光电转换元件及太阳能电池制造技术

本发明专利技术涉及一种光电转换元件及太阳能电池。本发明专利技术的光电转换元件具有：第一电极，具有设置于导电性支撑体上的多孔层及在该多孔层的表面设置光吸收剂而成的感光层；第二电极，与该第一电极对置；及固体空穴传输层，设置于该第一电极与该第二电极之间，其中，光吸收剂含有具有钙钛矿型晶体结构的化合物，所述化合物具有周期表第一族元素或阳离子性有机基团A的阳离子、周期表第一族元素以外的金属原子M的阳离子及阴离子性原子X的阴离子，多孔层含有至少一种绝缘材料。太阳能电池具备该光电转换元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种光电转换元件及太阳能电池。
技术介绍
光电转换元件使用于各种光传感器、复印机、太阳能电池等。太阳能电池作为利用非枯竭性的太阳能的电池，期待其正式被实用化。其中，使用有机染料或Ru联吡啶络合物等作为敏化剂的染料敏化太阳能电池的研究开发正活跃进行，光电转换效率达到11％左右。其一方面，近年来报道了使用金属卤化物作为具有钙钛矿型晶体结构的化合物的太阳能电池能够实现比较高的光电转换效率的研究成果(参考非专利文献1)，并且申请了专利(参考专利文献1)，备受瞩目。专利文献1中记载有具备光吸收层及由电解液构成的电解质层的太阳能电池，所述光吸收层包含具有CH3NH3MX3(M表示Pb或Sn，X表示卤素原子。)所表示的钙钛矿型晶体结构的化合物及半导体微粒层。并且，非专利文献1中记载有使用了具有CH3NH3PbI3的钙钛矿型晶体结构的化合物及有机空穴传输材料的太阳能电池。以往技术文献专利文献专利文献1：韩国登录专利第10-1172374号公报非专利文献非专利文献1：J.Phys.Chem.Lett.，2013,4,1532-1536专利技术的概要专利技术要解决的技术课题如上所述，使用了作为金属卤化物的具有钙钛矿型晶体结构的化合物的光电转换元件及太阳能电池对光电转换效率的提高获得了一定的成果。并且，使用了作为金属卤化物的具有钙钛矿型晶体结构的化合物的太阳能电池不需要复杂的制造工艺，具有能够以低成本制造光电转换元件及太阳能电池的可能性。然而，利用相同的制造方法反复制造使用了具有钙钛矿型晶体结构的化合物的上述太阳能电池的结果，得知所得到的太阳能电池间电压大幅变动(以下，有时称为太阳能电池间的电压变动)，电池性能的稳定性并不充分。因此，本专利技术的课题在于提供一种电压的变动较小且发挥稳定的电池性能的光电转换元件及具备该光电转换元件的太阳能电池。用于解决技术课题的手段本专利技术人等发现在将具有钙钛矿型晶体结构的化合物(也称为钙钛矿化合物或钙钛矿型光吸收剂)用作光吸收剂的太阳能电池(也称为钙钛矿敏化太阳能电池)中，形成作为设置由光吸收剂构成的感光层的支架的多孔层的材料、尤其是其电特性对太阳能电池间的电压变动带来影响。进一步进行了详细研究的结果，发现当在多孔层中含有至少一种绝缘材料，并且尤其当使用固体材料作为空穴传输材料时，能够抑制太阳能电池间的电压变动。本专利技术是基于这些见解而完成的。即，上述课题通过以下机构得到解决。＜1＞一种光电转换元件，其具有：第一电极，具有设置于导电性支撑体上的多孔层及在多孔层的表面设置光吸收剂而成的感光层；第二电极，与第一电极对置；及固体空穴传输层，设置于第一电极与第二电极之间，其中，光吸收剂含有具有钙钛矿型晶体结构的化合物，所述化合物具有周期表第一族元素或阳离子性有机基团A的阳离子、周期表第一族元素以外的金属原子M的阳离子及阴离子性原子X的阴离子，多孔层含有至少一种绝缘材料。＜2＞根据＜1＞所述的光电转换元件，其中，多孔层含有与上述绝缘材料不同的至少一种多孔材料。＜3＞根据＜1＞或＜2＞所述的光电转换元件，其中，在多孔层中含有5～95质量％的绝缘材料。＜4＞根据＜1＞至＜3＞中任一项所述的光电转换元件，其中，在多孔层中含有5～50质量％的绝缘材料。＜5＞根据＜2＞至＜4＞中任一项所述的光电转换元件，其中，多孔层含有绝缘材料及与该绝缘材料不同的多孔材料，并且在绝缘材料及多孔材料中的任意一种材料的表面具有另一种材料而成。＜6＞根据＜2＞至＜5＞中任一项所述的光电转换元件，其中，多孔层是在与绝缘材料不同的多孔材料的表面具有绝缘材料而成。＜7＞根据＜5＞或＜6＞所述的光电转换元件，其中，上述另一种材料包覆上述一种材料的表面的至少一部分。＜8＞根据＜2＞至＜7＞中任一项所述的光电转换元件，其中，分别含有一种绝缘材料及与该绝缘材料不同的多孔材料。＜9＞根据＜1＞至＜8＞中任一项所述的光电转换元件，其中，绝缘材料选自锆、铝及硅的各氧化物组成的组。＜10＞根据＜2＞至＜9＞中任一项所述的光电转换元件，其中，与绝缘材料不同的多孔材料选自钛、锌、锡、钨、锆、铝及硅的各氧化物、以及碳纳米管组成的组。＜11＞根据＜2＞至＜10＞中任一项所述的光电转换元件，其中，与绝缘材料不同的多孔材料具有等于或低于钙钛矿型光吸收剂的最低未占分子轨道的能级的导带。＜12＞根据＜2＞至＜11＞中任一项所述的光电转换元件，其中，绝缘材料为锆或铝的各氧化物，与绝缘材料不同的多孔材料为钛、锌、锡或钨的各氧化物。＜13＞根据＜1＞至＜12＞中任一项所述的光电转换元件，其中，具有钙钛矿型晶体结构的化合物为下述式(I)所表示的化合物。式(I)：AaMmXx式中，A表示周期表第一族元素或阳离子性有机基团。M表示周期表第一族元素以外的金属原子。X表示阴离子性原子。a表示1或2，m表示1，a、m及x满足a+2m＝x。＜14＞根据＜1＞至＜13＞中任一项所述的光电转换元件，其中，具有钙钛矿型晶体结构的化合物含有下述式(I-1)所表示的化合物。式(I-1)：AMX3式中，A表示周期表第一族元素或阳离子性有机基团。M表示周期表第一族元素以外的金属原子。X表示阴离子性原子。＜15＞根据＜1＞至＜14＞中任一项所述的光电转换元件，其中，具有钙钛矿型晶体结构的化合物含有下述式(I-2)所表示的化合物。式(I-2)：A2MX4式中，A表示周期表第一族元素或阳离子性有机基团。M表示周期表第一族元素以外的金属原子。X表示阴离子性原子。＜16＞根据＜1＞至＜15＞中任一项所述的光电转换元件，其中，A为下述式(1)所表示的阳离子性有机基团。式(1)：R1a-NH3式中，R1a表示取代基。＜17＞根据＜16＞所述的光电转换元件，其中，R1a为烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基或能够由下述式(2)表示的基团。[化学式1]式中，Xa表示NR1c、氧原子或硫原子。R1b及R1c分别独立地表示氢原子或取代基。*表示与式(1)的N原子键合的位置。＜18＞根据＜1＞至＜17＞中任一项所述的光电转换元件，其中，X为卤素原子。＜19＞根据＜1＞至＜18＞中任一项所述的光电转换元件，其中，M为Pb原子或Sn原子。＜20＞一种太阳能电池，其具有上述＜1＞至＜19＞中任一项所述的光电转换元件。本专利技术中，“多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电转换元件，其具有：第一电极，具有设置于导电性支撑体上的多孔层及在该多孔层的表面设置光吸收剂而成的感光层；第二电极，与该第一电极对置；及固体空穴传输层，设置于该第一电极与该第二电极之间，其中，所述光吸收剂含有具有钙钛矿型晶体结构的化合物，所述化合物具有周期表第一族元素或阳离子性有机基团A的阳离子、周期表第一族元素以外的金属原子M的阳离子及阴离子性原子X的阴离子，所述多孔层含有至少一种绝缘材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.31 JP 2013-159474;2014.07.08 JP 2014-140941.一种光电转换元件，其具有：第一电极，具有设置于导电性支撑体上的多孔
层及在该多孔层的表面设置光吸收剂而成的感光层；第二电极，与该第一电极对
置；及固体空穴传输层，设置于该第一电极与该第二电极之间，其中，
所述光吸收剂含有具有钙钛矿型晶体结构的化合物，所述化合物具有周期表第
一族元素或阳离子性有机基团A的阳离子、周期表第一族元素以外的金属原子M的
阳离子及阴离子性原子X的阴离子，
所述多孔层含有至少一种绝缘材料。
2.根据权利要求1所述的光电转换元件，其中，
所述多孔层含有与所述绝缘材料不同的至少一种多孔材料。
3.根据权利要求1或2所述的光电转换元件，其中，
在所述多孔层中含有5～95质量％的所述绝缘材料。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光电转换元件，其中，
在所述多孔层中含有5～50质量％的所述绝缘材料。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的光电转换元件，其中，
所述多孔层含有所述绝缘材料及与所述绝缘材料不同的多孔材料，并且在所述
绝缘材料及所述多孔材料中的任意一种材料的表面具有另一种材料而成。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的光电转换元件，其中，
所述多孔层是在与所述绝缘材料不同的多孔材料的表面具有所述绝缘材料而
成。
7.根据权利要求5或6所述的光电转换元件，其中，
所述另一种材料包覆所述一种材料的表面的至少一部分。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的光电转换元件，其中，
分别含有一种所述绝缘材料及与所述绝缘材料不同的多孔材料。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的光电转换元件，其中，
所述绝缘材料选自锆、铝及硅的各氧化物组成的组。
10.根据权利要求2至9中任一项所述的光电转换元件，其中，
与所述绝缘材料不同的多孔材料选自钛、锌、锡、钨、锆、铝及硅的各氧化

\t物、以及碳纳米管组成的组。
11.根据权利要求2至10中任一项所述的光电转换元件，其中，
与...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤宽敬，小林克，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP