CN109478598A - 太阳能电池、光吸收层以及光吸收层的形成方法 - Google Patents

太阳能电池、光吸收层以及光吸收层的形成方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109478598A
CN109478598A CN201780044313.9A CN201780044313A CN109478598A CN 109478598 A CN109478598 A CN 109478598A CN 201780044313 A CN201780044313 A CN 201780044313A CN 109478598 A CN109478598 A CN 109478598A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
compound
electrode
light absorbing
solar battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201780044313.9A
Other languages
English (en)
Inventor
内田隆介
铃鹿理生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Publication of CN109478598A publication Critical patent/CN109478598A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10—Deposition of organic active material
    • H10K71/12—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30—Coordination compounds
    • H10K85/341—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/032—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312
    • H01L31/0324—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312 comprising only AIVBVI or AIIBIVCVI chalcogenide compounds, e.g. Pb Sn Te
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/30—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising bulk heterojunctions, e.g. interpenetrating networks of donor and acceptor material domains
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/451—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising a metal-semiconductor-metal [m-s-m] structure
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80—Constructional details
    • H10K30/81—Electrodes
    • H10K30/82—Transparent electrodes, e.g. indium tin oxide [ITO] electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/50—Organic perovskites; Hybrid organic-inorganic perovskites [HOIP], e.g. CH3NH3PbI3
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L2031/0344—Organic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2102/00—Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
    • H10K2102/10—Transparent electrodes, e.g. using graphene
    • H10K2102/101—Transparent electrodes, e.g. using graphene comprising transparent conductive oxides [TCO]
    • H10K2102/103—Transparent electrodes, e.g. using graphene comprising transparent conductive oxides [TCO] comprising indium oxides, e.g. ITO
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

一种太阳能电池，具备：第1电极；与第1电极对向的第2电极；和位于第1电极和第2电极之间，且包含第1层和第2层的光吸收层，在将A1作为1价阳离子、M1作为2价阳离子、X1作为卤阴离子时，第1层包含具有用组成式A1M1X1 3表示的钙钛矿结构的第1化合物，在将A2作为1价阳离子、M2作为2价阳离子、X2作为卤阴离子时，第2层包含具有用组成式A2M2X2 3表示的钙钛矿结构、且组成与第1化合物不同的第2化合物，第1层中的第1化合物和第2层中的第2化合物的至少一方具有单一的取向性。

Description

太阳能电池、光吸收层以及光吸收层的形成方法
技术领域
本公开涉及太阳能电池、光吸收层以及光吸收层的形成方法。在此，太阳能电池包括所说的钙钛矿型太阳能电池。
背景技术
近年来，将具有用AMX3这一组成式表示的钙钛矿型晶体结构以及与其类似的晶体结构的化合物作为光吸收材料的太阳能电池的研究开发不断推进。以下，将“具有用AMX3这一组成式表示的钙钛矿型晶体结构以及与其类似的晶体结构的化合物”称为“钙钛矿型化合物”。
使用了钙钛矿型化合物的太阳能电池具有层叠结构，所述层叠结构包含：对向地配置的两个电极、和配置于所述两个电极之间且进行光吸收和光电荷分离的光吸收层。以下将“使用了钙钛矿型化合物的太阳能电池”称为“钙钛矿太阳能电池”。光吸收层包含钙钛矿型化合物。以下将“包含钙钛矿型化合物的层”称为“钙钛矿层”。作为钙钛矿型化合物，可使用例如用CH3NH3PbI3表示的化合物。
另外，在专利文献1和2、非专利文献1和2中分别公开了一种钙钛矿层具有单一的取向性的钙钛矿太阳能电池。在这些文献中有以下启示：通过使用这样的钙钛矿层，能够提高钙钛矿太阳能电池的转换效率。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2016－25170号公报
专利文献2:日本特开2016－92293号公报
非专利文献
非专利文献1:Giulia Grancini等10人，“Journal of Physical ChemistryLetters”(美国)，2014年5月，p.3836－3842
非专利文献2：Feng Wang等2人，“Advanced Functional Materials”(德国)，2015年2月，第25卷，第7号，p.1120－1126
发明内容
要求进一步提高钙钛矿太阳能电池的转换效率。
本公开的一方式提供转换效率更高的太阳能电池。
本公开的一方式涉及的太阳能电池，具备：第1电极；位于第1电极上，且将光转换成电荷的光吸收层；和位于光吸收层上的第2电极，光吸收层包含第1层和第2层，所述第1层包含用组成式A1M1X1 3(式中，A1为1价阳离子，M1为2价阳离子，X1为卤阴离子。)表示的第1钙钛矿型化合物，所述第2层位于第1层上，且包含用组成式A2M2X2 3(式中，A2为1价阳离子，M2为2价阳离子，X2为卤阴离子。)表示的第2钙钛矿型化合物，第1钙钛矿型化合物和第2钙钛矿型化合物具有不同的组成。
再者，这些包括性的或具体性的方式可以通过系统、方法、集成电路、计算机程序、或者记录介质来实现，也可以通过系统、装置、方法、集成电路、计算机程序和记录介质的任意的组合来实现。
根据本公开的一方式，能提供转换效率更高的太阳能电池。
附图说明
图1是示意地表示第1实施方式的太阳能电池100的一例的截面图。
图2A是用于说明光吸收层3的形成方法的概略的示意性的截面图。
图2B是用于说明光吸收层3的形成方法的概略的示意性的截面图。
图2C是用典型的方法形成的光吸收层30的示意性的截面图。
图3A是表示光吸收层3的形成方法的一例的示意图。
图3B是表示光吸收层3的形成方法的一例的示意图。
图3C是表示光吸收层3的形成方法的一例的示意图。
图3D是表示光吸收层3的形成方法的一例的示意图。
图4是示意地表示第2实施方式的太阳能电池101的一例的截面图。
图5是示意地表示第3实施方式的太阳能电池102的一例的截面图。
图6A是表示实施例1中的光吸收层3的第1层11的XRD测定结果的图。
图6B是表示实施例1中的光吸收层3的第2层12的XRD测定结果的图。
图7A是表示实施例2中的光吸收层3的第1层11的XRD测定结果的图。
图7B是表示实施例2中的光吸收层3的第2层12的XRD测定结果的图。
图8A是表示实施例3中的光吸收层3的第1层11的XRD测定结果的图。
图8B是表示实施例3中的光吸收层3的第2层12的XRD测定结果的图。
图9A是表示实施例4中的光吸收层3的第1层11的XRD测定结果的图。
图9B是表示实施例4中的光吸收层3的第2层12的XRD测定结果的图。
图10A是表示实施例5中的光吸收层3的第1层11的XRD测定结果的图。
图10B是表示实施例5中的光吸收层3的第2层12的XRD测定结果的图。
图11是表示比较例1中的光吸收层的XRD测定结果的图。
图12是表示实施例1和实施例2的太阳能电池的外部量子效率的图。
具体实施方式
(成为本公开的基础的见解)
为了提高太阳能电池的转换效率，例如可考虑提高短路电流密度Jsc。在此，当将短路电流密度记为Jsc(A/cm2)、开放电压记为Voc(V)、曲线因子记为FF(％)，则转换效率通过Jsc×Voc×FF除以入射光强度来求出。短路电流密度Jsc是短路电流除以受光面积而得到的值。短路电流是指在太阳能电池的电压为0V时流动的电流。
根据本申请发明人的研究，前述的文献所公开的典型的钙钛矿太阳能电池，难以将通过光激励而产生的载流子以高的效率作为电流获取。由此，有可能产生电流的损失。因此，难以进一步提高短路电流密度Jsc。认为其原因是因为在将作为载流子的电子和空穴向外部获取之前，在太阳能电池内发生了电子和空穴的复合(再结合)的缘故。
于是，本申请发明人研究了能够提高太阳能电池的转换效率的光吸收层的结构和形成方法。其结果发现：通过使用具有重叠了多个钙钛矿层的结构的光吸收层，能够提高太阳能电池的短路电流密度，由此，能够进一步提高太阳能电池的转换效率。以下更详细地说明。
钙钛矿层，典型地采用旋涂法等涂布法来形成。采用涂布法时，通过将包含例如钙钛矿型化合物的构成元素和溶剂的溶液即涂布液涂布于基板上，进行加热来使其干燥，从而形成钙钛矿层。可是，难以使用涂布法形成重叠了多个钙钛矿层的结构。当在成为下层的钙钛矿层之上施予用于形成成为上层的钙钛矿层的涂布液时，作为下层的钙钛矿层中所含的钙钛矿型化合物有可能溶于该涂布液中。
对此，本申请发明人发现，通过使用成为下层的钙钛矿层作为种子层，使成为上层的钙钛矿层在成为下层的钙钛矿层上析出，能够形成具有层叠结构的光吸收层。
根据上述方法，能够形成具有层叠了组成不同的两个钙钛矿层的结构的光吸收层。这样的光吸收层，能够利用两个钙钛矿层的价电子带和导带的能级之差来抑制在太阳能电池内产生的载流子的复合。因此，通过使用这样的光吸收层，能够更加提高太阳能电池的转换效率。详细情况在后面叙述。
另外，根据本申请发明人发现的方法，与典型的方法相比，能够更容易地控制钙钛矿层中的钙钛矿型化合物的晶体的取向。而且，能够以所期望的厚度形成晶体的取向得到控制的钙钛矿层。若钙钛矿层内的晶体的取向一致，则在钙钛矿层内载流子变得容易移动。由此，能够提高太阳能电池的短路电流密度。
本公开的一实施方式的概要如下。
[项目1]一种太阳能电池，具备：
第1电极；
与第1电极对向的第2电极；和
位于第1电极和第2电极之间，且包含第1层和第2层的光吸收层，
在将A1作为1价阳离子、M1作为2价阳离子、X1作为卤阴离子时，第1层包含具有用组成式A1M1X1 3表示的钙钛矿结构的第1化合物，
在将A2作为1价阳离子、M2作为2价阳离子、X2作为卤阴离子时，第2层包含具有用组成式A2M2X2 3表示的钙钛矿结构、且组成与第1化合物不同的第2化合物，
上述第1层中的上述第1化合物和上述第2层中的上述第2化合物的至少一方具有单一的取向性。
[项目2]根据项目1所述的太阳能电池，
在第1层中，第1化合物具有单一的取向性，
在第2层中，第2化合物具有单一的取向性。
[项目3]根据项目1或项目2所述的太阳能电池，
第1化合物的取向和第2化合物的取向一致。
[项目4]根据项目1～项目3的任一项所述的太阳能电池，
在使用CuKα射线所得到的第1层的X射线衍射图谱中，在衍射角18°以上且23°以下的范围存在第1峰，第1峰的衍射强度为在衍射角13°以上且16°以下的范围中的衍射强度的最大值的10倍以上，
在使用CuKα射线所得到的第2层的X射线衍射图谱中，在衍射角18°以上且23°以下的范围存在第2峰，第2峰的衍射强度为在衍射角13°以上且16°以下的范围中的衍射强度的最大值的10倍以上。
[项目5]根据项目1～项目3的任一项所述的太阳能电池，
在使用CuKα射线所得到的第1层的X射线衍射图谱中，在衍射角13°以上且16°以下的范围存在第1峰，第1峰的衍射强度为在衍射角18°以上且23°以下的范围中的衍射强度的最大值的10倍以上，
在使用CuKα射线所得到的第2层的X射线衍射图谱中，在衍射角13°以上且16°以下的范围存在第2峰，第2峰的衍射强度为在衍射角18°以上且23°以下的范围中的衍射强度的最大值的10倍以上。
[项目6]根据项目1～项目5的任一项所述的太阳能电池，
在第1电极和第1层之间还具备第1载流子输送层。
[项目7]根据项目6所述的太阳能电池，
第1电极为负极，第2电极为正极，第1载流子输送层为电子输送层。
[项目8]根据项目6或项目7所述的太阳能电池，
在第2层和第2电极之间还具备第2载流子输送层。
[项目9]根据项目8所述的太阳能电池，
第1电极为负极，第2电极为正极，第2载流子输送层为空穴输送层。
[项目10]根据项目1～项目9的任一项所述的太阳能电池，
第1层的厚度为第2层的厚度的1/4以下。
[项目11]根据项目1～项目10的任一项所述的太阳能电池，
第1化合物中的A1为CH3NH3 +，B1为Pb2+，第2化合物中的A2为NH2CHNH2 +，B2为Pb2+。
[项目12]一种光吸收层，具备第1层和第2层，
在将A1作为1价阳离子、M1作为2价阳离子、X1作为卤阴离子时，所述第1层包含具有用组成式A1M1X1 3表示的钙钛矿结构的第1化合物，
在将A2作为1价阳离子、M2作为2价阳离子、X2作为卤阴离子时，所述第2层包含具有用组成式A2M2X2 3表示的钙钛矿结构、且组成与第1化合物不同的第2化合物，
第1层中的第1化合物和第2层中的第2化合物的至少一方具有单一的取向性。
[项目13]根据项目12所述的光吸收层，
在第1层中，第1化合物具有单一的取向性，
在第2层中，第2化合物具有单一的取向性。
[项目14]根据项目12或项目13所述的光吸收层，
第1化合物的取向和第2化合物的取向一致。
[项目15]一种光吸收层的形成方法，
(A)通过将第1溶液配置于基板上并使第1溶液干燥，从而形成第1层，所述第1溶液包含1价阳离子A1、2价阳离子M1和卤阴离子X1，所述第1层包含具有用组成式A1M1X1 3表示的钙钛矿结构、且具有单一的取向性的第1化合物；
(B)通过将第2溶液配置于第1层上并使第2溶液干燥，从而在第1层上形成第2层，所述第2溶液包含1价阳离子A2、2价阳离子M2和卤阴离子X2，所述第2层包含具有用组成式A2M2X2 3表示的钙钛矿结构、且具有单一的取向性的与第1化合物不同的第2化合物。
[项目16]根据项目15所述的光吸收层的形成方法，
第2溶液包含内酯系溶剂。
[项目17]根据项目15或项目16所述的光吸收层的形成方法，
在(B)中，将基板加热至第2溶液变为饱和或过饱和状态的温度，并使加热了的基板浸渍于第2溶液中。
另外，本公开的一实施方式的概要如下。
本公开的一实施方式的太阳能电池，具备：
第1电极；
位于第1电极上，且将光转换成电荷的光吸收层；和
位于光吸收层上的第2电极，
光吸收层包含第1层和第2层，所述第1层包含用组成式A1M1X1 3(式中，A1为1价阳离子，M1为2价阳离子，X1为卤阴离子。)表示的第1钙钛矿型化合物，所述第2层位于第1层上，且包含用组成式A2M2X2 3(式中，A2为1价阳离子，M2为2价阳离子，X2为卤阴离子。)表示的第2钙钛矿型化合物，第1钙钛矿型化合物和第2钙钛矿型化合物具有不同的组成。
可以在第1层内晶体的取向一致，在第2层内晶体的取向一致。
第1层和第2层的晶体的取向可以一致。
在使用了CuKα射线的X射线衍射中，将角度2θ为13°以上且16°以下的范围作为第1范围，将角度2θ为18°以上且23°以下的范围作为第2范围，可以第1层在第2范围具有第1峰，第1峰的强度例如为第1层的在第1范围中的强度的最大值的10倍以上，第2层在第2范围具有第2峰，第2峰的强度例如为第2层的在第1范围中的强度的最大值的10倍以上。
在使用了CuKα射线的X射线衍射中，将角度2θ为13°以上且16°以下的范围作为第1范围，将角度2θ为18°以上且23°以下的范围作为第2范围，可以第1层在第1范围具有第1峰，第1峰的强度例如为第1层的在第2范围中的强度的最大值的10倍以上，第2层在第1范围具有第2峰，第2峰的强度例如为第2层的在第2范围中的强度的最大值的10倍以上。
上述太阳能电池可以还包含位于第1电极和第1层之间的第1载流子输送层。
可以第1电极为负极，第2电极为正极，第1载流子输送层为电子输送层。
上述太阳能电池可以还包含位于第2层和第2电极之间的第2载流子输送层。
可以第1电极为负极，第2电极为正极，第2载流子输送层为空穴输送层。
第1层的厚度例如可以为第2层的厚度的1/4以下。
可以第1钙钛矿型化合物的组成式中的A1为CH3NH3 +，B1为Pb2+，第2钙钛矿型化合物的组成式中的A2为NH2CHNH2 +，B2为Pb2+。
本公开的一实施方式的光吸收层，包含第1层和第2层，所述第1层包含用组成式A1M1X1 3(式中，A1为1价阳离子，M1为2价阳离子，X1为卤阴离子。)表示的第1钙钛矿型化合物，所述第2层以与第1层的上表面接触的方式配置于第1层上，且包含用组成式A2M2X2 3(式中，A2为1价阳离子，M2为2价阳离子，X2为卤阴离子。)表示的第2钙钛矿型化合物，第1钙钛矿型化合物和第2钙钛矿型化合物具有不同的组成。
可以在第1层内晶体的取向一致，在第2层内晶体的取向一致。
第1层和第2层的晶体的取向可以一致。
本公开的光吸收层的形成方法，包括：
(A)通过向基板上赋予第1溶液，并使第1溶液干燥，从而形成第1层的工序，所述第1溶液包含用组成式A1M1X1 3(式中，A1为1价阳离子，M1为2价阳离子，X1为卤阴离子。)表示的第1钙钛矿型化合物的构成元素，所述第1层包含第1钙钛矿型化合物；
(B)通过在使第2溶液接触第1层的上表面的状态下将基板静置，从而使第2层在第1层上析出的工序，所述第2溶液包含用组成式A2M2X2 3(式中，A2为1价阳离子，M2为2价阳离子，X2为卤阴离子。)表示的第2钙钛矿型化合物的构成元素，所述第2层包含第2钙钛矿型化合物，第1钙钛矿型化合物和第2钙钛矿型化合物具有相同或不同的组成。
第2溶液可以包含内酯系溶剂。
在工序(B)中，可以将基板加热至第2溶液52变为饱和或过饱和状态的温度，且通过使加热了的基板浸渍于第2溶液中从而使第2溶液接触第1层的上表面。
第2层可以具有放映了第1层内的晶体的取向的取向。
(第1实施方式)
一边参照附图，一边说明本公开的第1实施方式的太阳能电池。
图1是示意地表示本实施方式的太阳能电池的一例的截面图。
太阳能电池100具备第1电极2、光吸收层3和第2电极4。光吸收层3位于第1电极2上，且将光转换成电荷。第2电极4位于光吸收层3上。光吸收层3包含第1层11和位于第1层11上的第2层12。第1层11包含用组成式A1M1X1 3表示的第1钙钛矿型化合物。式中，A1为1价阳离子，M1为2价阳离子，X1为卤阴离子。第2层12包含用组成式A2M2X2 3表示的第2钙钛矿型化合物。式中，A2为1价阳离子，M2为2价阳离子，X2为卤阴离子。A1、A2、M1、M2、X1、X2可以是1种元素，也可以包含2种以上的元素。第1钙钛矿型化合物和第2钙钛矿型化合物具有不同的组成。
接着，说明太阳能电池100的基本的作用效果。若对太阳能电池100照射光，则光吸收层3吸收光，产生被激励了的电子、和空穴。被激励了的电子向作为负极的第1电极2移动。另一方面，在光吸收层3中产生的空穴向作为正极的第2电极4移动。由此，太阳能电池100能够从负极和正极获取电流。
在此，说明了第1电极2作为负极、第2电极4作为正极发挥作用的例子，但也可以第1电极2作为正极、第2电极4作为负极发挥作用。
太阳能电池100可以具备基板1。在该情况下，第1电极2可以位于基板1上。
“第1钙钛矿型化合物和第2钙钛矿型化合物的组成不同”是指：第1钙钛矿型化合物的组成式中的1价阳离子、2价阳离子和卤阴离子之中的至少一方与第2钙钛矿型化合物不同。即指：在A1和A2、M1和M2、X1和X2的组之中的至少1组中元素不同。再者，第1钙钛矿型化合物和第2钙钛矿型化合物中的A1、A2、M1、M2、X1、X2中的任意方可以包含2种以上的元素。在该情况下，“第1钙钛矿型化合物和第2钙钛矿型化合物的组成不同”是指在A1和A2、M1和M2、X1和X2的组之中的至少1组中所含的元素比不同。
另外，本实施方式的太阳能电池100，具有第1层11、和位于第1层11上的第2层12，第1层11中所含的第1钙钛矿型化合物和第2层12中所含的第2钙钛矿型化合物的组成不同。由此，与具备具有单一的钙钛矿层的光吸收层的典型的太阳能电池相比，能够提高短路电流密度。其原因如下。
构成光吸收层3的第1层11和第2层12中所含的钙钛矿型化合物的组成相互不同。因此，第1层11和第2层12的价电子带以及导带具有不同的能级。由此，在光吸收层3中，由于第1层11和第2层12的能级的不同，价电子带和导带发生倾斜。由此，在光吸收层3中，在光照射时生成的载流子容易向特定的方向移动。例如，想到第1钙钛矿型化合物的价电子带和导带的能级比第2钙钛矿型化合物的价电子带和导带的能级高的情况。在该情况下，电子容易从第1钙钛矿型化合物向第2钙钛矿型化合物移动。相反地，空穴容易从第2钙钛矿型化合物向第1钙钛矿型化合物移动。这样，载流子容易移动的方向，就电子和空穴而言是相反方向的。由此，在光照射时在光吸收层中生成的电子和空穴彼此向相反方向移动，因此变得容易分离。因此，在太阳能电池100内载流子的复合被抑制。由此，太阳能电池的短路电流密度增加，能够提高转换效率。
本实施方式的太阳能电池100，可采用例如以下的方法制作。首先，采用溅射法等在基板1的表面形成第1电极2。接着，采用涂布法等在第1电极2上形成光吸收层3。然后，采用溅射法等在光吸收层3上形成第2电极4，由此能够得到太阳能电池100。
＜太阳能电池100的作用效果和构成要素＞
以下说明构成太阳能电池100的各构成要素。
＜基板1＞
基板1是附带的构成要素。基板1保持太阳能电池100的各层。作为基板1的材料，可使用透明的材料。作为透明的材料的例子，可列举例如玻璃或塑料。作为塑料基板，也可使用塑料薄膜。另外，在第1电极2具有充分的强度的情况下，由于能够利用第1电极2来保持各层，因此也可以未必设置基板1。
＜第1电极2＞
第1电极2具有导电性。另外，第1电极2没有与第1钙钛矿型化合物形成欧姆接触。而且，第1电极2具有对来自第1钙钛矿型化合物的空穴的阻挡性。对来自第1钙钛矿型化合物的空穴的阻挡性，是仅使在光吸收层3内发生且位于第1钙钛矿型化合物和第1电极2的界面的电子和空穴之中的电子通过而不使空穴通过的性质。作为具有这样的性质的材料，可列举费米能级比光吸收层3的价电子带上端的能级高的材料。作为具体的材料，可列举铝。
另外，第1电极2具有透光性。第1电极2例如具有使可见光以及近红外光透过的特性。第1电极2例如可使用透明且具有导电性的金属氧化物形成。透明且具有导电性的金属氧化物，例如为铟－锡复合氧化物、掺杂了锑的氧化锡、掺杂了氟的氧化锡、掺杂了硼、铝、镓、铟的氧化锌或者它们的复合物。
另外，第1电极2也可以使用不透明的材料。在该情况下，可以以规定的图案配置不透明的材料，以使得部分性地光透过。作为规定的图案，可列举例如线状、波线状、格子状、多数的微细的贯通孔规则地或不规则地排列的形状的图案、或使这些图案中的存在不透明的材料的区域和不存在不透明的材料的区域反转了的图案。若第1电极2具有这些图案，则光能够透过不存在电极材料的部分。作为不透明的电极材料，可列举例如铂、金、银、铜、铝、铑、铟、钛、铁、镍、锡、锌、或含有这些元素中的任意的元素的合金。另外，作为电极材料，也可使用具有导电性的碳材料。
第1电极2的光透过率为例如50％以上。第1电极2的光透过率可以为80％以上。应透过的光的波长依赖于光吸收层3的吸收波长。第1电极2的厚度在例如1nm以上且1000nm以下的范围内。
＜光吸收层3＞
光吸收层3具有包含第1层11和第2层12的层叠结构。光吸收层3也可以除了包含第1层11和第2层12以外还包含其他的层。
第1层11，主要包含用组成式A1M1X1 3表示的第1钙钛矿型化合物。第2层12主要包含用组成式A2M2X2 3表示的第2钙钛矿型化合物。A1和A2为1价阳离子。作为A1和A2的例子，可列举碱金属阳离子、有机阳离子之类的1价阳离子。更具体而言，可列举甲基铵阳离子(CH3NH3 +)、甲脒鎓(formamidinium)阳离子(NH2CHNH2 +)、铯阳离子(Cs+)。M1和M2为2价阳离子。作为M1和M2的例子，可列举过渡金属元素和第13族元素～第15族元素的2价阳离子。更具体而言，可列举Pb2+、Ge2+、Sn2+。X1和X2为卤阴离子等的1价阴离子。A1、A2、M1、M2、X1、X2的各自的位点(site)也可以被多种离子占有。作为具有钙钛矿结构的化合物的具体例，可列举CH3NH3PbI3、CH3CH2NH3PbI3、NH2CHNH2PbI3、CH3NH3PbBr3、CH3NH3PbCl3、CsPbI3、CsPbBr3。
第1层11和第2层12可以分别具有单一的取向性。在本公开中，“具有单一的取向性”是指层内的晶体的取向大体上一致的状态、即层内的晶体的大部分朝向某一方向的状态。例如，想到在第1层11中第1钙钛矿型化合物的晶体中的(100)面与第1层11和第1电极2的界面平行地结晶成长的情况。在该情况下，第1层11“在(100)方向上具有单一的取向性”、或者仅称为“具有(100)取向”。如果第1层11和第2层12的一方或其两方具有单一的取向性，则在取向一致的层内载流子变得容易移动。由此，能够更有效果地提高太阳能电池的短路电流密度。
第1层11中所含的第1钙钛矿型化合物和第2层12中所含的第2钙钛矿型化合物各自可以为单晶也可以为多晶。在第1钙钛矿型化合物或第2钙钛矿型化合物为多晶的情况下，第1层11或第2层12具有“单一的取向性”是指：第1钙钛矿型化合物或第2钙钛矿型化合物的多个结晶区域的取向彼此大体上一致。第1钙钛矿型化合物和第2钙钛矿型化合物这两者可以为单晶，这两者也可以为多晶。或者，可以第1钙钛矿型化合物为单晶、第2钙钛矿型化合物为多晶，也可以反过来。
钙钛矿层的取向性可通过X射线衍射(XRD)测定来评价。在钙钛矿层具有单一的取向性的情况下，在XRD测定结果中，只在某个特定的角度、和其常数倍的角度处显现强的峰。例如，在钙钛矿型化合物为CH3NH3PbI3，且在(100)方向上具有单一的取向性的情况下，只在角度2θ为14°附近、28°附近、42°附近处显现峰(参照后述的图8A、图8B)。或者，在钙钛矿型化合物为CH3NH3PbI3，且在(110)方向上具有单一的取向性的情况下，只在角度2θ为20°附近以及40°附近处显现峰(参照参照后述的图7A、图7B)。在此，角度2θ意指衍射角。
第1层11和第2层12可以具有相同的取向性。即，第1层11中所含的第1钙钛矿型化合物的晶体的取向和第2层12中所含的第2钙钛矿型化合物的晶体的取向可以一致。第1钙钛矿型化合物的晶体的取向和第2钙钛矿型化合物的晶体的取向一致是指满足以下两个条件的情况。第1个条件是：第1钙钛矿型化合物和第2钙钛矿型化合物都具有单一的取向性。第2个条件是指：第1钙钛矿型化合物和第2钙钛矿型化合物的、与第1层11和第2层12的界面平行的晶面的面取向相同。例如，假定第1钙钛矿型化合物和第2钙钛矿型化合物的晶体都为立方晶。此时，在以两者的晶体的(100)面都与第1层11和第2层12的界面平行的方式结晶成长的情况下，即，在第1层11和第2层12都在(100)方向上具有单一的取向性的情况下，称为两个层的取向一致。若在第1层11和第2层12之间取向一致，则在第1层11和第2层12的界面处载流子的移动难以被阻碍。因此，能够进一步提高太阳能电池的短路电流密度。
层中所含的钙钛矿型化合物的晶体的取向是否一致，可通过在第1层11以及第2层12的XRD测定结果中是否仅出现归属于相同的面取向的峰来判断。另外，在第1钙钛矿型化合物的晶体和第2钙钛矿型化合物的晶体的取向一致，并且晶体彼此的晶格常数相近的情况下，在第1层11以及第2层12的XRD测定结果中，强的峰出现在相近的位置。例如，在第1钙钛矿型化合物和第2钙钛矿型化合物的晶格常数的差为10％以内的情况下，由来于相同的衍射面而显现的强的峰的角度2θ的差会为5°以内。
作为一例，想到：在第1层11的使用CuKα射线所得到的X射线衍射结果中，将满足13°≤2θ≤16°的范围作为第1范围、满足18°≤2θ≤23°的范围作为第2范围时，在第2范围具有第1峰p1，并且，第1峰p1的强度为在第1范围中的强度的最大值的10倍以上，在第2层12的使用CuKα射线所得到的X射线衍射结果中，在第2范围具有第2峰p2，并且，第2峰p2的强度为在第1范围中的强度的最大值的10倍以上的情况。在该情况下，可以认为第1层11和第2层12的取向一致。即，认为第1层11和第2层12具有相同的取向性(参照后述的图7A和图7B)。另外，在该情况下，可以认为第1层11和第2层12都具有(110)取向。
另外，作为其他的例子，想到：在第1层11的使用CuKα射线所得到的X射线衍射结果中，将满足13°≤2θ≤16°的范围作为第1范围、满足18°≤2θ≤23°的范围作为第2范围时，在第1范围具有第3峰p3，并且，第3峰p3的强度为在第2范围中的强度的最大值的10倍以上，在第2层12的使用CuKα射线所得到的X射线衍射结果中，在第1范围具有第4峰p4，并且，第4峰p4的强度为在第2范围中的强度的最大值的10倍以上的情况。在该情况下，可以认为第1层11的取向和第2层12的取向一致(参照后述的图8A和图8B)。另外，在该情况下，可以认为第1层11和第2层12都具有(100)取向。
＜光吸收层3的形成方法＞
接着，一边参照附图，一边说明本实施方式中的光吸收层3的形成方法。
图2A和图2B是用于说明本实施方式中的光吸收层3的形成方法的概略的示意性的截面图。
首先，准备在表面形成有第1电极(未图示)的基底板10。
接着，如图2A所示，在基底板10上形成第1层11。第1层11可采用公知的方法形成。第1层11可以采用例如旋涂法等涂布法形成。此时，作为第1层11，可以形成具有单一的取向性的钙钛矿层。这样的钙钛矿层，可通过控制工艺条件来形成。进行控制的工艺条件，是例如涂布液中所含的材料、将涂布液加热的温度。例如可列举将分别以1mol/L的浓度含有碘化甲基铵(CH3NH3I)和PbI2的二甲基亚砜溶液以3000rpm旋涂于基板上的方法。在该方法中，在旋涂二甲基亚砜溶液时不进行氯苯的滴加。当采用该方法时，能得到具有(110)取向的CH3NH3PbI3的钙钛矿层。另外，例如可列举将以3mol/L的浓度含有CH3NH3I、且以1mol/L的浓度含有PbI2的二甲基亚砜溶液以3000rpm旋涂于基板上的方法。当采用该方法时，能得到具有(100)取向的CH3NH3PbI3的钙钛矿层。
接着，如图2B所示，在第1层11上形成第2层12。第2层12，例如可通过将第1层11作为种子层从而在第1层11上使第2钙钛矿型化合物析出而形成。在第1层11具有单一的取向性的情况下，能够在第1层11上反映第1层11的取向性地生长出第2钙钛矿型化合物的晶体。由此，形成具有与第1层11相同的取向性的第2层12。第2层12的厚度不特别限定。第2层12例如可以比作为种子层的第1层11厚。
包含用AMX3表示的钙钛矿型化合物的光吸收层，作为典型采用涂布法形成。因此，如前述那样，难以形成具有重叠了钙钛矿层的结构的光吸收层。另外，难以增大光吸收层的厚度。与此相对，根据上述方法，能够形成具有层叠结构的光吸收层3。另外，根据上述方法，能够更容易地形成所希望的厚度的光吸收层3。通过调整例如使第2钙钛矿型化合物析出的时间等的形成条件，能够增大第2层12的厚度。因此，相比于采用典型的方法制作的情况，能够形成厚的光吸收层3。
而且，根据上述方法，能够形成晶体的取向一致的光吸收层3，因此能够进一步有效果地提高太阳能电池的短路电流密度。图2C是例示用典型的方法形成的光吸收层30的截面图。如图2C所示，例如若采用涂布法形成比较厚的光吸收层30，则难以使光吸收层30中的钙钛矿型化合物的晶体的取向一致。与此相对，根据上述方法，通过控制成为种子层的第1层11中所含的第1钙钛矿型化合物的晶体的取向，能够控制第2层12中所含的第2钙钛矿型化合物的晶体的取向。另外，根据上述方法，即使为了使第1钙钛矿型化合物的晶体的取向一致而较薄地形成第1层11，通过较厚地形成第2层12也能够确保光吸收层3的厚度。因此，能够形成具有所希望的厚度、并且在层内化合物的晶体的取向一致的光吸收层3。
第1层11和第2层12的厚度不特别限定。第1层11可以为例如10nm以上且100nm以下。如果第1层11为10nm以上，则能够提高作为种子层发挥作用的可能性。另一方面，如果第1层为100nm以下，则能够形成具有单一的取向性的第1层11的可能性提高。另一方面，即使第2层12比较厚，也能够具有单一的取向性。第2层12的厚度可以为例如0.1μm以上且100μm以下。第2层12可以比第1层11厚。第2层12的厚度可以为例如第1层11的厚度的4倍以上，可以为例如第1层11的厚度的10倍以上。光吸收层3的厚度、即第1层11和第2层12的厚度的合计可以为例如0.1μm以上且100μm以下。
接着，更具体地说明光吸收层3中的各层的形成方法。
图3A～图3D是表示本实施方式中的光吸收层3的形成方法的一例的示意图。
首先，如图3A所示，通过在基板1上形成第1电极2，从而形成基底板10。再者，作为基底板10，也可以使用在第1电极2上进一步形成有第1载流子输送层的基板。作为载流子输送层的例子，可列举空穴输送层以及电子输送层。关于空穴输送层和电子输送层，在后面叙述。
接着，准备包含第1钙钛矿型化合物的构成元素的第1溶液51。第1溶液51例如包含作为第1钙钛矿型化合物A1M1X1 3的原料的M1X1 2和A1X1、以及溶剂。作为溶剂，只要是能够溶解作为原料的M1X1 2和A1X1的溶剂即可。作为溶剂的例子，可列举有机溶剂。作为有机溶剂的例子，可列举醇溶剂、酰胺溶剂、腈溶剂、烃溶剂、内酯溶剂。这些溶剂可以混合2种以上来使用。另外，可以向溶剂中混合添加剂。通过添加添加剂，能生成第1钙钛矿型化合物的晶体的核，能够促进结晶成长。作为添加剂的例子，可列举碘化氢、胺类、表面活性剂。
其后，将第1溶液51赋予到第1电极2的上表面。作为赋予第1溶液51的方法的例子，可列举涂布法、印刷法。作为涂布法的例子，可列举旋涂法、浸涂法。
接着，将被赋予了第1溶液51的基底板10在第1温度加热。第1温度只要是使第1溶液51的溶剂干燥的温度即可。第1温度为例如100℃。由此，如图3B所示，形成包含第1钙钛矿型化合物的第1层11。
接着，准备包含第2钙钛矿型化合物的构成元素的第2溶液52。第2溶液52例如包含作为第2钙钛矿型化合物A2M2X2 3的原料的M2X2 2和A2X2、以及溶剂。作为溶剂，可以使用与第1溶液51同样的溶剂。作为第2溶液52的溶剂，可以使用内酯类。作为内酯类的例子，可列举γ-丁内酯。
接着，如图3C所示，使形成有第1层11的基底板10浸渍于第2溶液52中。例如，将包含PbX2和CH(NH2)2X(X为卤元素)的第2溶液52加热至第2温度，使加热至相同的温度的基底板10浸渍。第2温度可被设定为第1钙钛矿型化合物的原料相对于第2溶液52的溶剂成为饱和或过饱和状态的温度。由此，能抑制第1层11中的第1钙钛矿型化合物溶出到第2溶液52中。例如，在第2溶液52含有内酯系溶剂的情况下，相对于规定量的第1钙钛矿型化合物的原料，第2溶液52在室温～150℃成为过饱和状态。因此，第2温度可被设定为例如130℃以下。第2温度为例如100℃。再者，在本工序中，只要至少将基底板10加热至第2温度即可。例如，如果相对于第1钙钛矿型化合物的原料，第2溶液52成为饱和或过饱和状态，则第2溶液52的加热温度也可以低于基底板10的加热温度。或者，第2溶液52也可以不被加热。
通过在第2溶液52中浸渍基底板10，第2钙钛矿型化合物在第1层11上析出。其结果，如图3D所示，形成第2层12。通过调整使基底板10在第2溶液52中静置的时间，能够控制第2层12的厚度。再者，如果第2溶液52为过饱和状态，则也可以在将第2溶液52维持在第2温度的状态下使第2钙钛矿型化合物析出。
如参照图2A和图2B说明的那样，在第1层11内的第1钙钛矿型化合物的晶体的取向一致的情况下，反映其取向地生长出第2钙钛矿型化合物的晶体。其结果，能够形成具有与第1层11相同的取向性的第2层12。其后，将基底板10从第2溶液52取出。这样地形成光吸收层3。
若使用上述方法，则能够在作为种子层的第1层11上形成第2层12。第1层11中所含的第1钙钛矿型化合物11和第2层12中所含的第2钙钛矿型化合物，组成可以相同也可以不同。在第1钙钛矿型化合物和第2钙钛矿型化合物的组成相同，并且两者的取向一致的情况下，有时不能够明确地确定第1层11和第2层12的界面。
再者，使第2钙钛矿型化合物析出的工序不限定于图3C所示的工序。只要在使第2溶液52接触第1层11的上表面的状态保持基底板10，使第2钙钛矿型化合物在第1层11上生长即可。例如，可以将加热至第2温度的第2溶液52赋予到第1层11上，并在该状态下静置，使第2钙钛矿型化合物生长。其后，例如可以通过使基底板10旋转来将残留的第2溶液52从基底板10上除去。
＜第2电极4＞
第2电极4具有导电性。另外，第2电极4不与第2钙钛矿型化合物欧姆接触。而且，具有对来自第2钙钛矿型化合物的电子的阻挡性。对来自第2钙钛矿型化合物的电子的阻挡性，是仅使在光吸收层3内发生且位于第2钙钛矿型化合物和第2电极4的界面的电子和空穴之中的空穴通过，而不使电子通过的性质。具有这样的性质的材料，是费米能级比光吸收层3的导带下端的能级低的材料。作为具体的材料，可列举金、石墨烯等碳材料。
再者，只要第1电极2和第2电极4之中的、至少使光入射的那侧的电极具有透光性即可。例如，在第2电极4具有透光性的情况下，第1电极2也可以不具有透光性。
(第2实施方式)
第2实施方式的太阳能电池，还具备电子输送层，在该点上与图1所示的太阳能电池100不同。
图4是例示本实施方式的太阳能电池101的示意性的截面图。在图4中，对于具有与太阳能电池100相同的功能和构成的构成要素，附带与太阳能电池100相同的标记，适当省略说明。
太阳能电池101具备：基板1、第1电极22、位于第1电极22上的电子输送层5、位于电子输送层5上的光吸收层3、和位于光吸收层3上的第2电极4。光吸收层3具有：包含第1钙钛矿型化合物的第1层11、和位于第1层11上且包含第2钙钛矿型化合物的第2层12。在该例中，第1电极22作为负极、第2电极4作为正极发挥作用。在第1电极22和第1层11之间设有作为第1载流子输送层的电子输送层5。
说明本实施方式的太阳能电池101的基本的作用效果。若对太阳能电池101照射光，则光吸收层3吸收光，产生被激励了的电子、和空穴。被激励了的电子经由电子输送层5向第1电极22移动。另一方面，在光吸收层3中产生的空穴向第2电极4移动。由此，太阳能电池101能够从作为负极的第1电极22和作为正极的第2电极4获取电流。
在本实施方式中，设置了电子输送层5。因此，第1电极22也可以不具有对来自第1钙钛矿型化合物的空穴的阻挡性。因此，第1电极22的材料选择范围扩大。
本实施方式的太阳能电池101，可采用与第1实施方式的太阳能电池100同样的方法制作。电子输送层5采用例如溅射法在第1电极22上形成。
以下对太阳能电池101的各构成要素进行具体说明。
＜第1电极22＞
第1电极22具有导电性。第1电极22也可设为与第1电极2同样的构成。在本实施方式中，由于使用电子输送层5，因此第1电极22也可以不具有对来自第1钙钛矿型化合物的空穴的阻挡性。即，第1电极22的材料也可以是与第1钙钛矿型化合物欧姆接触的材料。
＜电子输送层5＞
电子输送层5包含半导体。电子输送层5可以包含带隙为3.0eV以上的半导体。通过用带隙为3.0eV以上的半导体形成电子输送层5，能够使可见光以及红外光透过至光吸收层3。作为半导体的例子，可列举有机或无机的n型半导体。
作为有机的n型半导体的例子，可列举酰亚胺化合物、醌化合物、以及富勒烯和其衍生物。另外，作为无机的n型半导体的例子，可列举金属元素的氧化物、或钙钛矿型氧化物。作为金属元素的氧化物的例子，可列举Cd、Zn、In、Pb、Mo、W、Sb、Bi、Cu、Hg、Ti、Ag、Mn、Fe、V、Sn、Zr、Sr、Ga、Cr的氧化物。作为更具体的例子，可列举TiO2。作为钙钛矿型氧化物的例子，可列举SrTiO3、CaTiO3。
另外，电子输送层5也可以采用带隙大于6eV的物质形成。作为带隙大于6eV的物质的例子，可列举碱金属的卤化物、碱土金属的卤化物、碱土金属的氧化物、二氧化硅。作为碱金属的卤化物的例子，可列举氟化锂。作为碱土金属的卤化物的例子，可列举氟化钙。作为碱土金属的氧化物的例子，可列举氧化镁。在该情况下，为了确保电子输送层5的电子输送性，可以将电子输送层5的厚度设为例如10nm以下。
电子输送层5可以层叠相同的材料来形成，也可以交替地层叠不同的材料来形成。
再者，本实施方式的太阳能电池的构成不限定于图4所示的例子。也可以第1电极22作为正极、第2电极4作为负极发挥作用。在该情况下，电子输送层5设置于第2电极4和第2层12之间。
(第3实施方式)
第3实施方式的太阳能电池还具备空穴输送层6，在该点上与图4所示的太阳能电池101不同。
图5是例示本实施方式的太阳能电池102的示意性的截面图。在图5中，对于具有与太阳能电池101相同的功能和构成的构成要素，附带与太阳能电池101相同的标记，适当省略说明。
太阳能电池102具备：基板31、第1电极32、位于第1电极32上的电子输送层5、位于电子输送层5上的光吸收层3、位于光吸收层3上的空穴输送层6、和位于空穴输送层6上的第2电极34。光吸收层3具有：包含第1钙钛矿型化合物的第1层11、和位于第1层11上且包含第2钙钛矿型化合物的第2层12。在该例中，第1电极32作为负极、第2电极34作为正极发挥作用。在第1电极32和第1层11之间设有作为第1载流子输送层的电子输送层5。另外，在第2电极34和第2层12之间设有作为第2载流子输送层的空穴输送层6。
说明太阳能电池102的基本的作用效果。
若对太阳能电池102照射光，则光吸收层3吸收光，产生被激励了的电子、和空穴。被激励了的电子向电子输送层5移动。另一方面，在光吸收层3中产生的空穴向空穴输送层6移动。电子输送层5与第1电极32连接，空穴输送层6与第2电极34连接。由此，太阳能电池102能够从作为负极的第1电极32和作为正极的第2电极34获取电流。
在太阳能电池102中，也能得到与太阳能电池101同样的效果。
另外，太阳能电池102，在第2层12和第2电极34之间具有空穴输送层6。因此，第2电极34也可以不具有对来自第2钙钛矿型化合物的电子的阻挡性。因此，第2电极34的材料选择范围扩大。
太阳能电池102可采用与太阳能电池101同样的方法制作。空穴输送层采用例如涂布法在光吸收层上形成。
以下对太阳能电池102的各构成要素进行具体说明。
＜第1电极32和第2电极34＞
在本实施方式中，由于使用空穴输送层6，因此第2电极34也可以不具有对来自第2钙钛矿型化合物的电子的阻挡性。即，第2电极34的材料也可以是与第2钙钛矿型化合物欧姆接触的材料。因此，第2电极34也能以具有透光性的方式形成。
第1电极32和第2电极34之中的至少一方可以具有透光性。第1电极32和第2电极34可以与第1实施方式中的第1电极2同样地构成。第1电极32和第2电极34中的一方也可以不具有透光性。在该情况下，第1电极32和第2电极34之中的不具有透光性的电极可以未形成不存在电极材料的区域。
＜基板31＞
基板31可设为与第1实施方式中的基板1同样的构成。另外，在第2电极34具有透光性的情况下，可使用不透明的材料形成基板31。作为不透明的材料的例子，可列举金属、陶瓷、或透过性小的树脂材料。
＜空穴输送层6＞
空穴输送层6采用例如有机半导体、无机半导体构成。空穴输送层6可以层叠相同的构成材料而形成，也可以交替地层叠不同的材料而形成。
作为有机半导体的例子，可列举在骨架内包含叔胺的化合物、包含噻吩结构的化合物。作为在骨架内包含叔胺的化合物的例子，可列举苯基胺、三苯基胺衍生物。作为包含噻吩结构的化合物的例子，可列举PEDOT。有机半导体的分子量不特别限定，但也可以是高分子体。在用有机半导体形成空穴输送层6的情况下，空穴输送层6的膜厚可以为1nm以上且1000nm以下，可以为100nm以上且500nm以下。如果空穴输送层6的膜厚在该范围内，则能够体现充分的空穴输送性。另外，如果空穴输送层6的膜厚在该范围内，则能够维持低电阻。因此，能够在太阳能电池102中高效率地进行光发电。
作为无机半导体的例子，可列举p型的无机半导体。作为p型的无机半导体的例子，可列举CuO、Cu2O、CuSCN、氧化钼、氧化镍。在用无机半导体形成空穴输送层6的情况下，空穴输送层6的膜厚可以为1nm以上且1000nm以下，可以为10nm以上且50nm以下。如果空穴输送层6的膜厚在该范围内，则能够体现充分的空穴输送性。另外，如果空穴输送层6的膜厚在该范围内，则能够维持低电阻。因此，能够在太阳能电池102中高效率地进行光发电。
作为空穴输送层6的形成方法，可列举例如涂布法或印刷法。作为涂布法，可列举例如刮板涂布法、棒涂法、喷涂法、浸涂法、旋涂法。作为印刷法，可列举例如网版印刷法。另外，也可以根据需要将多种材料混合，并进行加压或烧成，由此制作空穴输送层6。在空穴输送层6的材料为有机的低分子体或无机半导体的情况下，也可采用例如真空蒸镀法来制作空穴输送层6。
空穴输送层6也可以包含支持电解质和溶剂。通过包含支持电解质和溶剂，空穴输送层6中的空穴稳定化。
作为支持电解质的例子，可列举铵盐、碱金属盐。作为铵盐的例子，可列举高氯酸四丁基铵、六氟磷酸四乙基铵、咪唑鎓盐、吡啶鎓盐。作为碱金属盐的例子，可列举高氯酸锂以及四氟化硼钾。
空穴输送层6中所含的溶剂，可以是离子传导性优异的溶剂。作为空穴输送层6中所含的溶剂的例子，可列举水以及有机溶剂。若作为空穴输送层6中所含的溶剂使用有机溶剂，则能够将溶质更加稳定化。作为有机溶剂的例子，可列举杂环化合物溶剂。作为杂环化合物溶剂的具体例，可列举叔丁基吡啶、吡啶、正甲基吡咯烷酮。
另外，作为溶剂，可以单独地使用离子液体，也可以将离子液体与其他种类的溶剂混合来使用。离子液体具有挥发性低、阻燃性高的优点。
作为离子液体的例子，可列举咪唑鎓系、吡啶系、脂环式胺系、脂肪族胺系、偶氮胺(azoniumamine)系的离子液体。作为咪唑鎓系的离子液体的例子，可列举1－乙基－3－甲基咪唑鎓四氰硼酸盐。
再者，本实施方式的太阳能电池的构成不限定于图5所示的例子。例如，也可以第1电极32作为正极、第2电极34作为负极发挥作用。在该情况下，空穴输送层6配置于第1电极32和第1层11之间，电子输送层5配置于第2电极34和第2层12之间。
(实施例)
以下通过实施例来具体地说明本公开的太阳能电池。在此，制作了实施例1～6和比较例1的太阳能电池。
＜实施例1＞
实施例1的太阳能电池，具有与图1所示的太阳能电池100实质上相同的结构。实施例1的太阳能电池中的各构成要素如下。
基板：玻璃基板厚度0.7mm
第1电极：透明电极铟－锡复合氧化物层
第1层：CH3NH3PbI3厚度300nm
第2层：CH(NH2)2PbI3厚度5000nm
第2电极：Au厚度80nm
实施例1的太阳能电池如以下那样制作。
首先，准备了在表面具有作为第1电极发挥作用的透明导电层的基底板10。在本实施例中，作为基底板10，准备了在表面具有铟－锡复合氧化物层的厚度0.7mm的导电性玻璃基板(表面电阻10Ω/sq.，日本板硝子公司制)。
接着，作为第1溶液51，制作了以1mol/L的摩尔浓度含有碘化铅(PbI2)、且以1mol/L的摩尔浓度含有碘化甲基铵(CH3NH3I)的二甲基亚砜溶液。接着，如图3A所示，采用旋涂法在基底板10上涂布了第1溶液51。此时，向旋转中的基底板10上滴加了200μL的氯苯。
其后，如图3B所示，通过在100℃的加热板上将基底板加热，从而在基底板10上形成第1层11。
接着，作为第2溶液52，制作了以1mol/L的摩尔浓度含有PbI2、且以1mol/L的摩尔浓度含有碘化甲脒鎓(CH(NH2)2I)的γ-丁内酯(GBL)溶液。
接着，将第2溶液52、和形成有第1层11的基底板10分别加热至100℃。然后，如图3C所示，将加热至100℃的基底板10浸渍于被加热至100℃的第2溶液52内，静置20秒钟。由此，在第1层11上形成了第2层12。由此，如图3D所示，得到了具有层叠结构的光吸收层3。
然后，通过蒸镀在第2层12上沉积出厚度为80nm的Au膜，由此形成了第2电极。这样地得到了实施例1的太阳能电池。
＜实施例2＞
在实施例2中，在采用旋涂法形成第1层11时，没有滴加氯苯，除了该点以外，采用与实施例1同样的方法制作了太阳能电池。
＜实施例3＞
在实施例3中，除了以下的两点以外，采用与实施例2同样的方法制作了太阳能电池。第1点是：作为在形成第1层11时使用的第1溶液51，使用了以0.5mol/L的摩尔浓度含有PbI2、且以1.5mol/L的摩尔浓度含有CH3NH3I的N,N－二甲基甲酰胺(DMF)溶液。第2点是：在基底板10上涂布第1溶液51之后，在170℃的加热板上进行了加热。
＜实施例4＞
实施例4的太阳能电池，第1层11含有作为第1钙钛矿型化合物的CH3NH3PbBr3，在该点上与实施例3的太阳能电池不同。在实施例4中，作为用于形成第1层11的第1溶液51，制作了以1mol/L的摩尔浓度含有溴化铅(PbBr2)、且以1mol/L的摩尔浓度含有溴化甲基铵(CH3NH3IBr)的二甲基亚砜溶液。除了第1溶液51不同这一点以外，采用与实施例3同样的方法制作了太阳能电池。
＜实施例5＞
实施例5的太阳能电池，第2层12含有作为第2钙钛矿型化合物的CH3NH3PbI3，在该点上与实施例2的太阳能电池不同。即，在实施例5中，第1钙钛矿型化合物和第2钙钛矿型化合物的组成相同。在实施例5中，作为用于形成第2层12的第2溶液52，制作了以1mol/L的摩尔浓度含有PbI2、且以1mol/L的摩尔浓度含有碘化甲基铵(CH3NH3I)的二甲基亚砜溶液。除了第2溶液52不同这一点以外，采用与实施例2同样的方法制作了太阳能电池。
＜比较例1＞
比较例1的太阳能电池，不具有第2层12，除了该点以外，具有与实施例1的太阳能电池同样的构成。比较例1的太阳能电池的制作方法，除了没有形成第2层12这一点以外，与实施例1同样。
＜组成分析＞
为了调查实施例1中的第1层11和第2层12的钙钛矿型化合物的组成，进行了RBS/NRA(卢瑟福背散射光谱法/核反应分析法)组成分析。在此，制作在基底板10上仅形成了第1层11的分析用样品，来进行了第1层11的组成分析。另外，制作在基底板10上仅形成了第1层11和第2层12的分析用样品，来进行了第2层12的组成分析。
将分析结果示于表1。表1中示出各化合物的相对于Pb的元素比率。
表1
从表1所示的结果确认出：第1层11和第2层12都含有具有A：M：X＝1：1：3的组成的钙钛矿型化合物。
＜晶体结构解析＞
接着，进行了实施例1～实施例5和比较例1的太阳能电池中的第1层11和第2层12的XRD测定。作为X射线使用了CuKα射线。在各实施例中，制作在基底板10上仅形成了第1层11的分析用样品，来进行了第1层11的XRD测定。另外，制作在基底板10上仅形成了第1层11和第2层12的分析用样品，来进行了第2层12的XRD测定。
图6A是表示实施例1中的第1层11的XRD测定结果的图。图6B是表示实施例1中的第2层12的XRD测定结果的图。同样地，图7A和图7B～图10A以及图10B是分别表示实施例2～实施例5中的第1层11和第2层12的XRD测定结果的图。另外，图11是表示比较例1中的光吸收层的XRD测定结果的图。在表示XRD测定结果的各图中，横轴表示角度2θ，纵轴表示X射线衍射强度。
将基于对于实施例1～5中的第1层11和第2层12的XRD测定结果调查各层的取向性所得到的结果汇总地示于表2。在表2中，在各层具有单一的取向性的情况下，记载了其方向。
从该结果能够确认出：在各实施例中，第2层12具有反映了第1层11的晶体取向的取向性。例如如实施例1那样，在第1层11的取向性低的情况下，第2层12的取向性也变低。另外可知，例如如实施例2、3那样，当在第1层11内晶体的取向一致时，能形成晶体的取向一致、并且具有与第1层11相同的取向性的第2层12。
以下对每个实施例详细说明XRD测定结果。
从图6A和图6B可知，实施例1中的第1层11和第2层12都不具有单一的取向性。第1层11的取向性低的原因，可以认为是由于，因为在旋涂第1溶液51的期间滴加了氯苯，因此在氯苯中无规则地形成第1钙钛矿型化合物的微晶的缘故。再者，在图6A中，由于峰强度低，因此看到本底(background)强度的变化，但这与光吸收层的特性没有关系。
如图7A和图7B所示，实施例2中的第1层11和第2层12的X射线衍射图谱，都具有位于2θ＝20°附近的峰p1和峰p2。峰p1和峰p2都归属于(110)面。另外，峰p1和峰p2的强度都为在第1范围中的强度的最大值的10倍以上。因此，实施例2中的第1层11和第2层12都具有单一的取向性。另外，第1层11和第2层12都具有(110)取向。因此，第1层11和第2层12具有相同的取向性。在实施例2中，在第1溶液51的旋涂中没有滴加氯苯。因此，由于晶体生成的起点被限定于第1溶液51和空气的界面，因此可以认为形成了取向一致的第1层11。
如图8A和图8B所示，实施例3中的第1层11和第2层12的X射线衍射图谱都具有位于2θ＝14°附近的峰p3和峰p4。峰p3和峰p4都归属于(100)面。另外，峰p3和峰p4的强度都为在第2范围中的强度的最大值的10倍以上。因此，实施例3中的第1层11和第2层12都具有单一的取向性。另外，实施例3中的第1层11和第2层12都具有(100)取向。因此，第1层11和第2层12具有相同的取向性。在实施例3中，在第1溶液51的旋涂中没有滴加氯苯。因此，出于与实施例2同样的理由，可以认为形成了取向一致的第1层11。
在实施例4中，如图9A和图9B所示，第1层11和第2层12的X射线衍射图谱都具有位于2θ＝14°附近的峰。这些峰都归属于(100)面。另外，这些峰的强度都为在第2范围中的强度的最大值的10倍以上。因此，实施例4中的第1层11和第2层12都具有单一的取向性。另外，实施例4中的第1层11和第2层12都具有(100)取向。因此，第1层11和第2层12具有相同的取向性。在实施例4中，在第1溶液51的旋涂中没有滴加氯苯。因此，出于与实施例2和实施例3同样的理由，可以认为形成了取向一致的第1层11。
在实施例5中，如图10A和图10B所示，第1层11和第2层12的X射线衍射图谱都具有位于2θ＝20°附近的峰。这些峰都归属于(110)面。另外，这些峰的强度都为在第1范围中的强度的最大值的10倍以上。因此，实施例5中的第1层11和第2层12都具有单一的取向性。另外，实施例5中的第1层11和第2层12都具有(110)取向。因此，第1层11和第2层12具有相同的取向性。在实施例5中，在第1溶液51的旋涂中没有滴加氯苯。因此，出于与实施例2、实施例3和实施例4同样的理由，可以认为形成了取向一致的第1层11。
再者，比较例1的光吸收层的X射线衍射图谱，如图11所示，与实施例1的第1层11同样。
这样就确认出：无关于钙钛矿型化合物的组成，通过在第1层11上使第2层12析出，能够形成具有层叠结构的光吸收层。
＜短路电流密度的测定＞
使波长变化到400nm～1000nm来测定了在对实施例1～实施例5和比较例1的太阳能电池照射具有单一的波长的光时流动的电流值。从其结果求出太阳能电池的量子效率，并算出短路电流密度(mA/cm2)。将结果汇总地示于表2。
表2
从表2所示的结果确认出：具有第1层11和第2层12层叠而成的光吸收层的实施例1～5的太阳能电池，具有比具有单层结构的光吸收层的比较例1的太阳能电池高的短路电流密度。
另外，第1钙钛矿型化合物和第2钙钛矿型化合物的组成相互不同的实施例1～4的太阳能电池，具有比第1钙钛矿型化合物和第2钙钛矿型化合物的组成相同的实施例5的太阳能电池高的短路电流密度。可以认为这是由于，如前述那样，能够利用第1层钙钛矿型化合物和第2钙钛矿型化合物的价电子带以及导带的能级之差来抑制在光吸收层中发生的载流子的复合的缘故。
在实施例1～4的太阳能电池之中，第1层11和第2层12具有相同的取向性的实施例2～实施例4的太阳能电池，具有比第1层11和第2层12的取向性低的实施例1的太阳能电池高的短路电流密度。可以认为这是由于，如前述那样，当光吸收层3内的第1层11和第2层12的取向一致时，在光吸收层3内载流子容易移动的缘故。
从这些结果可知，通过以两层的钙钛矿层形成光吸收层，以及，控制各层中的钙钛矿型化合物的组成和取向性，能够进一步提高太阳能电池的短路电流密度。
＜外部量子效率的测定＞
测定了实施例1和实施例2的太阳能电池的外部量子效率(EQE)。将结果示于图12。图12的横轴表示入射光的波长，纵轴表示外部量子效率。
从该结果确认出：在可见光的波长区域，与第1层11和第2层12的取向性低的实施例1的太阳能电池相比，第1层11和第2层12具有相同的取向性的实施例2的太阳能电池具有高的外部量子效率。
第1钙钛矿型化合物和第2钙钛矿型化合物的组成，不限定于在上述实施例中举出的组成。例如，也可采用与上述实施例同样的方法在含有CH(NH2)2PbI3的第1层上形成含有CH3NH3PbI3和CH3NH3PbBr3中的至少一种的第2层。另外，例如，也可在含有CH3NH3PbBr3的第1层上形成含有CH(NH2)2PbI3、CH3NH3PbI3、和CH3NH3PbBr3中的至少一种的第2层。
在上述实施例中，都在是作为负极发挥作用的透明导电层上直接形成了光吸收层，但成为光吸收层的基底的层并不特别限定。例如，也可以在作为正极发挥作用的电极层上形成光吸收层。或者，也可以在电极上形成载流子输送层后，在载流子输送层上形成光吸收层。在其他的电极层或载流子输送层上也能够采用与上述实施例同样的方法形成光吸收层。
产业上的可利用性
本公开的一实施方式的太阳能电池，可广泛地被用作为太阳光和人工照明光等的光转换成电的发电系统用的装置。另一方面，从将光转换成电的功能出发，也能够应用于光检测器、图像传感器等的光传感器。
附图标记说明
1 基板
2 第1电极
3 光吸收层
4 第2电极
5 电子输送层
6 空穴输送层
11 第1层
12 第2层
100、101、102 太阳能电池

Claims (17)

1.一种太阳能电池，具备：
第1电极；
与所述第1电极对向的第2电极；和
位于所述第1电极和所述第2电极之间，且包含第1层和第2层的光吸收层，
在将A1作为1价阳离子、M1作为2价阳离子、X1作为卤阴离子时，所述第1层包含具有用组成式A1M1X1 3表示的钙钛矿结构的第1化合物，
在将A2作为1价阳离子、M2作为2价阳离子、X2作为卤阴离子时，所述第2层包含具有用组成式A2M2X2 3表示的钙钛矿结构、且组成与所述第1化合物不同的第2化合物，
所述第1层中的所述第1化合物和所述第2层中的所述第2化合物的至少一方具有单一的取向性。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，
在所述第1层中，所述第1化合物具有单一的取向性，
在所述第2层中，所述第2化合物具有单一的取向性。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池，
所述第1化合物的取向和所述第2化合物的取向一致。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的太阳能电池，
在使用CuKα射线所得到的所述第1层的X射线衍射图谱中，在衍射角18°以上且23°以下的范围存在第1峰，所述第1峰的衍射强度为在衍射角13°以上且16°以下的范围中的衍射强度的最大值的10倍以上，
在使用CuKα射线所得到的所述第2层的X射线衍射图谱中，在衍射角18°以上且23°以下的范围存在第2峰，所述第2峰的衍射强度为在衍射角13°以上且16°以下的范围中的衍射强度的最大值的10倍以上。
5.根据权利要求1～3的任一项所述的太阳能电池，
在使用CuKα射线所得到的所述第1层的X射线衍射图谱中，在衍射角13°以上且16°以下的范围存在第1峰，所述第1峰的衍射强度为在衍射角18°以上且23°以下的范围中的衍射强度的最大值的10倍以上，
在使用CuKα射线所得到的所述第2层的X射线衍射图谱中，在衍射角13°以上且16°以下的范围存在第2峰，所述第2峰的衍射强度为在衍射角18°以上且23°以下的范围中的衍射强度的最大值的10倍以上。
6.根据权利要求1～5的任一项所述的太阳能电池，
在所述第1电极和所述第1层之间还具备第1载流子输送层。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池，
所述第1电极为负极，所述第2电极为正极，所述第1载流子输送层为电子输送层。
8.根据权利要求6或7所述的太阳能电池，
在所述第2层和所述第2电极之间还具备第2载流子输送层。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池，
所述第1电极为负极，所述第2电极为正极，所述第2载流子输送层为空穴输送层。
10.根据权利要求1～9的任一项所述的太阳能电池，
所述第1层的厚度为所述第2层的厚度的1/4以下。
11.根据权利要求1～10的任一项所述的太阳能电池，
所述第1化合物中的A1为CH3NH3 +，B1为Pb2+，
所述第2化合物中的A2为NH2CHNH2 +，B2为Pb2+。
12.一种光吸收层，具备第1层和第2层，
在将A1作为1价阳离子、M1作为2价阳离子、X1作为卤阴离子时，所述第1层包含具有用组成式A1M1X1 3表示的钙钛矿结构的第1化合物，
在将A2作为1价阳离子、M2作为2价阳离子、X2作为卤阴离子时，所述第2层包含具有用组成式A2M2X2 3表示的钙钛矿结构、且组成与所述第1化合物不同的第2化合物，
所述第1层中的所述第1化合物和所述第2层中的所述第2化合物的至少一方具有单一的取向性。
13.根据权利要求12所述的光吸收层，
在所述第1层中，所述第1化合物具有单一的取向性，
在所述第2层中，所述第2化合物具有单一的取向性。
14.根据权利要求12或13所述的光吸收层，
所述第1化合物的取向和所述第2化合物的取向一致。
15.一种光吸收层的形成方法，
(A)通过将第1溶液配置于基板上并使所述第1溶液干燥，从而形成第1层，所述第1溶液包含1价阳离子A1、2价阳离子M1和卤阴离子X1，所述第1层包含具有用组成式A1M1X1 3表示的钙钛矿结构、且具有单一的取向性的第1化合物；
(B)通过将第2溶液配置于所述第1层上并使所述第2溶液干燥，从而在所述第1层上形成第2层，所述第2溶液包含1价阳离子A2、2价阳离子M2和卤阴离子X2，所述第2层包含具有用组成式A2M2X2 3表示的钙钛矿结构、且具有单一的取向性的与所述第1化合物不同的第2化合物。
16.根据权利要求15所述的光吸收层的形成方法，
所述第2溶液包含内酯系溶剂。
17.根据权利要求15或16所述的光吸收层的形成方法，
在所述(B)中，将所述基板加热至第2溶液变为饱和或过饱和状态的温度，并使加热了的所述基板浸渍于所述第2溶液中。
CN201780044313.9A 2016-12-28 2017-11-29 太阳能电池、光吸收层以及光吸收层的形成方法 Pending CN109478598A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016255432 2016-12-28
JP2016-255432 2016-12-28
PCT/JP2017/042714 WO2018123402A1 (ja) 2016-12-28 2017-11-29 太陽電池、光吸収層および光吸収層の形成方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109478598A true CN109478598A (zh) 2019-03-15

Family

ID=62708035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780044313.9A Pending CN109478598A (zh) 2016-12-28 2017-11-29 太阳能电池、光吸收层以及光吸收层的形成方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20190173025A1 (zh)
EP (1) EP3565015A4 (zh)
JP (1) JPWO2018123402A1 (zh)
CN (1) CN109478598A (zh)
WO (1) WO2018123402A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111146300A (zh) * 2020-01-17 2020-05-12 中国海洋大学 基于胺化合物添加CsPbBr3的无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用
CN113540270A (zh) * 2021-06-30 2021-10-22 杭州电子科技大学 一种获得平整、均匀、致密钙钛矿薄膜的方法
CN116113250A (zh) * 2023-02-28 2023-05-12 南京邮电大学 一种长效稳定的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7160657B2 (ja) * 2018-12-06 2022-10-25 国立大学法人東北大学 固体電解質およびフッ化物イオン電池
EP3944351A4 (en) * 2019-03-19 2022-10-12 Kabushiki Kaisha Toshiba PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT AND METHOD FOR PRODUCING PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT
CN110112305B (zh) * 2019-05-24 2023-04-07 京东方科技集团股份有限公司 Qled器件及其制作方法、显示面板及显示装置
CN113812012A (zh) * 2019-05-29 2021-12-17 松下知识产权经营株式会社 光电转换膜和采用该光电转换膜的太阳能电池以及光电转换膜的制造方法
US20220320433A1 (en) * 2019-06-28 2022-10-06 The Regents Of The University Of California Strain engineering and epitaxial stabilization of halide perovskites
CN112234144B (zh) * 2019-07-15 2022-11-25 北京大学 一种钙钛矿微晶膜的制备方法及太阳能电池器件
CN114514623A (zh) * 2019-10-23 2022-05-17 松下知识产权经营株式会社 光电转换膜及使用了它的太阳能电池、以及光电转换膜的制造方法
KR20210058203A (ko) * 2019-11-13 2021-05-24 삼성전자주식회사 광전자 장치 및 이의 제조 방법
KR102354315B1 (ko) * 2020-06-05 2022-01-20 한화솔루션 주식회사 수분 안정성과 장기 안정성이 향상된 태양전지
KR102377621B1 (ko) * 2020-06-05 2022-03-22 한화솔루션 주식회사 수분 안정성과 장기 안정성이 향상된 태양전지
JP2022136387A (ja) 2021-03-08 2022-09-21 株式会社東芝 光電変換素子及びその製造方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103503099A (zh) * 2011-12-28 2014-01-08 松下电器产业株式会社 光电元件
CN103700769A (zh) * 2013-12-03 2014-04-02 常州大学 一种有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池及其制备方法
WO2015167229A1 (ko) * 2014-04-28 2015-11-05 성균관대학교산학협력단 페로브스카이트 태양전지 및 그의 제조 방법
US20150340632A1 (en) * 2012-12-20 2015-11-26 Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Ltd. Perovskite Schottky Type Solar Cell
JP2016025170A (ja) * 2014-07-18 2016-02-08 学校法人桐蔭学園 有機無機ハイブリッド構造からなる光電変換素子
CN105591032A (zh) * 2016-02-03 2016-05-18 大连理工大学 一种钙钛矿光吸收复合层、钙钛矿太阳电池及其制备方法
US20160141111A1 (en) * 2013-07-31 2016-05-19 Fujifilm Corporation Photoelectric conversion element and solar cell

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR112015005926B1 (pt) * 2012-09-18 2022-01-25 Oxford University Innovation Limited Dispositivo optoeletrônico
EP3136450B1 (en) * 2014-04-28 2021-06-09 Research & Business Foundation Sungkyunkwan University Perovskite solar cell and manufacturing method therefor
JP6312252B2 (ja) 2014-11-07 2018-04-18 富士フイルム株式会社 光電変換素子および太陽電池
EP3243225A1 (en) * 2015-01-07 2017-11-15 Yissum Research Development Company of the Hebrew University of Jerusalem Ltd. Self-assembly of perovskite for fabrication of transparent devices

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103503099A (zh) * 2011-12-28 2014-01-08 松下电器产业株式会社 光电元件
US20150340632A1 (en) * 2012-12-20 2015-11-26 Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Ltd. Perovskite Schottky Type Solar Cell
US20160141111A1 (en) * 2013-07-31 2016-05-19 Fujifilm Corporation Photoelectric conversion element and solar cell
CN103700769A (zh) * 2013-12-03 2014-04-02 常州大学 一种有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池及其制备方法
WO2015167229A1 (ko) * 2014-04-28 2015-11-05 성균관대학교산학협력단 페로브스카이트 태양전지 및 그의 제조 방법
JP2016025170A (ja) * 2014-07-18 2016-02-08 学校法人桐蔭学園 有機無機ハイブリッド構造からなる光電変換素子
CN105591032A (zh) * 2016-02-03 2016-05-18 大连理工大学 一种钙钛矿光吸收复合层、钙钛矿太阳电池及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YANG M, ZHANG T, SCHULZ P, ET AL.: "Facile fabrication of large-grain CH3NH3PbI3−xBrx films for high-efficiency solar cells via CH3NH3Br-selective Ostwald ripening", 《NATURE COMMUNICATIONS》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111146300A (zh) * 2020-01-17 2020-05-12 中国海洋大学 基于胺化合物添加CsPbBr3的无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用
CN113540270A (zh) * 2021-06-30 2021-10-22 杭州电子科技大学 一种获得平整、均匀、致密钙钛矿薄膜的方法
CN113540270B (zh) * 2021-06-30 2023-06-30 杭州电子科技大学 一种获得平整、均匀、致密钙钛矿薄膜的方法
CN116113250A (zh) * 2023-02-28 2023-05-12 南京邮电大学 一种长效稳定的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20190173025A1 (en) 2019-06-06
EP3565015A4 (en) 2019-12-25
JPWO2018123402A1 (ja) 2019-11-21
WO2018123402A1 (ja) 2018-07-05
EP3565015A1 (en) 2019-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109478598A (zh) 太阳能电池、光吸收层以及光吸收层的形成方法
Kour et al. Potential substitutes for replacement of lead in perovskite solar cells: a review
Miyasaka Lead halide perovskites in thin film photovoltaics: background and perspectives
Jodlowski et al. Alternative perovskites for photovoltaics
ES2565673T5 (es) Dispositivos optoelectrónicos con perovskitas organometálicas con aniones mezclados
CN106356454A (zh) 钙钛矿型太阳能电池
CN110112295B (zh) 太阳能电池
JP7316603B2 (ja) 太陽電池
Zhou et al. Preparation and photovoltaic properties of ternary AgBiS2 quantum dots sensitized TiO2 nanorods photoanodes by electrochemical atomic layer deposition
Peedikakkandy et al. Bandgap engineering and efficient conversion of a ternary perovskite (Cs3Bi2I9) to a double perovskite (Cs2NaBiI6) with the aid of alkali metal sulfide
Heidariramsheh et al. Evaluating Cu2SnS3 nanoparticle layers as hole-transporting materials in perovskite solar cells
JP6857868B2 (ja) 光吸収材料およびそれを用いた太陽電池
CN108141174A (zh) 太阳能电池系统以及太阳能电池系统的运转方法
JP7165942B2 (ja) 光吸収材料及びそれを用いた太陽電池
CN110047999A (zh) 光吸收材料和使用该光吸收材料的太阳能电池
Parra et al. Optical study and ruthenizer (II) N3 dye-sensitized solar cell application of ZnO nanorod-arrays synthesized by combine two-step process
Wang et al. Perovskite materials in photovoltaics
CN110112299A (zh) 太阳能电池
JP7386443B2 (ja) 太陽電池
Soosaimanickam et al. Hybrid Perovskite Solar Cells: Principle, Processing and Perspectives
Ahmad et al. Perovskite materials in photovoltaics
de Mesquita Preparation, characterisation and stability evaluation of perovskite solar cells
Liu The Optimization of Perovskite Solar Cells from Power Conversion Efficiency and Operational Stability
郭章林 Composition and Interface Engineering of Efficient and Stable Perovskite Solar Cells

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190315