CN104769738A - 太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于，提供一种即便在遮断紫外线的情况下仍表现出优异的光电转换效率的太阳能电池。本发明为一种太阳能电池，其特征在于，具有阴极、阳极、配置于上述阴极与上述阳极之间的光电转换层、以及配置于上述阴极与上述光电转换层之间的电子输送层，上述电子输送层含有氧化钛，还含有5价和/或6价的元素。
Description
技术领域
本发明涉及即便在遮断紫外线的情况下仍表现出优异的光电转换效率的太阳能电池。
背景技术
一直以来，在不断地开发层叠了多种包含半导体的层、且在该层叠体的两侧设置有电极的光电转换元件。另外，还研究了使用将多种半导体复合化而得的复合膜来代替这种层叠体。在这种光电转换元件中，各半导体作为P型半导体或N型半导体而发挥作用，通过光激发而在P型半导体或N型半导体中生成光载流子(电子-空穴对)，电子在N型半导体中移动，空穴在P型半导体中移动，由此产生电场。
现在，多数的已实用化的光电转换元件为使用硅等无机半导体而制造的无机太阳能电池。但是，无机太阳能电池的制造耗费成本且难以大型化，而且利用范围受限，因此使用有机半导体代替无机半导体而制造的有机太阳能电池(例如专利文献1、2)受到注目。
在有机太阳能电池中，大多在阴极、与含有N型半导体和P型半导体的光电转换层之间设置电子输送层，作为电子输送层的材料，大多使用光传导性优异的氧化钛。例如，专利文献3中记载了一种有机薄膜太阳能电池，其在透明电极层上依次形成氧化物半导体层、含有有机半导体的层、导电性聚合物层和集电极层，氧化物半导体层为非晶氧化钛层。另外，专利文献4中记载了一种有机发电层叠体，其至少依次包含正极、有机光电转换层、金属氧化物层、和含有比铁贵重的金属的负极，并且记载了作为金属氧化物层的金属氧化物，优选氧化钛、氧化锌等。
另一方面，有机太阳能电池被密封于表面侧的透明保护材料与背面侧的保护材料之间来使用，但为了抑制有机半导体的劣化，提高有机太阳能电池整体的耐久性，通过在透明保护材料中添加紫外线吸收材料、或在表面进一步设置保护层来进行紫外线的遮断。
然而，由于氧化钛的吸收波长与紫外区域重叠，因此若在使用了氧化钛作为电子输送层的材料的有机太阳能电池中遮断紫外线，则存在氧化钛的光传导性降低而无法充分发挥电子输送层的功能，光电转换效率大幅降低的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-344794号公报
专利文献2：日本专利第4120362号公报
专利文献3：日本特开2009-146981号公报
专利文献4：国际公开第2011/158874号小册子
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于，提供一种即便在遮断紫外线的情况下仍表现出优异的光电转换效率的太阳能电池。
用于解决课题的方法
本发明为一种太阳能电池，其特征在于，具有阴极、阳极、配置于所述阴极与所述阳极之间的光电转换层、以及配置于所述阴极与所述光电转换层之间的电子输送层，所述电子输送层含有氧化钛，还含有5价和/或6价的元素。
以下，详述本发明。
本发明人发现下述的太阳能电池能够抑制因遮断紫外线所致的氧化钛的光传导性的降低，即便在遮断紫外线的情况下仍可获得优异的光电转换效率，从而完成了本发明，所述太阳能电池具有阴极、阳极、配置于上述阴极与上述阳极之间的光电转换层、以及配置于上述阴极与上述光电转换层之间的电子输送层，且上述电子输送层含有氧化钛、还含有5价和/或6价的元素。
本发明的太阳能电池具有阴极、阳极、配置于上述阴极与上述阳极之间的光电转换层、以及配置于上述阴极与上述光电转换层之间的电子输送层。
上述阴极的材料没有特别限制，可以使用以往公知的材料，例如可举出钠、钠-钾合金、锂、镁、铝、镁-银混合物、镁-铟混合物、铝-锂合金、Al/Al2O3混合物、Al/LiF混合物、SnO2、FTO、AZO、IZO、GZO、ITO等。这些材料可以单独使用，也可以并用2种以上。
上述阳极的材料没有特别限制，可以使用以往公知的材料，例如可举出：金等金属；CuI、ITO(铟锡氧化物)、SnO2、AZO、IZO、GZO等导电性透明材料；导电性透明聚合物等。这些材料可以单独使用，也可以并用2种以上。
上述电子输送层含有氧化钛，还含有5价和/或6价的元素。
通过在氧化钛中添加5价和/或6价的元素，从而能够使电子输送层的价数发生变化，从而抑制因遮断紫外线所致的氧化钛的光传导性的降低。因此，本发明的太阳能电池即便在遮断了紫外线的情况下光电转换效率仍变高。
上述氧化钛没有特别限制，例如可举出锐钛矿型氧化钛，金红石型氧化钛等。这些氧化钛可以单独使用，也可以并用2种以上。其中，从与金红石型氧化钛相比折射力较低的观点考虑，优选锐钛矿型氧化钛。
上述5价和/或6价的元素没有特别限制，例如可举出：铌(Nb)、钒(V)、钽(Ta)等元素周期表5族元素；钼(Mo)、铬(Cr)、钨(W)等元素周期表6族元素；磷、碘等。这些5价和/或6价的元素可以单独使用，也可以并用2种以上。即，上述5价和/或6价的元素优选为选自铌(Nb)、钒(V)、钽(Ta)、钼(Mo)、铬(Cr)、钨(W)、磷和碘中的一种以上。
其中，进一步优选为选自铌(Nb)、钒(V)、钽(Ta)、钼(Mo)和磷中的一种以上，从光电转换效率变高的观点考虑，特别优选为铌(Nb)、钽(Ta)。
可以以单质的形式含有上述5价和/或6价的元素，也可以以化合物的形式含有上述5价和/或6价的元素。
上述5价和/或6价的元素的单质是指仅由价数为5价和/或6价的元素构成的物质。作为上述5价和/或6价的元素的单质，优选5价和/或6价的金属。
上述5价和/或6价的元素的化合物是指含有包含价数为5价和/或6价的元素在内的2种以上的元素的物质。作为上述5价和/或6价的元素的化合物，优选5价和/或6价的元素的氧化物。上述5价和/或6价的元素的氧化物没有特别限制，例如，可举出：氧化铌(Nb2O5)、氧化钒(V2O5)、氧化钽(Ta2O5)等元素周期表5族元素的氧化物；氧化钼(MoO3)、氧化铬(CrO2)、氧化钨(WO2)等元素周期表6族元素的氧化物等。另外，也可以使用十氧化四磷(P4O10)、氧化碘(I2O5)等。这些5价和/或6价的元素的氧化物可以单独使用，也可以并用2种以上。其中，从光电转换效率变高的观点考虑，特别优选氧化铌(Nb2O5)、氧化钽(Ta2O5)。
特别是，从光电转换效率进一步变高的观点考虑，上述电子输送层优选含有掺杂了上述5价和/或6价的元素的氧化钛。即便作为所掺杂的5价和/或6价的元素(掺杂剂)，仍优选上述的5价和/或6价的元素，具体而言，例如可举出：铌、钒、钽等元素周期表5族元素；钼、铬、钨等元素周期表6族元素；磷、碘等。
在上述电子输送层中，钛与5价和/或6价的元素的比率优选为99.9∶0.1～50∶50(摩尔比)。若上述5价和/或6价的元素的比率为上述下限以上，则可使电子输送层的价数发生变化的效果提高，能够更进一步抑制在遮断紫外线的情况下的光电转换效率的降低。若上述5价和/或6价的元素的比率为上述上限以下，则能够抑制氧化钛本来的电子特性、光学特性大幅变化所致的光电转换效率的降低。钛与5价和/或6价的元素的比率更优选为99∶1～70∶30(摩尔比)。
另外，在上述电子输送层含有上述掺杂了5价和/或6价的元素的氧化钛的情况下，在上述电子输送层中，钛与5价和/或6价的元素的比率优选为99.9∶0.1～60∶40(摩尔比)，更优选为99.9∶0.1～90∶10(摩尔比)。
需要说明的是，各元素的含量可以通过EDS(能量分散形元素分析装置)测定等求出。
在上述电子输送层中，上述5价和/或6价的元素也可以大致均匀地分散存在，但从光电转换效率进一步变高的观点考虑，优选偏重地存在于阴极侧。
具体而言，在上述电子输送层的从阴极侧起60％的厚度的范围内，优选存在着上述电子输送层所包含的5价和/或6价的元素的90重量％以上，更优选存在着95重量％以上。另外，在上述电子输送层的从阴极侧起30％的厚度的范围内，优选存在着上述电子输送层所包含的5价和/或6价的元素的90重量％以上，更优选存在着95重量％以上。
上述电子输送层的制膜方法没有特别限定，但优选为：在使用5价和/或6价的金属醇盐溶液形成了涂膜后，在该涂膜的表面上将氧化钛层制膜，例如在400～600℃、10～60分钟等的条件下进行这些层的烧成的方法。根据这样的方法，通过进行烧成，能够形成下述电子输送层，能够抑制因遮断紫外线所致的氧化钛的光传导性的降低，所述电子输送层包含：含有5价和/或6价的元素的氧化物的层、氧化钛层、以及在这些层的界面生成的含有氧化钛以及5价和/或6价的元素的氧化物的层。另外，若通过这样的方法在阴极上形成电子输送层，则能够形成5价和/或6价的元素的氧化物偏重地存在于阴极侧的电子输送层。
另外，作为上述电子输送层的制膜方法，还优选为：制作由掺杂了5价和/或6价的元素的氧化钛形成的粒子，使用分散有该粒子的分散液形成涂膜，进行烧成的方法。根据这样的方法，能够形成含有掺杂了5价和/或6价的元素的氧化钛的层。另外，也可以在所得的层的表面上进一步将氧化钛层制膜，进行烧成，由此形成包含含有掺杂了5价和/或6价的元素的氧化钛的层、以及氧化钛层的电子输送层。若通过这样的方法在阴极上形成电子输送层，则能够形成5价和/或6价的元素偏重地存在于阴极侧的电子输送层。
制作由上述掺杂了5价和/或6价的元素的氧化钛形成的粒子的方法没有特别限制，例如，可举出：在异丙醇钛与5价和/或6价的金属醇盐的混合物中滴加硝酸，然后进行加热搅拌的方法等。由上述掺杂了5价和/或6价的元素的氧化钛形成的粒子的平均粒径没有特别限定，但从制膜性变得良好、光电转换效率进一步变高的观点考虑，优选5～100nm，更优选10～60nm。
需要说明的是，平均粒径可以通过动态光散射法等求出。
另外，作为上述电子输送层的制膜方法，例如还可使用：通过溅射而将氧化钛与5价和/或6价的元素同时制膜，由此制作含有它们的层的方法；涂布分散有氧化钛粒子与由5价和/或6价的元素形成的粒子这两者的分散液的方法等。
上述电子输送层的厚度的优选的下限为1nm，优选的上限为2000nm。若上述厚度为1nm以上，则变得能够充分地封阻空穴。若上述厚度为2000nm以下，则不易成为电子输送时的阻力，光电转换效率变高。上述电子输送层的厚度的更优选的下限为3nm，更优选的上限为1000nm，进一步优选的下限为10nm，进一步优选的上限为600nm。
上述光电转换层只要含有N型半导体和P型半导体，就没有特别限制，N型半导体和P型半导体可以分别为有机半导体，也可以为金属硫化物、金属氧化物等无机半导体。
其中，从太阳能电池的耐久性变高的观点考虑，上述光电转换层优选包含含有无机半导体的层，更优选为该含有无机半导体的层为含有金属硫化物的层。此外，本发明的太阳能电池更优选为具有下述光电转换层的有机薄膜太阳能电池，所述光电转换层包含含有金属硫化物的层(以下，也称为硫化物层)、以及含有有机半导体的层(以下，也称为有机半导体层)。在这样的光电转换层中，推测上述硫化物层主要作为N型半导体来发挥作用，上述有机半导体层主要作为P型半导体来发挥作用，但上述硫化物层也可以部分地作为P型半导体来发挥作用，上述有机半导体层也可以部分地作为N型半导体来发挥作用。另外，这样的光电转换层可以是包含上述硫化物层和上述有机半导体层的层叠体，也可以是将上述硫化物层和上述有机半导体层复合化而得的复合膜，但复合膜因能够提高有机半导体的电荷分离效率而更为优选。
作为上述硫化物层所包含的金属硫化物，例如可举出：硫化锑、硫化铋、硫化砷等元素周期表15族元素的硫化物；硫化镉、硫化锡、硫化铟、硫化锌、硫化铁、硫化铅等。其中，优选硫化锑。硫化锑与有机半导体的能级的适合性良好，并且，与以往的氧化锌、氧化钛等相比对可见光的吸收较大。因此，通过使上述金属硫化物为硫化锑，从而可使太阳能电池的光电转换效率变高。这些金属硫化物可以单独使用，也可以并用2种以上。
上述硫化物层所包含的金属硫化物也可以是在同一分子中含有2种以上的元素的复合硫化物。
对于上述硫化物层而言，只要在不阻碍本发明的效果的范围内，就可以在如上所述的作为主成分的金属硫化物的基础上进一步含有其他的元素。上述其他的元素没有特别限定，但优选属于元素周期表的第4周期、第5周期和第6周期的元素，具体而言，例如可举出铟、镓、锡、镉、铜、锌、铝、镍、银、钛、钒、铌、钼、钽、铁、钴等。这些其他的元素可以单独使用，也可以并用2种以上。其中，从电子的迁移率变高的观点考虑，优选铟、镓、锡、镉、锌、铜。
上述其他的元素的含量在上述硫化物层中的优选的上限为50重量％。若上述含量为50重量％以下，则不会对硫化物层与有机半导体的适合性带来不良影响，光电转换效率不会发生降低。
上述硫化物层优选为结晶性半导体。通过使上述硫化物层为结晶性半导体，从而可使电子的迁移率变高，光电转换效率变高。
需要说明的是，结晶性半导体表示通过X射线衍射测定等进行测定而能够检测到散射峰的半导体。
另外，作为上述硫化物层的结晶性的指标，可以使用结晶度。上述硫化物层的结晶度的优选的下限为30％。若上述结晶度为30％以上，则电子的迁移率变高，光电转换效率变高。上述结晶度的更优选的下限为50％，进一步优选的下限为70％。
需要说明的是，结晶度能够如下求得：将通过X射线衍射测定等而检测到结晶质来源的散射峰、和非晶质部来源的光晕(halo)利用拟合进行分离，求出各自的强度积分，算出整体中的结晶质部分的比。
作为提高上述硫化物层的结晶度的方法，例如可举出：对硫化物层进行热退火、激光或闪光灯等强度较强的光的照射、准分子光照射、等离子体照射等的方法。其中，从能够降低上述金属硫化物的氧化的观点考虑，优选进行强度较强的光的照射、等离子体照射等的方法。
上述有机半导体层所包含的有机半导体没有特别限制，例如可举出聚(3-烷基噻吩)等具有噻吩骨架的化合物等。另外，例如还可举出具有聚对亚苯基乙烯基骨架、聚乙烯基咔唑骨架、聚苯胺骨架、聚乙炔骨架等的导电性高分子等。此外，例如还可举出具有酞菁骨架、萘酞菁骨架、并五苯骨架，苯并卟啉骨架等卟啉骨架等的化合物。其中，从耐久性比较高的观点考虑，优选具有噻吩骨架、酞菁骨架、萘酞菁骨架、苯并卟啉骨架的化合物。
从能够吸收长波长区域的光的观点考虑，上述有机半导体层所包含的有机半导体还优选为供体-受体型。其中，更有选为具有噻吩骨架的供体-受体型的化合物，在具有噻吩骨架的供体-受体型的化合物中，从光吸收波长的观点考虑，特别优选噻吩-二酮吡咯并吡咯聚合物。
在上述光电转换层为层叠体的情况下，上述硫化物层的厚度的优选的下限为5nm，优选的上限为5000nm。若上述厚度为5nm以上，则变得能够充分地吸收光，光电转换效率变高。若上述厚度为5000nm以下，则能够抑制无法进行电荷分离的区域的产生，能够抑制光电转换效率的降低。上述硫化物层的厚度的更优选的下限为10nm，更优选的上限为1000nm，进一步优选的下限为20nm，进一步优选的上限为500nm。
在上述光电转换层为层叠体的情况下，上述有机半导体层的厚度的优选的下限为5nm，优选的上限为1000nm。若上述厚度为5nm以上，则变得能够充分地吸收光，光电转换效率变高。若上述厚度为1000nm以下，则能够抑制无法进行电荷分离的区域的产生，能够抑制光电转换效率的降低。上述有机半导体层的厚度的更优选的下限为10nm，更优选的上限为500nm，进一步优选的下限为20nm，进一步优选的上限为200nm。
另外，在上述光电转换层为复合膜的情况下，硫化物层与有机半导体层的比率非常重要。硫化物层与有机半导体层的比率优选为1∶19～19∶1(体积比)。若上述比率在上述范围内，则空穴或电子变得容易到达电极，因此，有助于光电转换效率的提高。上述比率更优选为1∶9～9∶1(体积比)。
上述复合膜的厚度的优选的下限为30nm，优选的上限为3000nm。若上述厚度为30nm以上，则变得能够充分地吸收光，光电转换效率变高。若上述厚度为3000nm以下，则电荷变得容易到达电极，光电转换效率变高。上述复合膜的厚度的更优选的下限为40nm，更优选的上限为1000nm，进一步优选的下限为50nm，进一步优选的上限为500nm。
本发明的太阳能电池在上述光电转换层与上述阳极之间还可以具有空穴输送层。
上述空穴输送层的材料没有特别限制，例如，可举出P型导电性高分子、P型低分子有机半导体、P型金属氧化物、P型金属硫化物、表面活性剂等，具体而言，例如可举出聚乙烯二氧噻吩的聚苯乙烯磺酸加成物、含羧基的聚噻吩、酞菁、卟啉、氧化钼、氧化钒、氧化钨、氧化镍、氧化铜、氧化锡、硫化钼、硫化钨、硫化铜、硫化锡等、含氟基的膦酸、含羰基的膦酸等。
上述空穴输送层的厚度的优选的下限为1nm，优选的上限为2000nm。若上述厚度为1nm以上，则变得能够充分地封阻电子。若上述厚度为2000nm以下，则不易成为空穴输送时的阻力，光电转换效率变高。上述空穴输送层的厚度的更优选的下限为3nm，更优选的上限为1000nm，进一步优选的下限为5nm，进一步优选的上限为500nm。
本发明的制造太阳能电池的方法没有特别限制，例如可举出：在基板上形成电极(阳极)，然后根据需要在该电极(阳极)的表面上将空穴输送层制膜，接下来，通过旋涂法等印刷法、真空蒸镀法等在该空穴输送层的表面上将光电转换层制膜，然后通过如上所述的方法在该光电转换层的表面上将电子输送层制膜，此外，在该电子输送层的表面上形成电极(阴极)的方法等。另外，也可以在基板上形成了电极(阴极)之后依次形成电子输送层、光电转换层、空穴输送层、电极(阳极)。
本发明的太阳能电池即便在遮断紫外线的情况下光电转换效率仍变高，因此优选在遮断紫外线的状态下使用。具体而言，例如优选为：在利用密封材料将本发明的太阳能电池层叠在透明保护材料与背面保护材料之间并一体化而制成模块时，通过在表面设置紫外线吸收层、或者在透明保护材料或密封材料中添加紫外线吸收材料而遮断紫外线。
需要说明的是，通过遮断紫外线，从而能够抑制有机半导体的劣化，提高太阳能电池的耐久性。
发明效果
根据本发明，能够提供一种即便在遮断紫外线的情况下仍表现出优异的光电转换效率的太阳能电池。
具体实施方式
以下，列举实施例对本发明作更详细的说明，但本发明并不仅限于这些实施例。
(实施例1)
在作为透明电极(阴极)的ITO膜的表面上，通过旋涂法涂布乙醇铌的乙醇溶液，形成干燥后的厚度为10nm的涂膜。在该涂膜的表面上通过旋涂法将氧化钛层(锐钛矿型氧化钛，平均粒径16nm)制膜为0.4μm的厚度，在400℃、大气下进行10分钟的烧成，形成含有氧化钛和氧化铌(价数5)的电子输送层。
接下来，在电子输送层的表面上通过蒸镀法层叠硫化锑，在250℃、低压下进行10分钟烧成。在所得的由硫化锑形成的层的表面上通过旋涂法涂布P3HT(具有在3位上具有己基的噻吩骨架的共轭聚合物)，形成光电转换层。接下来，在光电转换层的表面上层叠PEDOT∶PSS，形成空穴输送层。此外，在空穴输送层的表面上，通过蒸镀法层叠金来作为金属电极(阳极)，得到太阳能电池。
(实施例2)
使用硫化镉代替硫化锑，除此以外，与实施例1同样地操作而得到太阳能电池。
(实施例3)
使用氧化锌代替硫化锑，除此以外，与实施例1同样地操作而得到太阳能电池。
(实施例4)
使用富勒烯衍生物PCBM代替硫化锑，除此以外，与实施例1同样地操作而得到太阳能电池。
(实施例5)
使用乙醇钽代替乙醇铌，除此以外，与实施例1同样地操作而得到太阳能电池。
(实施例6)
使用乙醇钒代替乙醇铌，除此以外，与实施例1同样地操作而得到太阳能电池。
(实施例7)
使用氧化磷代替乙醇铌，除此以外，与实施例1同样地操作而得到太阳能电池。
(实施例8)
通过旋涂法将氧化钼层制膜而来代替通过旋涂法涂布乙醇铌的乙醇溶液，除此以外，与实施例1同样地操作而得到太阳能电池。
(比较例1)
未进行乙醇铌的乙醇溶液的涂布，除此以外，与实施例1同样地操作而得到太阳能电池。
(比较例2)
未进行乙醇铌的乙醇溶液的涂布，除此以外，与实施例2同样地操作而得到太阳能电池。
(比较例3)
未进行乙醇铌的乙醇溶液的涂布，除此以外，与实施例3同样地操作而得到太阳能电池。
(比较例4)
未进行乙醇铌的乙醇溶液的涂布，除此以外，与实施例4同样地操作而得到太阳能电池。
(比较例5)
使用丁醇锆来代替乙醇铌，除此以外，与实施例1同样地操作而得到太阳能电池。
(比较例6)
使用丁醇铝来代替乙醇铌，除此以外，与实施例1同样地操作而得到太阳能电池。
(比较例7)
使用乙醇镁来代替乙醇铌，除此以外，与实施例1同样地操作而得到太阳能电池。
(实施例9)
(铌掺杂氧化钛粒子的制备)
在异丙醇钛3g中混合乙醇铌0.1g。在该混合物中滴加0.1M的硝酸20mL后，在80℃下搅拌8小时。搅拌后，用纯水洗涤所得的固体，制备出铌掺杂氧化钛粒子(由掺杂了铌的氧化钛形成的粒子，Ti∶Nb＝30∶1，平均粒径10nm)。
(太阳能电池的制造)
在作为透明电极(阴极)的FTO膜的表面上，通过旋涂法涂布铌掺杂氧化钛粒子的乙醇分散液，形成干燥后的厚度为60nm的涂膜，然后在600℃、大气下进行30分钟的烧成。在该涂膜的表面上，通过旋涂法将氧化钛层(锐钛矿型氧化钛，平均粒径16nm)制膜为0.2μm的厚度，在400℃、大气下进行10分钟的烧成，形成下述电子输送层，所述电子输送层包含含有掺杂了铌(价数5)的氧化钛的层、和氧化钛层。
接下来，在电子输送层的表面上，通过蒸镀法层叠硫化锑，在250℃、低压下进行10分钟的烧成。在所得的由硫化锑形成的层的表面上，通过旋涂法涂布P3HT(具有在3位具有己基的噻吩骨架的共轭聚合物)，形成光电转换层。然后，在光电转换层的表面上层叠PEDOT∶PSS，形成空穴输送层。此外，在空穴输送层的表面上，通过蒸镀法层叠金来作为金属电极(阳极)，得到太阳能电池。
(实施例10)
将使用铌掺杂氧化钛粒子(Ti∶Nb＝30∶1)而形成的涂膜的干燥后的厚度设为100nm，将在该涂膜的表面上形成的氧化钛层(锐钛矿型氧化钛，平均粒径16nm)的厚度设为100nm，除此以外，与实施例9同样地操作而得到太阳能电池。
(实施例11)
使用乙醇钽来代替乙醇铌，除此以外，与实施例9同样地操作而制备出钽掺杂氧化钛粒子(由掺杂了钽的氧化钛形成的粒子，Ti∶Ta＝30∶1，平均粒径10nm)。使用钽掺杂氧化钛粒子来代替铌掺杂氧化钛粒子，除此以外，与实施例9同样地操作而得到太阳能电池。
(实施例12)
在作为透明电极(阴极)的FTO膜的表面上，通过旋涂法涂布实施例9中得到的铌掺杂氧化钛粒子的乙醇分散液，堆积0.2μm后，在600℃、大气下进行30分钟的烧成，形成含有掺杂了铌(价数5)的氧化钛的电子输送层。
接下来，在电子输送层的表面上，通过蒸镀法层叠硫化锑，在250℃、低压下进行10分钟的烧成。在所得的由硫化锑形成的层的表面上，通过旋涂法涂布P3HT(具有在3位具有己基的噻吩骨架的共轭聚合物)，形成光电转换层。然后，在光电转换层的表面上，层叠PEDOT∶PSS，形成空穴输送层。此外，在空穴输送层的表面上，通过蒸镀法层叠金来作为金属电极(阳极)，得到太阳能电池。
(实施例13)
使用在实施例11中得到的钽掺杂氧化钛粒子来代替铌掺杂氧化钛粒子，除此以外，与实施例12同样地操作而得到太阳能电池。
(实施例14)
改变所投入的乙醇铌的量，除此以外，与实施例9同样地操作而制备出铌掺杂氧化钛粒子(由掺杂了铌的氧化钛形成的粒子，Ti∶Nb＝900∶1，平均粒径16nm)。使用所得的铌掺杂氧化钛粒子，除此以外，与实施例12同样地操作而得到太阳能电池。
(实施例15)
改变所投入的乙醇铌的量，除此以外，与实施例9同样地操作而制备出铌掺杂氧化钛粒子(由掺杂了铌的氧化钛形成的粒子，Ti∶Nb＝2∶1，平均粒径12nm)。使用所得的铌掺杂氧化钛粒子，除此以外，与实施例12同样地操作而得到太阳能电池。
(实施例16)
改变所投入的乙醇铌的量，除此以外，与实施例9同样地操作而制备出铌掺杂氧化钛粒子(由掺杂了铌的氧化钛形成的粒子，Ti∶Nb＝10∶1，平均粒径16nm)。使用所得的铌掺杂氧化钛粒子，除此以外，与实施例12同样地操作而得到太阳能电池。
<评价>
对实施例和比较例中得到的太阳能电池进行以下的评价。将结果示于表1和2。
(1)光电转换效率的测定
使用太阳能电池特性评价系统CEP-015(分光计器公司制)，测定AM1.5(100mW/cm2)的模拟太阳光照射下的太阳能电池的电流密度电压特性，求出光电转换效率。按照以下的基准进行评价。
○：在将比较例1中得到的太阳能电池的光电转换效率设为1的情况下，光电转换效率为0.7以上的太阳能电池
△：在将比较例1中得到的太阳能电池的光电转换效率设为1的情况下，光电转换效率为0.3以上且小于0.7的太阳能电池
×：在将比较例1中得到的太阳能电池的光电转换效率设为1的情况下，光电转换效率小于0.3的太阳能电池
(2)紫外线遮断时的光电转换效率的变化率
使用包含紫外线吸收材料的膜，在遮断了400nm以下的波长的状态下，与上述(1)同样地操作，测定太阳能电池的电流密度电压特性，求出光电转换效率。求出遮断400nm以下的波长的前后的光电转换效率的变化率(遮断后/遮断前)。
(3)耐久性评价
对太阳能电池进行玻璃密封，在温度60℃、湿度30％的条件下经过72小时后，与上述(1)同样地操作，测定太阳能电池的电流密度电压特性，求出光电转换效率。按照以下的基准进行评价。
○：与经过72小时前相比，经过72小时后的光电转换效率保持为80％以上的太阳能电池
△：与经过72小时前相比，经过72小时后的光电转换效率保持为40％以上且小于80％的太阳能电池
×：与经过72小时前相比，经过72小时后的光电转换效率小于40％的太阳能电池
(4)综合评价
按照下述的基准进行评价。
◎：遮断紫外线时的光电转换效率的变化率为0.7以上，光电转换效率和耐久性评价均为○的太阳能电池
○：遮断紫外线时的光电转换效率的变化率为0.7以上，光电转换效率为△，但耐久性评价为○的太阳能电池
△：遮断紫外线时的光电转换效率的变化率为0.7以上，光电转换效率和耐久性评价均为△的太阳能电池
×：遮断紫外线时的光电转换效率的变化率小于0.7的太阳能电池
[表1]
[表2]
产业上的可利用性
根据本发明，能够提供一种即便在遮断紫外线的情况下仍表现出优异的光电转换效率的太阳能电池。
Claims (7)
1.一种太阳能电池，其特征在于，具有阴极、阳极、配置于所述阴极与所述阳极之间的光电转换层、以及配置于所述阴极与所述光电转换层之间的电子输送层，
所述电子输送层含有氧化钛，还含有5价和/或6价的元素。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，电子输送层含有氧化钛，还含有5价和/或6价的元素的氧化物。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，电子输送层含有掺杂了5价和/或6价的元素的氧化钛。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳能电池，其特征在于，5价和/或6价的元素为选自铌、钒、钽、钼、铬、钨、磷及碘中的一种以上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的太阳能电池，其特征在于，光电转换层包含含有无机半导体的层。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于，含有无机半导体的层为含有金属硫化物的层。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的太阳能电池，其特征在于，光电转换层包含含有有机半导体的层。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150708 |