレンであり；Ｘは電子求引性基であり；Ｙは、水素、アリール、置換されたアリール、アルキル、置換されたアルキルであり；ｚは１～６の整数である。電子求引性基の非限定的な例としては、エステル、ニトリル、ニトロ、シアノ、ケトン、ジアルキルホスフェート、置換ピリジン、トリアルキルシリルアセチレン、又は三置換シリル基が挙げられる。いくつかの実施形態において、ｚは、１～４の整数である。いくつかの実施形態において、ｚは１又は２である。電子求引性基の非限定的な例としては、エステル、ニトリル、ニトロ、シアノ、ケトン、ジアルキルホスフェート、置換ピリジン、トリアルキルシリルアセチレン、又は三置換シリル基が挙げられる。
【0073】
ジアゾリン誘導体は、以下の一般的な形を有する。
【0074】
【化8】
【0075】
式中、Ａはフラーレンであり；Ｒ６及びＲ７は、独立してアリールである。
【0076】
アザフラロイド誘導体は、以下の一般的な形を有する。
【0077】
【化9】
【0078】
式中、Ａはフラロイドであり；Ｒ８はアルキル、アリール、置換されたアリール、又はＳＯ２－Ｒ９であり、ここでＲ９はアルキル、アリール、又は置換されたアリールである。
【0079】
ディールス・アルダー誘導体は、以下の一般的な形を有する。
【0080】
【化10】
【0081】
式中、Ａはフラーレンであり；Ｒ１０及びＲ１１は、独立して、Ｈ、アルキル、アルキルオキシ、－ＯＣ（Ｏ）Ｒ１２、アリール、置換されたアルキル、置換されたアリール、ヘテロアリール、又は置換されたヘテロアリールであり；Ｒ１２は、独立して、アルキル、アルキルオキシ、アリール、置換されたアルキル、置換されたアリール、ヘテロアリール、又は置換されたヘテロアリールであり；Ｘは、Ｏ、アルキル、置換されたアルキル、アリール、置換されたアリール、ヘテロアリール、又は置換されたヘテロアリールであり；Ｙは、アリール、置換されたアリール、ヘテロアリール、置換されたヘテロアリール、ビニレン、又は置換されたビニレンであり；ｎは１～２０の整数である。ディールス・アルダー誘導体の非限定的な例としては、インデン付加体、２－メトキシインデン－Ｃ６０、他のアルコキシ置換インデン－及びｏ－キノジメタン－Ｃ６０及びＣ７０付加体、α－置換ｏ－キノジメタン－付加体、Ｃ６０又はＣ７０の３－（１－インデニル）プロピオン酸付加体のエステル、ビス－インデン－、及びビス－ｏ－キノジメタン－Ｃ６０及びＣ７０付加体が挙げられる。
【0082】
いくつかの実施形態において、ディールス・アルダー誘導体は、以下の化合物、
【0083】
【化11】
【0084】
又は以下の３－（１－インデニル）プロピオン酸のエステルである。
【0085】
【化12】
【0086】
いくつかの実施形態において、ディールス・アルダー誘導体は、以下の化合物である。
【0087】
【化13】
【0088】
いくつかの実施形態において、ディールス・アルダー誘導体は、以下の化合物である。
【0089】
【化14】
【0090】
いくつかの実施形態において、ディールス・アルダー誘導体は、以下の化合物である。
【0091】
【化15】
【0092】
＜フラーレンブレンド＞
少なくとも２種のフラーレン誘導体のブレンドは、２種以上のＣ６０誘導体、２種以上のＣ７０誘導体、又は少なくとも１種のＣ６０誘導体と少なくとも１種のＣ７０誘導体とを含有し得る。
少なくとも２種のフラーレン誘導体のブレンドは、２種以上のＣ６０誘導体、２種以上のＣ７０誘導体、又は少なくとも１種のＣ６０誘導体と少なくとも１種のＣ７０誘導体とを含有し得る。
【0093】
少なくとも２種のフラーレン誘導体のブレンドは、２種以上の異なるタイプのフラーレン誘導体を含有し得る。いくつかの実施形態において、フラーレン誘導体のそれぞれタイプは、異なるタイプのフラーレン誘導体を含有する。
【0094】
少なくとも２種のフラーレン誘導体のブレンドは、さらに非フラーレンアクセプター材料を含んでもよい。非フラーレンアクセプターの非限定的な例としては、ベンゾチアジアゾール及びロダニン基が側面に位置するインダセノジチオフェンコア（ＩＤＴＢＲ）、ＩＤＴＢＲのインデノフルオレン類縁体（ＩＤＦＢＲ）、（５Ｚ，５０Ｚ）－５，５０－｛（９，９－ジオクチル－９Ｈ－フルオレン－２，７－ジイル）ビス［２，１，３－ベンゾチアジアゾール－７，４－ジイル（Ｚ）メチリリデン］｝ビス（３－エチル－２－チオキソ－１，３－チアゾリジン－４－オン）（ＦＢＲ）、ｎ－オクチルイダカエノ（ｉｄａｃａｅｎｏ）ジチオフェン（Ｏ－ＩＤＴＢＲ）、２－エチルヘキシルイダカエノジチオフェン（ＥＨ－ＩＤＴＢＲ）又は量子ドット（例えば、Ｌｉｕらの、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．２０１３、２５、５７７２－５７７８；Ｈｏｌｌｉｄａｙらの、Ｎａｔｕｒｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｖｏｌ．７，Ａｒｔｉｃｌｅ ｎｕｍｂｅｒ：１１５８５（２０１６）；Ｂａｒａｎらの、Ｎａｔｕｒｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、２０１７、１６、３６３－３６９；それぞれ、その全体が参照により本明細書に援用される）が挙げられる。
【0095】
２種のフラーレン誘導体のブレンドは、約９７：３、９５：５、９０：１０、８５：１５、８０：２０、７５：２５、７０：３０、６０：４０の比又はその間のいずれかの比を有し得る。
【0096】
フラーレン誘導体のブレンドを、例えば、トルエン、ｏ－キシレン、ｏ－ジクロロベンゼン、溶媒のブレンド及び１，８－オクタンジチオールなどであるが、これらに限定されない添加剤を用いて、粉末状の各フラーレン誘導体を溶液中に添加することによって形成してもよい。
【0097】
次いで、ブレンドを溶液から析出させてもよい。ブレンドの沈殿を促進するために、溶液をアンチソルベントに添加してもよい。沈殿したブレンドを濾過し、オーブン又は真空中で、又はオーブンと真空との組み合わせで、乾燥させてもよい。他の方法は、当業者には明らかであろう。
【0098】
いくつかの実施形態において、ブレンドは、メタノフラーレン及びディールス・アルダー誘導体を含む。メタノフラーレンは、Ｃ６０系又はＣ７０系であってもよい。いくつかの実施形態において、メタノフラーレンはＰＣＢＭであってもよい。ディールス・アルダー誘導体は、α位が置換されたインデン付加体を含んでもよい。
【0099】
いくつかの実施形態において、ブレンドは、約９７：３と６０：４０との間の、メタノフラーレン：ディールス・アルダー誘導体の比を含む。いくつかの実施形態において、ブレンドは、約９７：３と６０：４０との間の、ディールス・アルダー：メタノフラーレン誘導体の比を含む。いくつかの実施形態において、ブレンドは、約９５：５、９０：１０、８５：１５、８０：２０、７５：２５、７０：３０又は６０：４０の、メタノフラーレン：ディールス・アルダー誘導体の比を含む。いくつかの実施形態において、ブレンドは、約９５：５、９０：１０、８５：１５、８０：２０、７５：２５、７０：３０又は６０：４０の、ディールス・アルダー：メタノフラーレン誘導体の比を含む。いくつかの実施形態において、ブレンドは、約９０：１０、又は８５：１５の、メタノフラーレン：ディールス・アルダー誘導体の比を含む。いくつかの実施形態において、ブレンドは、約９０：１０又は８５：１５の、ディールス・アルダー：メタノフラーレン誘導体の比を含む。
【0100】
いくつかの実施形態において、ブレンドは、［６０］ＰＣＢＭと（α位又は他の位置に官能基をもつインデン付加体を含有する）Ｃ６０－インデン付加体とを含む。いくつかの実施形態において、ブレンドは、約９５％の［６０］ＰＣＢＭと約５％のＣ６０－インデン付加体とを含む。いくつかの実施形態において、ブレンドは、約９０％の［６０］ＰＣＢＭと約１０％のＣ６０－インデン付加体とを含む。いくつかの実施形態において、ブレンドは、約８５％の［６０］ＰＣＢＭと約１５％のＣ６０－インデン付加体とを含む。いくつかの実施形態において、ブレンドは、約５％の［６０］ＰＣＢＭと約９５％のＣ６０－インデン付加体とを含む。いくつかの実施形態において、ブレンドは、約１０％の［６０］ＰＣＢＭと約９０％のＣ６０－インデン付加体とを含む。いくつかの実施形態において、ブレンドは、約１５％の［６０］ＰＣＢＭと約８５％のＣ６０－インデン付加体とを含む。
【0101】
いくつかの実施形態において、ブレンドは、［６０］ＰＣＢＭと（α位又は他の位置に官能基をもつインデン付加体を含有する）Ｃ７０－インデン付加体とを含む。いくつかの実施形態において、ブレンドは、約９５％の［６０］ＰＣＢＭと約５％のＣ７０－インデン付加体とを含む。いくつかの実施形態において、ブレンドは、約９０％の［６０］ＰＣＢＭと約１０％のＣ７０－インデン付加体とを含む。いくつかの実施形態において、ブレンドは、約８５％の［６０］ＰＣＢＭと約１５％のＣ７０－インデン付加体とを含む。いくつかの実施形態において、ブレンドは、約５％の［６０］ＰＣＢＭと約９５％のＣ７０－インデン付加体とを含む。いくつかの実施形態において、ブレンドは、約１０％の［６０］ＰＣＢＭと約９０％のＣ７０－インデン付加体とを含む。いくつかの実施形態において、ブレンドは、約１５％の［６０］ＰＣＢＭと約８５％のＣ７０－インデン付加体とを含む。
【0102】
いくつかの実施形態において、ブレンドは、約９０％の［６０］ＰＣＢＭと約１０％の以下の化合物とを含む。
【0103】
【化16】
【0104】
いくつかの実施形態において、ブレンドは、約１０％の［６０］ＰＣＢＭと約９０％の以下の化合物とを含む。
【0105】
【化17】
【0106】
いくつかの実施形態において、ブレンドは、約１５％の［６０］ＰＣＢＭと約８５％の以下の化合物とを含む。
【0107】
【化18】
【0108】
いくつかの実施形態において、ブレンドは、約８５％の［６０］ＰＣＢＭと約１５％の以下の化合物とを含む。
【0109】
【化19】
【0110】
いくつかの実施形態において、ブレンドは、約９０％の［６０］ＰＣＢＭと約１０％の以下の化合物とを含む。
【0111】
【化20】
【0112】
いくつかの実施形態において、ブレンドは、約１０％の［６０］ＰＣＢＭと約９０％の以下の化合物とを含む。
【0113】
【化21】
【0114】
いくつかの実施形態において、ブレンドは、約１５％の［６０］ＰＣＢＭと約８５％の以下の化合物とを含む。
【0115】
【化22】
【0116】
いくつかの実施形態において、ブレンドは、約８５％の［６０］ＰＣＢＭと約１５％の以下の化合物とを含む。
【0117】
【化23】
【0118】
＜性能の測定＞
適切な比をもつ２種以上のフラーレン誘導体のブレンドは、現在の技術のＯＰＶデバイスと同等以上の電力変換効率を得てもよい。電力変換効率は、デバイスが光子を電気に変換する効率の尺度である。
適切な比をもつ２種以上のフラーレン誘導体のブレンドは、現在の技術のＯＰＶデバイスと同等以上の電力変換効率を得てもよい。電力変換効率は、デバイスが光子を電気に変換する効率の尺度である。
【0119】
デバイスの安定性は、デバイスに光を照射し、光照射条件下で経時的に性能を測定することによって決定される。性能は、ＰＣＥに基づいて定量化してもよい。安定性は、デバイスが動作する条件に応じて、温度、湿度、及び光強度を含有する、様々な条件下において測定してもよい。安定性は、連続的に性能を測定するか、又は使用期間の前後に性能を測定することによって、決定されてもよい。
【0120】
＜有機光起電力デバイス＞
安価で、高速で、大規模なロールツーロール製造方法を使用する、有機光起電力デバイス（ＯＰＶｓ）は、発電のための重要な技術になる見込みが高い。
安価で、高速で、大規模なロールツーロール製造方法を使用する、有機光起電力デバイス（ＯＰＶｓ）は、発電のための重要な技術になる見込みが高い。
【0121】
ＯＰＶデバイスは、ポリマー太陽電池（ＰＳＣ）又はポリマー－フラーレン複合体太陽電池とも呼ばれ、軽量で柔軟性があり、大面積の柔軟なデバイスを含有する、幅広い新しい用途の可能性をもたらす。
【0122】
理論に拘束されることを望まないが、光捕集、キャリア生成、輸送、及び収集のために使用される材料の光学的及び電子的特性を調整することに加えて、活性層のナノスケールのモルフォロジーの制御は、実験室において、及び特に大面積デバイスの、電力変換効率（ＰＣＥ）を増加させる方針におけるもう１つの重要な因子である。特に、ナノスケールのモルフォロジーは、ＯＰＶの最適化における重要な因子であり得る。
【0123】
バルクヘテロ接合ＯＰＶｓは、ＯＰＶデバイスの特定の種類であり、ここで、電子ドナー材料（すべてではないがほとんどの場合、ポリマー）と電子アクセプター材料との間にナノスケールのモルフォロジーが形成される。ＯＰＶデバイスは、フラーレン又はそれらの誘導体などの、電子アクセプターとブレンドされた電子ドナー（例えば、ポリ（３－ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ））をその活性層において含有する。フラーレン誘導体のブレンドを電子ドナーポリマーと組み合わせる場合、フラーレン－ポリマーブレンドのモルフォロジーは、フラーレン誘導体ブレンドの誘導体とフラーレン誘導体ブレンドの比とに依存する。また、電子ドナー材料のブレンドの使用も報告されている（例えば、Ｌｉｎらの、Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｍｅｔａｌｓ ２０１４，１９２，１１３－１１８；その全体が参照により本明細書に援用される）。
【0124】
デバイスは、例えば、電極、電子輸送層などのような異なる層の液相析出を介して作製することができる。活性層は、電子アクセプターと電子ドナーとを含む。
【0125】
さらなる適切な電子ドナー材料としては、ポリ（３－ヘキシルチオフェン）、（ポリ［２－３，７－ジメチルオクチルオキシ）－５－メチルオキシ］－パラフェニレンビニレン）（ＭＤＭＯ－ＰＰＶ）、カルバゾール系コポリマー、シクロペンタジチオフェン系コポリマー、ジケトピロロピロール（ＤＰＰ）系コポリマー、及びいくつかの液晶を含有する低分子（例えば、官能化ヘキサベンゾンコロネン）、ペンタセン誘導体、オリゴチオフェン、トリフェニルアミン、官能化アントラジチオフェン、例えばチオフェン－及びインドリン系由来の多数の従来の低分子量着色剤、などの半導体ポリマーが挙げられる。
【0126】
＜フラーレンの調製のための一般的な手順＞
容器にフラーレン誘導体、及び要すれば、他の化合物を特定の比率で添加して、所望のブレンドを製造する。ブレンドの成分材料に、好ましくは完全に溶解するのに適した種類及び量の溶媒を添加する。いくつかの実施形態において、要すれば、そして限定されないが、溶解性は、時間、熱、超音波処理、撹拌、回転、かき混ぜ、及び／又は過剰な溶媒の使用のいずれかの組み合わせにより促進することができる。いくつかの実施形態において、一旦材料が溶解、好ましくは完全に溶解されると、所望の濃度を達成するために、要すれば多少の溶媒が除去されてもよい。いくつかの実施形態において、溶媒和されたブレンドは、次いで、さらなる濃縮及び／又はアンチソルベントの添加、又はアンチソルベントへの添加を含有するが限定されるものではない、いくつかの手段により沈殿される。いくつかの実施形態において、成分材料の比が製品全体にわたってほぼ均一で一定になるように、沈殿が完全かつ均一であることが望ましい。いくつかの実施形態において、沈殿した材料は、次いで、ろ過され、アンチソルベントですすがれ、真空、熱及び／又は時間のいくつかの組合せを使用する、いずれかの数、順序又は工程の組合せにおいて、乾燥される。いくつかの実施形態において、ふるい分けを含有するがこれに限定されない、技術を用いて、生成物の所望の外観及び／又はコンシステンシーを達成してもよい。材料の乾燥は、熱重量分析（ＴＧＡ）によって確認することができる。材料が乾燥すると、質量によって収率を確認することができる。高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）分析を含有する種々な特性評価の方法により、固体全体にわたる、成分比、純度及びコンシステンシーの程度を確認することができる。
容器にフラーレン誘導体、及び要すれば、他の化合物を特定の比率で添加して、所望のブレンドを製造する。ブレンドの成分材料に、好ましくは完全に溶解するのに適した種類及び量の溶媒を添加する。いくつかの実施形態において、要すれば、そして限定されないが、溶解性は、時間、熱、超音波処理、撹拌、回転、かき混ぜ、及び／又は過剰な溶媒の使用のいずれかの組み合わせにより促進することができる。いくつかの実施形態において、一旦材料が溶解、好ましくは完全に溶解されると、所望の濃度を達成するために、要すれば多少の溶媒が除去されてもよい。いくつかの実施形態において、溶媒和されたブレンドは、次いで、さらなる濃縮及び／又はアンチソルベントの添加、又はアンチソルベントへの添加を含有するが限定されるものではない、いくつかの手段により沈殿される。いくつかの実施形態において、成分材料の比が製品全体にわたってほぼ均一で一定になるように、沈殿が完全かつ均一であることが望ましい。いくつかの実施形態において、沈殿した材料は、次いで、ろ過され、アンチソルベントですすがれ、真空、熱及び／又は時間のいくつかの組合せを使用する、いずれかの数、順序又は工程の組合せにおいて、乾燥される。いくつかの実施形態において、ふるい分けを含有するがこれに限定されない、技術を用いて、生成物の所望の外観及び／又はコンシステンシーを達成してもよい。材料の乾燥は、熱重量分析（ＴＧＡ）によって確認することができる。材料が乾燥すると、質量によって収率を確認することができる。高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）分析を含有する種々な特性評価の方法により、固体全体にわたる、成分比、純度及びコンシステンシーの程度を確認することができる。
【実施例】
【0127】
以下の非限定的な実施例において、特定の実施形態を説明する。
【0128】
＜ブレンドＩの調製＞
ブレンドＩを、以下の化合物を用いて調製した。
ブレンドＩを、以下の化合物を用いて調製した。
【0129】
【化24】
【0130】
所望のブレンドにおける総質量の９／１０に等しい質量の［６０］ＰＣＢＭと所望のブレンドにおける総質量の１／１０に等しい質量のディールス・アルダー付加体とを、溶媒中の総フラーレンが１８ｇ／Ｌに達するのに十分な大きさのロータリーエバポレーターフラスコに添加した。該フラスコをロータリーエバポレーターに固定した。注入ライン及び負圧を介してｏ－キシレンを添加し、溶媒中の固体が１８ｇ／Ｌに達した。内容物を、固体が完全に溶解するまで、～２００トル、５０℃の水浴中で３０～６０分間撹拌した。圧力を下げて、濃度が１００ｇ／Ｌになるまで、ｏ－キシレンを蒸発させた。１００ｇ／Ｌを超えないことが好ましい。ｏ－キシレン中のフラーレン溶液をメタノールにゆっくり注ぎ、フラーレン付加体を完全に沈殿させた。混合物を、３９３ ザルトリウス グレードの濾紙（１～２ミクロン）によって、真空濾過した。固体をメタノールですすぎ、全てのｏ－キシレンを濾液に押し通した。濾過した固体を真空下、好ましくは７０℃で１２時間以上、乾燥させた。固体をオーブンから取り出し、好ましくは５０℃以下で、固体をふるいにかけ、ブレンドを５０℃及び高真空において、さらに１時間以上乾燥し続けた。固体をオーブンから取り出した。得られた固体の収率は定量的であった。ＨＰＬＣ分析に基づく純度と成分比とを記録し、固体をＴＧＡにより分析し、残留溶媒含有量を決定した。
【0131】
＜ブレンドＩＩの調製＞
ブレンドＩＩを、以下の化合物を用いて調製した。
ブレンドＩＩを、以下の化合物を用いて調製した。
【0132】
【化25】
【0133】
所望のブレンドにおける総質量の９／１０に等しい質量の［６０］ＰＣＢＭと所望のブレンドにおける総質量の１／１０に等しい質量のディールス・アルダー付加体とを、溶媒中の総フラーレンが１８ｇ／Ｌに達するのに十分な大きさのロータリーエバポレーターフラスコに添加した。該フラスコをロータリーエバポレーターに固定した。注入ライン及び負圧を介してｏ－キシレンを添加し、溶媒中の固体が１８ｇ／Ｌに達した。内容物を、固体が完全に溶解するまで、～２００トル、５０℃の水浴中で３０～６０分間撹拌した。圧力を下げて、濃度が１００ｇ／Ｌになるまで、ｏ－キシレンを蒸発させた。１００ｇ／Ｌを超えないことが好ましい。ｏ－キシレン中のフラーレン溶液をメタノールにゆっくり注ぎ、フラーレン付加体を完全に沈殿させた。混合物を、３９３ ザルトリウス グレードの濾紙（１～２ミクロン）によって、真空濾過した。固体をメタノールですすぎ、全てのｏ－キシレンを濾液に押し通した。濾過した固体を真空下、好ましくは７０℃で１２時間以上、乾燥させた。固体をオーブンから取り出し、好ましくは５０℃以下で、固体をふるいにかけ、ブレンドを５０℃及び高真空において、さらに１２時間以上続けた。固体をオーブンから取り出した。得られた固体の収率は定量的であった。ＨＰＬＣ分析に基づく純度と成分比とを記録し、固体をＴＧＡにより分析し、残留溶媒含有量を決定した。
【0134】
＜活性層中においてドナーＰＶ２００１をもつ、ブレンドＩ又はブレンドＩＩを用いるデバイスの作製＞
図１に示すような逆構造を用いて、ドナー材料としてＰＶ２００１、アクセプター材料としてブレンドＩ、ブレンドＩＩ、又は［６０］ＰＣＢＭをもつデバイスを作製した。酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）（１０２）でプレコートした、ガラス基板（１０１）（２５ｍｍ×２５ｍｍ、標準レイアウト、０．１ｃｍ２、各基板上に６つの太陽電池という結果になる）を、やわらかい組織とトルエンとで拭き取ることにより前洗浄した。続いて、ガラス基板を超音波浴において、最初にアセトンで、次いでＩＰＡでそれぞれ５分間、さらに洗浄した。ＩＰＡ中のＺｎＯ溶液を、ドクターブレーディングによって析出させ、続いて空気下、１２０℃で４分アニールすることで、ＺｎＯ酸化物層（１０３）を形成した。活性層（１０４）は、ドナーとしてＰＶ２００１を、アクセプターとして［６０］ＰＣＢＭ、ブレンドＩ又はブレンドＩＩを含有していた。活性層インクの調製において、１３．５ｍｇのＰＶ２００１（台湾、新竹のＲａｙｎｅｒｇｙ Ｔｅｋから購入）と１９．５ｍｇの［６０］ＰＣＢＭ、ブレンドＩ又はブレンドＩＩとを、１２０℃、窒素下、少なくとも８時間にわたる撹拌で、１ｍＬのｏ－キシレン中に溶解させた。室温条件におけるドクターブレーディングによる、ＺｎＯ酸化物層（１０３）上への析出前の、６７０ｎｍ～６７５ｎｍにおいて分光光度計によって測定された光学密度は、０．７～０．８であった。続いて、正孔輸送層としてポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ－ＰＳＳ、ＨＴＬ３８８）（１０５）を、再びドクターブレーディングにより析出させ、続いてグローブボックス中で、１４０℃、４分間アニールした。最後に、銀ナノワイヤ（１０６）を、水溶液から上部電極として析出させた。
図１に示すような逆構造を用いて、ドナー材料としてＰＶ２００１、アクセプター材料としてブレンドＩ、ブレンドＩＩ、又は［６０］ＰＣＢＭをもつデバイスを作製した。酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）（１０２）でプレコートした、ガラス基板（１０１）（２５ｍｍ×２５ｍｍ、標準レイアウト、０．１ｃｍ２、各基板上に６つの太陽電池という結果になる）を、やわらかい組織とトルエンとで拭き取ることにより前洗浄した。続いて、ガラス基板を超音波浴において、最初にアセトンで、次いでＩＰＡでそれぞれ５分間、さらに洗浄した。ＩＰＡ中のＺｎＯ溶液を、ドクターブレーディングによって析出させ、続いて空気下、１２０℃で４分アニールすることで、ＺｎＯ酸化物層（１０３）を形成した。活性層（１０４）は、ドナーとしてＰＶ２００１を、アクセプターとして［６０］ＰＣＢＭ、ブレンドＩ又はブレンドＩＩを含有していた。活性層インクの調製において、１３．５ｍｇのＰＶ２００１（台湾、新竹のＲａｙｎｅｒｇｙ Ｔｅｋから購入）と１９．５ｍｇの［６０］ＰＣＢＭ、ブレンドＩ又はブレンドＩＩとを、１２０℃、窒素下、少なくとも８時間にわたる撹拌で、１ｍＬのｏ－キシレン中に溶解させた。室温条件におけるドクターブレーディングによる、ＺｎＯ酸化物層（１０３）上への析出前の、６７０ｎｍ～６７５ｎｍにおいて分光光度計によって測定された光学密度は、０．７～０．８であった。続いて、正孔輸送層としてポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ－ＰＳＳ、ＨＴＬ３８８）（１０５）を、再びドクターブレーディングにより析出させ、続いてグローブボックス中で、１４０℃、４分間アニールした。最後に、銀ナノワイヤ（１０６）を、水溶液から上部電極として析出させた。
【0135】
＜活性層においてドナーＰＣＥ－１１をもつ、ブレンドＩ又はブレンドＩＩを用いるデバイスの作製＞
図２に示すような逆構造を用いて、ドナー材料としてＰＣＥ－１１、アクセプター材料としてブレンドＩ、ブレンドＩＩ、又は［６０］ＰＣＢＭをもつデバイスを作製した。酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）（２０２）でプレコートした、ガラス基板（２０１）（２５ｍｍ×２５ｍｍ、標準レイアウト、０．１ｃｍ２、各基板上に６つの太陽電池という結果になる）を、やわらかい組織とトルエンとで拭き取ることにより前洗浄した。続いて、ガラス基板を超音波浴において、最初にアセトンで、次いでＩＰＡでそれぞれ５分間、さらに洗浄した。ＺｎＯ溶液を、ドクターブレーディングによって析出させ、続いて空気下、１２０℃で４分アニールすることで、ＺｎＯ酸化物層を形成した。活性層（２０７）は、ドナーとしてＰＣＥ－１１を、アクセプターとして［６０］ＰＣＢＭ、ブレンドＩ又はブレンドＩＩを含有する。活性層インクの調製において、１３．５ｍｇのＰＣＥ－１１（ＰｆｆＢＴ４Ｔ－２ＯＤ、カナダ、ケベック州ドーバルの１－Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｉｎｃ．から購入）と１９．５ｍｇの［６０］ＰＣＢＭ、ブレンドＩ又はブレンドＩＩとを、１２０℃、窒素下、少なくとも８時間にわたる撹拌で、１ｍＬのｏ－キシレン中に溶解させた。室温条件におけるドクターブレーディングによる、ＺｎＯ酸化物層（２０３）上への析出前の、６８７ｎｍにおいて分光光度計によって測定された光学密度は、０．７～０．８であった。続いて正孔輸送層として１０ｎｍのＭｏＯｘ（２０８）を蒸着した。最後に、蒸発によって１００ｎｍの銀（２０９）を上部電極として蒸着した。
図２に示すような逆構造を用いて、ドナー材料としてＰＣＥ－１１、アクセプター材料としてブレンドＩ、ブレンドＩＩ、又は［６０］ＰＣＢＭをもつデバイスを作製した。酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）（２０２）でプレコートした、ガラス基板（２０１）（２５ｍｍ×２５ｍｍ、標準レイアウト、０．１ｃｍ２、各基板上に６つの太陽電池という結果になる）を、やわらかい組織とトルエンとで拭き取ることにより前洗浄した。続いて、ガラス基板を超音波浴において、最初にアセトンで、次いでＩＰＡでそれぞれ５分間、さらに洗浄した。ＺｎＯ溶液を、ドクターブレーディングによって析出させ、続いて空気下、１２０℃で４分アニールすることで、ＺｎＯ酸化物層を形成した。活性層（２０７）は、ドナーとしてＰＣＥ－１１を、アクセプターとして［６０］ＰＣＢＭ、ブレンドＩ又はブレンドＩＩを含有する。活性層インクの調製において、１３．５ｍｇのＰＣＥ－１１（ＰｆｆＢＴ４Ｔ－２ＯＤ、カナダ、ケベック州ドーバルの１－Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｉｎｃ．から購入）と１９．５ｍｇの［６０］ＰＣＢＭ、ブレンドＩ又はブレンドＩＩとを、１２０℃、窒素下、少なくとも８時間にわたる撹拌で、１ｍＬのｏ－キシレン中に溶解させた。室温条件におけるドクターブレーディングによる、ＺｎＯ酸化物層（２０３）上への析出前の、６８７ｎｍにおいて分光光度計によって測定された光学密度は、０．７～０．８であった。続いて正孔輸送層として１０ｎｍのＭｏＯｘ（２０８）を蒸着した。最後に、蒸発によって１００ｎｍの銀（２０９）を上部電極として蒸着した。
【0136】
＜安定性測定＞
活性層中にＰＶ２００１又はＰＣＥ－１１をもつ両方のデバイスの熱安定性を、周囲空気中、１２０℃において、光をあてない熱酸化によって評価した。この目的のために、最終的なセルを、窒素中において１太陽強度で測定した。続いて、セルを暗雰囲気中、１２０℃の空気中でアニールした。セルの性能をアニーリング時間の関数として規則的に測定した。この目的のために、太陽シミュレーター（ＬＯＴ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｅｓｉｇｎ ＬＳＯ ９１６）とソース測定ユニットＫＥＹＳＩＧＨＴ Ｂ２９０１Ａとを使用した。各測定後、セルをオーブンに戻し、アニーリング手順を続けた。デバイスに照射し、電流を測定している間、－１から１．５Ｖの電位をデバイスに印加した。得られた電流－電圧（Ｉ－Ｖ）曲線から、電力変換効率、フィルファクター、短絡電流、開路電圧、及び光注入データを抽出した。ドナー材料としてＰＶ２００１を使用するデバイスの電力変換効率（ＰＣＥ、％）、フィルファクター（ＦＦ、％）、短絡電流（Ｊｓｃ、ｍＡ／ｃｍ２）、開路電圧（Ｖｏｃ、Ｖ）、及び１．２Ｖ（ｍＡ／ｃｍ２）における光注入を、図３Ａ～３Ｅに示し、一方、ドナー材料としてＰＣＥ－１１を使用するデバイスからの対応するデータを図４Ａ～４Ｅに示す。
活性層中にＰＶ２００１又はＰＣＥ－１１をもつ両方のデバイスの熱安定性を、周囲空気中、１２０℃において、光をあてない熱酸化によって評価した。この目的のために、最終的なセルを、窒素中において１太陽強度で測定した。続いて、セルを暗雰囲気中、１２０℃の空気中でアニールした。セルの性能をアニーリング時間の関数として規則的に測定した。この目的のために、太陽シミュレーター（ＬＯＴ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｅｓｉｇｎ ＬＳＯ ９１６）とソース測定ユニットＫＥＹＳＩＧＨＴ Ｂ２９０１Ａとを使用した。各測定後、セルをオーブンに戻し、アニーリング手順を続けた。デバイスに照射し、電流を測定している間、－１から１．５Ｖの電位をデバイスに印加した。得られた電流－電圧（Ｉ－Ｖ）曲線から、電力変換効率、フィルファクター、短絡電流、開路電圧、及び光注入データを抽出した。ドナー材料としてＰＶ２００１を使用するデバイスの電力変換効率（ＰＣＥ、％）、フィルファクター（ＦＦ、％）、短絡電流（Ｊｓｃ、ｍＡ／ｃｍ２）、開路電圧（Ｖｏｃ、Ｖ）、及び１．２Ｖ（ｍＡ／ｃｍ２）における光注入を、図３Ａ～３Ｅに示し、一方、ドナー材料としてＰＣＥ－１１を使用するデバイスからの対応するデータを図４Ａ～４Ｅに示す。
【0137】
［６０］ＰＣＢＭの使用と比較して向上した、ブレンドＩ及びＩＩの熱安定性が、調べたドナー材料ＰＶ２００１及びＰＣＥ－１１の両方で観察された。ここで調査した全ての材料系について観察された経時的な性能の低下は、ブレンドＩ又はブレンドＩＩの使用ではそれほど顕著ではなかったが、図３Ｃ及び図４Ｃに示された、短絡電流（Ｊ）の低下によって主に駆動されている。そのような改善された熱安定性は、特に、例えば、デバイス集積化の状況において、限られた期間のアニーリング処置工程が必要とされる用途において、商業との関連で重要である。
【0138】
さらに、不活性ガス及び６５℃に制御された温度の下、１太陽強度の太陽光（ＵＶ無し）に近いＬＥＤ光による露光の下で寿命測定を行った。ドナー材料としてＰＣＥ－１１を用いた、［６０］ＰＣＢＭ、ブレンドＩ及びブレンドＩＩについて初期測定値で規格化した、電力変換効率（ＰＣＥ）の６５０時間の持続期間にわたる進展を図５に示す。ブレンドＩ及びブレンドＩＩは共に、アクセプター材料［６０］ＰＣＢＭと比較して長期安定性が高められるという証拠を示した。露光の継続は、さらにより強調された違いを示すと予想される。
【0139】
本開示を読むことから当業者には明らかなように、本発明のさらなる実施形態は、特に上に開示されたもの以外の形態で提示することができる。したがって、上に記載された特定の実施形態は、例示的であり、限定的ではないとみなされる。当業者は、本明細書に記載された特定の実施形態に対する多数の等価物を、慣例の実験以上のものを用いずに認識するか、又は確認することができるであろう。本発明は、前述の例示的な実施形態において説明及び図示されてきたが、本開示は、例示としてのみ作成されており、本発明の精神及び範囲、範囲は以下の請求項によってのみ限定される、から逸脱することなく、本発明の実施の詳細における多数の変更が可能であることが理解される。開示された実施形態の特徴は、本発明の範囲及び精神の中で様々な方法で組み合わされ、再構成され得る。本発明の範囲は、前述の記載に含有される実施例に限定されるのではなく、添付の特許請求の範囲及びその等価物に記載される通りである。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図5】
【国際調査報告】