CN116193879A - 光电转换元件、光电转换模块、电子装置和分隔件 - Google Patents

光电转换元件、光电转换模块、电子装置和分隔件 Download PDF

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CN116193879A CN202211489686.6A CN202211489686A CN116193879A CN 116193879 A CN116193879 A CN 116193879A CN 202211489686 A CN202211489686 A CN 202211489686A CN 116193879 A CN116193879 A CN 116193879A
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田中正人
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Abstract

本申请涉及光电转换元件、光电转换模块、电子装置和分隔件。光电转换元件包括：第一基材；第一电极；光电转换层；第二电极；密封部；和第二基材。所述光电转换元件是透光性的。所述第二电极包括导电性纳米线和导电性聚合物。所述密封部包括干燥剂。

Description

光电转换元件、光电转换模块、电子装置和分隔件
技术领域
本公开总体上涉及光电转换元件、光电转换模块、电子装置、和分隔件(partition)。
背景技术
近年来，电子电路中的驱动电力大大减小，并且各种电子部件如传感器可以用非常微弱的电力驱动(μW级)。
关于传感器的使用，期望应用于作为可在现场产生电力并可使用所产生的电力的自驱动电源的环境发电元件。近年来，甚至在低照度(1500lx以下)的光如发光二极管(LED)或荧光灯下也具有高发电性能的室内光电转换元件(或太阳能电池)备受关注。
例如，作为太阳能电池的透明电极材料，具有高透光性并且包括作为电极材料的导电透明材料如银纳米线和导电透明聚合物(作为高度透光性材料)的光电转换元件已被提出(参见例如日本未审查专利申请公开号2017-175019)。
然而，存在一个问题：当光电转换元件在高温和高湿度环境下储存时，其输出显著降低。因此，为了防止外部环境中的水蒸气或氧气在高温和高湿度环境下进入光电转换元件，从而降低光电转换效率，例如，包括通过固化光固化性树脂或热固性树脂以使树脂覆盖整个光电转换层而获得的粘合剂层的有机薄膜太阳能电池元件已被提出(参见例如日本未审查专利申请公开号2013-168572)。
发明内容
在一种实施方式中，光电转换元件包括：第一基材；第一电极；光电转换层；第二电极；密封部；和第二基材。光电转换元件是透光性的。第二电极包括导电性纳米线和导电性聚合物。密封部包括干燥剂。
附图说明
图1是示例本公开的光电转换元件的一个实例的示意图；
图2是示例本公开的光电转换元件的另一实例的示意图；
图3是示例本公开的光电转换元件的另一实例的示意图；
图4是示例本公开的光电转换元件的另一实例的示意图；
图5A是示例本公开的光电转换模块的一个实例的示意图；
图5B是示例本公开的光电转换模块的另一实例的示意图；
图6A是示例本公开的光电转换模块的另一实例的示意图；
图6B是示例本公开的光电转换模块的另一实例的示意图；
图7是示例作为包括本公开光电转换模块的本公开电子装置的鼠标的一个实例的示意图；
图8是示例其中安装有光电转换元件的鼠标的一个实例的示意图；
图9是示例作为包括本公开光电转换模块的本公开电子装置的用于个人计算机的键盘的一个实例的示意图；
图10是示例其中安装有光电转换元件的键盘的一个实例的示意图；
图11是示例键盘部分键中包括小型光电转换元件的键盘的一个实例的示意图；
图12是示例作为包括本公开光电转换模块的本公开电子装置的传感器的一个实例的示意图；
图13是示例其中使用转盘(turntable)作为包括本公开光电转换模块的本公开电子装置的一个实例的示意图；
图14是示例通过组合本公开的光电转换元件和/或光电转换模块与被配置以被光电转换元件和/或光电转换模块的光电转换所产生的电力驱动的装置而得到的电子装置的一个实例的示意图；
图15是示例其中在图14的装置的光电转换元件与电路之间并入光电转换元件的电源IC的一个实例的示意图；
图16是示例其中在图15的装置的电源IC与电路之间并入蓄电装置的的一个实例的示意图；
图17是示例包括本公开的光电转换元件和/或光电转换模块和电源IC的电源模块的一个实例的示意图；
图18是示例通过向图17的电源IC添加蓄电装置而得到的电源模块的一个实例的示意图；
图19是示例本公开的分隔件的一个实例的示意图；
图20是示例本公开的分隔件的另一实例的示意图；
图21是示例图20中所示例的本公开的分隔件的侧面的一个实例的示意图；
图22是示例本公开的分隔件的另一实例的示意图；
图23是示例图22中所示例的本公开的分隔件的侧面的一个实例的示意图；
图24是示例本公开的分隔件的另一实例的示意图；
图25是示例图24中所示例的本公开的分隔件的侧面的一个实例的示意图；
图26是示例实施例中的分隔件轨道的示意图；
图27是实施例中的分隔件的电路图；以及
图28是实施例中的分隔件的照片。
具体实施方式
以下将参考附图描述本发明的实施方式。
(光电转换元件)
本公开的光电转换元件包括：第一基材；第一电极；光电转换层；第二电极；密封部；和第二基材。光电转换元件是透光性的。光电转换元件包括空穴阻挡层、电极保护层和其他层——如需。
本公开的光电转换元件中的第二电极包括导电性纳米线和导电性聚合物。
本公开的光电转换元件中的密封部包括干燥剂。
本公开的一个目标是提供耐久性优越的光电转换元件。
根据本公开，可以提供耐久性优越的光电转换元件。
在本申请的说明书中，“光电转换元件”意为将光能转换成电能的元件或将电能转换成光能的元件。其具体实例包括太阳能电池和光电二极管。
在本公开中，“层”可以是单膜(单层)，或可以是其中多个膜堆叠的堆叠层。
“层积(layered)方向”意为垂直于光电转换元件中的层表面的方向。“连接”意为不仅物理接触，而且足以能够实现本公开的效果的电连接。
作为细致研究的结果，本发明人有以下发现。
包括由金属纳米线和导电性聚合物形成的电极的常规光电转换元件存在如下问题：源自用于形成电极的电极涂覆液的水分保留在电极内，并且这种水分劣化光电转换元件自身的耐久性。
因此，本发明人发现，光电转换元件中的密封材料中包含干燥剂可去除源自电极涂覆液的水分并且可提高光电转换元件的耐久性。
本公开的光电转换元件自身的可见光透过率优选为15％以上，更优选20％以上，并且还更优选20％以上且50％以下。当光电转换元件自身的可见光透过率为20％以上且50％以下时，可得到优越的耐久性。
常规光电转换元件具有以下问题。具体地，当通过银沉积制备第二电极时，光电转换元件具有极低的可见光透过率，并且几乎无透光性实现。由此，除非第一电极侧发光，否则几乎无电力产生，这使得难以在低照度(1,500lx以下)条件如室内环境下产生电力。然而，当光电转换元件自身的可见光透过率为15％以上时，确保可见光的透过性，并且通过从第一电极侧和第二电极侧表面两者接收光，可得到甚至在低照度(1,500lx以下)条件如室内环境下可产生电力的光电转换元件。
另外，由于本公开的光电转换元件可从第一电极侧和第二电极侧表面两者接收光，与包括通过银沉积形成的第二电极的常规光电转换元件相比，本公开的光电转换元件可在生活空间条件下(在低照度下)得到更优越的耐久性。
具有透光性意为，波长380nm以上且780nm以下的可见光透过率为15％以上，透过率在光电转换元件的层积方向上按照JIS A5759测量。
可见光透过率是按照JIS A5759的波长380nm以上且780nm以下的可见光的透过率，并且可通过可见光透过率tν的测量方法、利用例如紫外光和可见光分光光度计(设备名称：ISR-3100，SHIMADZU CORPORATION制造)测量。
<基材>
本公开的光电转换元件包括第一基材和第二基材。
第一基材是在第一电极侧的最外侧部分上提供的基材，并且第二基材是在第二电极侧的最外侧部分上提供的基材。在本说明书中，第一基材和第二基材可统称为“基材”。
注意，本公开的光电转换元件可以是第一基材和第二基材中的一者被提供的情形。
基材的形状、结构和尺寸没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。
第一基材的材料没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择，只要其是透光性的并且具有绝缘性。其实例包括诸如玻璃、塑料膜和陶瓷的基材。其中，当如下所述包括形成电子传输层的烧制步骤时，对烧制温度具有耐热性的基材是优选的。另外，基材的优选实例包括那些挠性基材。
第二基材没有具体限制并且可使用常规产品。其实例包括诸如玻璃，塑料膜和陶瓷的基材。其中，塑料膜是更优选的。凹凸部可在第二基材和将在后文描述的密封部之间的连接部处形成，以增加密着性。
形成凹凸部的方法没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。形成方法的实例包括喷砂法(sand blasting)、喷水法(water blasting)、研磨纸法(abrasivepaper)、化学蚀刻和激光加工。
作为增加第二基材和密封部之间密着性的方法，例如，可去除表面上的有机物，或可提高亲水性。
从第二基材的表面去除有机物的方法没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。方法实例包括UV臭氧洗涤和氧等离子体处理。
第二基材的水蒸气透过率没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。水蒸气透过率优选为0.01(g/m2·天)以下，并且更优选0.001(g/m2·天)以下。
当第二基材的水蒸气透过率为0.01(g/m2·天)以下时，在40℃和90％RH以上的高湿度和高温度下的耐久性可提高。当第二基材的水蒸气透过率为0.001(g/m2·天)以下时，在60℃和90％RH以上的高湿度和高温度下的耐久性可提高。
水蒸气透过率可通过例如气相色谱法、按照JIS K 7129测量。
第二基材可由单层形成或可由多个层堆叠的结构形成。其中，第二基材优选由多个层堆叠的结构形成。多个层堆叠的结构的实例包括：用于保护外部冲击的基材和用于减少水蒸气透过率的阻隔层堆叠的结构；和100个以上薄膜彼此上下堆叠的结构，每个薄膜具有纳米级厚度。
<第一电极>
光电转换元件包括第一电极。
第一电极的形状和尺寸没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。
第一电极的可见光透过率优选为60％以上。
第一电极的可见光透过率可通过以下确定：例如，通过可见光透过率tν的测量方法、利用紫外光和可见光分光光度计(设备名称：ISR-3100，SHIMADZU CORPORATION制造)、按照JIS A5759测量在第一基材上形成的第一电极。
第一电极的结构没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。结构可以是单层结构或其中多个材料堆叠的结构。
第一电极的材料没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择，只要其是对可见光透明的和导电的。其实例包括透明导电性金属氧化物、碳材料和金属。
透明导电性金属氧化物的实例包括铟锡氧化物(下文被称为“ITO”)、掺氟锡氧化物(下文被称为“FTO”)、掺锑锡氧化物(下文被称为“ATO”)、掺铌锡氧化物(下文被称为“NTO”)、掺铝锌氧化物、铟锌氧化物、和铌钛氧化物。
碳的实例包括炭黑、碳纳米管、石墨烯和富勒烯。
金属的实例包括金、银、铝、镍、铟、钽和钛。
这些可单独或组合使用。其中，具有高透明性的透明导电性金属氧化物是优选的，并且ITO、FTO、ATO、和NTO是更优选的。
第一电极的平均厚度没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。第一电极的平均厚度优选为5nm以上且100μm以下，并且更优选50nm以上且10μm以下。当第一电极的材料是碳或金属时，第一电极的平均厚度优选为足以得到透光性的平均厚度。
第一电极可通过常规方法形成，如溅射法、蒸镀法(vapor deposition method)、和喷雾法。
另外，第一电极优选在第一基材上形成。可以使用其中第一电极事先已在第一基材上形成的可商业获得的整合产品。
其中第一电极在第一基材上形成的可商业获得的整合产品的实例包括FTO涂覆玻璃(例如，产品名称：TEC15，Nippon Electric Glass Co.,Ltd.制造)、ITO涂覆玻璃(例如，GEOMATEC Co.,Ltd.制造)、锌氧化物/铝涂覆玻璃、FTO涂覆透明塑料膜、和ITO涂覆透明塑料膜(例如，GEOMATEC Co.,Ltd.制造)。可商业获得的整合产品的其他实例包括：设置有透明电极的玻璃基材，其中锡氧化物或铟氧化物掺杂具有不同原子值的阳离子或阴离子；和设置有金属电极的玻璃基材，该金属电极具有允许网状或带状形式的光通过的结构。
这些可被单独使用，或两种以上的产品可被混合或组合堆叠。另外，金属引线可被组合使用，以减少电阻值。
金属引线的材料实例包括铝，铜、银、金、铂、和镍。
金属引线可通过以下被组合使用：通过例如蒸镀、溅射或压接(pressurebonding)在基材上形成金属引线，和在其上提供ITO或FTO层。
<空穴阻挡层>
光电转换元件优选地包括空穴阻挡层。
空穴阻挡层在第一电极和下述电子传输层之间形成。
空穴阻挡层非常有效地提高输出和其持久性。
空穴阻挡层包括光敏化合物，将传输至电子传输层的电子传输至第一电极，和最小化与空穴传输层的接触。由此，空穴阻挡层不会容易允许空穴流动至第一电极，并且可最小化因电子和空穴重组而造成的输出减少。
包括空穴传输层的固体型光电转换元件通过形成空穴阻挡层比包括电解液的湿式光电转换元件——由于空穴传输材料中的空穴和电极表面上的电子的重组速度较高——具有显著更大的效果。
空穴阻挡层的材料没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择，只要其是对可见光透明的并且具有电子传输性。其实例包括：单质半导体如硅和锗；化合物半导体如金属的硫属化物(chalcogenides)，和具有钙钛矿(perovkite)结构的化合物。
金属的硫属化物的实例包括：钛、锡、锌、铁、钨、锆、铪、锶、铟，铈、钇、镧、钒、铌和钽的氧化物；镉、锌、铅、银、锑和铋的硫化物；镉和铅的硒化物；和镉的碲化物。其他化合物半导体的实例包括：锌、镓、铟和镉的磷化物；镓砷化物、铜铟硒化物、和铜铟硫化物。
具有钙钛矿结构的化合物的实例包括钛酸锶、钛酸钙、钛酸钠、钛酸钡和铌酸钾。
其中，氧化物半导体是优选的，氧化钛、氧化铌、氧化镁、氧化铝、氧化锌、氧化钨、和氧化锡是更优选的，并且氧化钛是还更优选的。
这些可单独或组合使用。这些可以是单层或可以是堆叠层。这些半导体的晶体类型没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。晶体类型可以是单晶、多晶或无定形晶体。
制备空穴阻挡层的方法没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。其实例包括在真空中形成薄膜的方法(真空成膜方法)；和湿式成膜方法。
真空成膜方法的实例包括溅射方法，脉冲激光沉积方法(PLD方法)、离子束溅射方法、离子辅助沉积方法、离子镀敷方法、真空沉积方法、原子层沉积方法(ALD方法)、和化学蒸镀方法(CVD方法)。
湿式成膜方法的实例包括溶胶-凝胶方法。溶胶-凝胶方法是以下方法。具体地，使溶液进行化学反应，如水解或聚合·缩合，以制备凝胶。然后，将凝胶进行热处理以促进紧凑性。当使用溶胶-凝胶方法时，涂覆溶胶溶液的方法没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。其实例包括浸沾方法、喷雾方法、丝棒方法、旋涂方法、辊涂方法、刮刀涂覆方法、凹版涂覆方法、和湿式印刷方法如凸版印刷、胶版印刷、凹印(gravure printing)、凹版印刷(intaglio printing)、橡胶板印刷、和丝网印刷。涂覆溶胶溶液后进行热处理时的温度优选为80℃以上，并且更优选100℃以上。
空穴阻挡层的平均厚度没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。平均厚度优选为5nm以上且1μm以下。在湿式成膜的情况下，平均厚度更优选为500nm以上且700nm以下。在干燥成膜的情况下，平均厚度更优选为5nm以上且30nm以下。
<光电转换层>
光电转换层包括电子传输层和空穴传输层，并且包括其他层——如需。
光电转换层可以是单层或其中多个层堆叠的多层。
光电转换层优选地包括碱性化合物。
碱性化合物被包括在构成光电转换层的任何层中，但优选被包括在例如空穴传输层中。
<<电子传输层>>
光电转换元件包括电子传输层。
形成电子传输层的目的是将产生的电子传输至空穴阻挡层。因此，电子传输层优选地被设置相邻于空穴阻挡层。
电子传输层的结构没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。优选地，在彼此相邻的至少两个光电转换元件中，电子传输层是不连续的并且是分开的。电子传输层分开是有益的，因为电子扩散被最小化以减少泄漏电流，导致光耐久性提高。
电子传输层的结构可以是连续单层或其中多个层堆叠的多层。
电子传输层包括电子传输材料，优选地包括光敏化合物，以及如需包括其他材料。
<<<电子传输材料>>>
电子传输材料没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。电子传输材料优选地是半导体材料。
优选地，半导体材料具有颗粒状形状，并且这些颗粒接合形成多孔膜。在构成多孔电子传输层的半导体颗粒的表面上，光敏化合物被化学地或物理地吸附。当电子传输层是多孔的时，表面上的光敏化合物吸附量可急剧增加，这有效实现高输出。
半导体材料没有具体限制和可使用常规材料。其实例包括单质半导体、化合物半导体、和具有钙钛矿结构的化合物。
单质半导体的实例包括硅和锗。
化合物半导体的实例包括金属的硫属化物。其具体实例包括钛、锡、锌、铁、钨、锆、铪、锶、铟、铈、钇、镧、钒、铌、和钽的氧化物；镉、锌、铅、银、锑和铋的硫化物；镉和铅的硒化物；和镉的碲化物。其他化合物半导体的实例包括例如、锌、镓、铟、和镉的磷化物、镓砷化物、铜-铟硒化物、和铜-铟硫化物。
具有钙钛矿结构的化合物的实例包括钛酸锶、钛酸钙、钛酸钠、钛酸钡、和铌酸钾。
在半导体材料中，氧化物半导体是优选的，并且氧化钛、氧化锌、氧化锡、和氧化铌是更优选的。当电子传输层的电子传输材料是氧化钛时，由于其高导带(conduction band)水平可得到高开路电压，导致高光电转换特性，这是有益的。另外，由于氧化钛具有高折射率，可实现光限制效果，这使得可以得到高短路电流。另外，由于氧化钛具有高电容率和高迁移率，可得到高填充系数，这是有益的。
这些可单独或组合使用。半导体材料的晶体类型没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。晶体类型可以是单晶、多晶或无定形晶体。
半导体材料的初级颗粒的数均粒径没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。数均粒径优选为1nm以上且100nm以下，并且更优选5nm以上且50nm以下。另外，数均粒径大于以上数均粒径上限的半导体材料可被混合或堆叠。这种半导体材料可产生散射入射光以提高转换效率的效果。在这种情况下，数均粒径优选为50nm以上且500nm以下。
电子传输层的平均厚度没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。平均厚度优选为50nm以上且100μm以下，更优选100nm以上且50μm以下，并且还更优选120nm以上且10μm以下。
落入优选范围内的电子传输层平均厚度是有益的，因为每单位投影面积的光敏化合物量可被充分保证，高光捕获率可维持，注入电子的扩散距离不容易增加，并且因电荷重组造成的损失可减少。
制备电子传输层的方法没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。其实例包括：在真空中形成薄膜的方法如溅射；湿式成膜方法；和湿式印刷方法。其中，在生产成本方面，湿式成膜方法是优选的，并且其中制备通过分散半导体材料的粉末或溶胶而得到的糊状物(半导体材料的分散液)并且将其涂覆在作为电子收集电极基材的第一电极上或空穴阻挡层上的方法是更优选的。
湿式成膜方法没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。其实例包括浸沾方法、喷雾方法、丝棒方法、旋涂方法、辊涂方法、刮刀涂覆方法、凹版涂覆方法、和模涂方法。
湿式印刷方法没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。例如，可使用各种方法，如凸版印刷、胶版印刷、凹印、凹版印刷、橡胶板印刷、和丝网印刷。
制备半导体材料分散液的方法的实例包括机械粉碎方法，其利用例如常规研磨装置。这种方法使得可以通过在水或溶剂中分散单独颗粒状半导体材料或半导体材料和树脂的混合物而制备半导体材料的分散液。
树脂没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。其实例包括乙烯基化合物的聚合物或共聚物，如苯乙烯、乙酸乙烯酯、丙烯酸酯、和甲基丙烯酸酯、硅树脂、苯氧树脂、聚砜树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚乙烯醇缩甲醛树脂、聚酯树脂、纤维素酯树脂、纤维素醚树脂、氨基甲酸乙酯树脂、酚树脂、环氧树脂、聚碳酸酯树脂、聚丙烯酸酯树脂、聚酰胺树脂、和聚酰亚胺树脂。这些可单独或组合使用。
溶剂没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。其实例包括水、醇溶剂、酮溶剂、酯溶剂、醚溶剂、酰胺溶剂、卤代烃溶剂、和烃溶剂。
醇溶剂的实例包括甲醇、乙醇、异丙醇、和α-松油醇。
酮溶剂的实例包括丙酮、甲基乙基酮、和甲基异丁基酮。
酯溶剂的实例包括甲酸乙酯、乙酸乙酯、和乙酸正丁酯。
醚溶剂的实例包括二乙醚、二甲氧基乙烷、四氢呋喃、二氧戊环、和二
Figure BDA0003962954280000081
烷。
酰胺溶剂的实例包括N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、和N-甲基-2-吡咯烷酮。
卤代烃溶剂的实例包括二氯甲烷、氯仿、溴仿、甲基碘、二氯乙烷、三氯乙烷、三氯乙烯、氯苯、邻二氯苯、氟苯、溴苯、碘苯、和1-氯萘。
烃溶剂的实例包括正戊烷、正己烷、正辛烷、1,5-己二烯、环己烷、甲基环己烷、环己二烯、苯、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、乙基苯、和枯烯。
这些可单独或组合使用。
为了最小化颗粒再聚集，酸、表面活性剂、螯合剂或类似物可被添加至包括半导体材料的分散液或通过例如溶胶-凝胶方法得到的包括半导体材料的糊状物。
酸的实例包括盐酸、硝酸和乙酸。
表面活性剂的实例包括聚氧乙烯辛基苯基醚。
螯合剂的实例包括乙酰基丙酮、2-氨基乙醇和乙二胺。
为了提高成膜性，添加增稠剂是一种有效的手段。
增稠剂的实例包括聚乙二醇、聚乙烯基醇和乙基纤维素。
在半导体材料被涂覆后，可通过电子方式使半导体材料颗粒彼此接触，可烧制半导体材料以提高膜强度或与基材的密着性，可发射微波或电子束，或可发射激光。这些处理可单独或组合进行。
当烧制由半导体材料形成的电子传输层时，烧制温度没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。如果温度过高，基材可具有高阻抗并且可发生熔融。因此，烧制温度优选为30℃以上且700℃以下，并且更优选100℃以上且600℃以下。烧制时间没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。烧制时间优选为10分钟以上且10小时以下。
当由半导体材料形成的电子传输层被微波照射时，照射时间没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。照射时间优选为1小时以下。在这种情况下，照射可自形成电子传输层的表面侧进行，或照射可自不形成电子传输层的表面侧进行。
在由半导体材料形成的电子传输层被烧制后，可进行利用四氯化钛水溶液和有机溶剂混合溶液的化学镀敷处理或利用三氯化钛水溶液的电化学镀敷处理，以增加电子传输层的表面积或增强从光敏化合物至半导体材料的电子注入效率，光敏化合物将在下文描述。
通过烧制直径为几十纳米的半导体材料而得到的膜可以是多孔的。这种多孔纳米结构具有相当高的表面积，并且该表面积可通过粗糙因数表示。粗糙因数是表示，相对于第一基材上涂覆的半导体颗粒的面积，多孔内部的实际面积的数值。因此，粗糙因数优选是较大的，但从与电子传输层的平均厚度的关系看优选为20以上。
电子传输材料的颗粒可掺有锂化合物。具体地，双(三氟甲磺酰亚胺)锂化合物溶液被沉积在电子传输材料的颗粒上——通过例如旋涂，然后进行烧制。
锂化合物没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。其实例包括双(三氟甲磺酰亚胺)锂、双(氟甲磺酰亚胺)锂、双(氟甲磺酰基)(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂、高氯酸锂、和碘化锂。
<<<光敏化合物>>>
光敏化合物优选被提供在电子传输层上。
作为光敏化合物，可使用可进一步提高输出或光电转换效率的化合物。光敏化合物优选被吸附在构成电子传输层的半导体材料的表面上。
光敏化合物没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择，只要通过施加至光电转换元件的光被光激发。其实例包括以下常规化合物。
其具体实例包括：金属络合物化合物，被描述于例如PCT国际申请公开号7-500630的日译文，日本未审查专利申请公开号10-233238、日本未审查专利申请公开号2000-26487、日本未审查专利申请公开号2000-323191、和日本未审查专利申请公开号2001-59062；香豆素化合物，被描述于例如日本未审查专利申请公开号10-93118、日本未审查专利申请公开号2002-164089、日本未审查专利申请公开号2004-95450、和J.Phys.Chem.C,7224,Vol.111(2007)；聚烯化合物，被描述于例如日本未审查专利申请公开号2004-95450和Chem.Commun.,4887(2007)；二氢吲哚化合物，被描述于例如日本未审查专利申请公开号2003-264010、日本未审查专利申请公开号2004-63274、日本未审查专利申请公开号2004-115636、日本未审查专利申请公开号2004-200068、日本未审查专利申请公开号2004-235052、J.Am.Chem.Soc.,12218,Vol.126(2004)、Chem.Commun.,3036(2003)、和Angew.Chem.Int.Ed.,1923,Vol.47(2008)；噻吩化合物，被描述于例如J.Am.Chem.Soc.,16701,Vol.128(2006)、和J.Am.Chem.Soc.,14256,Vol.128(2006)；花青染料，被描述于例如日本未审查专利申请公开号11-86916、日本未审查专利申请公开号11-214730、日本未审查专利申请公开号2000-106224、日本未审查专利申请公开号2001-76773、和日本未审查专利申请公开号2003-7359；部花青染料，被描述于例如日本未审查专利申请公开号11-214731、日本未审查专利申请公开号11-238905、日本未审查专利申请公开号2001-52766、日本未审查专利申请公开号2001-76775、和日本未审查专利申请公开号2003-7360；9-芳基呫吨化合物，被描述于例如日本未审查专利申请公开号10-92477、日本未审查专利申请公开号11-273754、日本未审查专利申请公开号11-273755、和日本未审查专利申请公开号2003-31273；三芳基甲烷化合物，被描述于例如日本未审查专利申请公开号10-93118和日本未审查专利申请公开号2003-31273；和酞菁化合物和卟啉化合物，被描述于例如日本未审查专利申请公开号9-199744、日本未审查专利申请公开号10-233238、日本未审查专利申请公开号11-204821、日本未审查专利申请公开号11-265738、J.Phys.Chem.,2342,Vol.91(1987)、J.Phys.Chem.B,6272,Vol.97(1993)、Electroanal.Chem.,31,Vol.537(2002)、日本未审查专利申请公开号2006-032260、J.Porphyrins Phthalocyanines,230,Vol.3(1999)、Angew.Chem.Int.Ed.,373,Vol.46(2007)、和Langmuir,5436,Vol.24(2008)。
这些可单独或组合使用。
其中，金属络合物化合物、香豆素化合物、聚烯化合物、二氢吲哚化合物、和噻吩化合物是优选的，并且Mitsubishi Paper Mills Limited制造的以下结构式(1)、(2)和(3)表示的化合物是优选的。
Figure BDA0003962954280000101
Figure BDA0003962954280000111
更优选使用的光敏化合物的一个实例是例如具有下式(5)的化合物。
Figure BDA0003962954280000112
在式(5)中，X11和X12各自独立地表示氧原子、硫原子、或硒原子。
在式(5)中，R11表示可具有取代基的次甲基。取代基的实例包括：芳基，如苯基和萘基；和杂环，如噻吩基和呋喃基。
在式(5)中，R12表示烷基、芳基、或杂环基，其各自可具有取代基。烷基的实例包括甲基、乙基、2-丙基、和2-乙基己基。芳基和杂环基的实例在上文被示例。
在式(5)中，R13表示酸性基团，如羧酸、磺酸、膦酸、硼酸、或酚。R13可以是一个取代基或可以是两个以上取代基。
在式(5)中，Z1和Z2各自独立地表示形成环结构的取代基。在式(5)中，Z1的实例包括缩合烃系化合物，如苯环和萘环；和杂环，如噻吩环和呋喃环，其各自可具有取代基。取代基的具体实例包括：上述烷基；和烷氧基，如甲氧基、乙氧基、和2-异丙氧基。包括Z2、稠合至Z2的苯环、和R12的部分的实例包括以下(A-1)至(A-22)。
注意，m表示0至2的整数。
Figure BDA0003962954280000121
作为光敏化合物，更优选使用下式(6)表示的化合物。
Figure BDA0003962954280000131
在式(6)中，n表示整数0或1，并且R3表示可具有取代基的芳基或选自以下三个结构式表示的取代基的一个取代基。
Figure BDA0003962954280000132
包括上述式(5)和式(6)的光敏化合物的具体实例包括以下(B-1)至(B-41)，但不限于此。
Figure BDA0003962954280000141
/>
Figure BDA0003962954280000151
/>
Figure BDA0003962954280000161
/>
Figure BDA0003962954280000171
/>
Figure BDA0003962954280000181
Figure BDA0003962954280000191
另外，优选使用的光敏化合物的实例还包括包含下式(7)的化合物。
Figure BDA0003962954280000192
在式(7)中，Ar1和Ar2表示芳基，其可具有取代基。在式(7)中，R1和R2表示具有4至10碳原子的直链或分支烷基。在式(7)中，X表示以下结构式中任一种表示的取代基。
Figure BDA0003962954280000193
在上式(7)表示的光敏化合物中，更优选使用下式(8)表示的化合物。
Figure BDA0003962954280000201
在式(8)中，Ar4和Ar5表示可具有取代基的苯基或可具有取代基的萘基。在式(8)中，Ar6表示可具有取代基的苯基或可具有取代基的噻吩。
作为具体实例，以下展示上式(7)和上式(8)表示的光敏化合物的示例化合物(B-42)至(B-58)，但本公开的光敏化合物不限于此。
Figure BDA0003962954280000211
/>
Figure BDA0003962954280000221
/>
Figure BDA0003962954280000231
/>
Figure BDA0003962954280000241
/>
Figure BDA0003962954280000251
在式(9)中，Ar7和Ar8表示可具有取代基的苯基或可具有取代基的萘基。在式(9)中，Ar9表示可具有取代基的苯基或可具有取代基的噻吩。
式(9)表示的光敏化合物的具体实例包括以下展示的示例化合物(B-59)至(B-62)，但本公开的光敏化合物不限于此。
Figure BDA0003962954280000261
/>
Figure BDA0003962954280000271
可包括一种光敏化合物或两种以上光敏化合物。
用作光源的LED光源具有不同颜色如暖色、冷色或白色。光谱根据颜色而相异。
例如，色温3,000K导致600nm区域内的波长相对强，呈现发红灯泡颜色。另外，色温5,000K导致整体良好平衡的中性白色。另外，色温超过6,500K导致450nm区域内的波长相对强，呈现发蓝日光颜色。
因此，光电转换元件甚至在使用具有不同色温的LED时也可优选地维持高输出。在这种情况下，在光电转换层中包括吸收波长不同的混合光敏化合物是有效的，因为可减少色温导致的输出差异。
在电子传输层的半导体材料表面上吸附光敏化合物的方法的实例包括：将包括半导体材料的电子传输层浸入光敏化合物溶液或光敏化合物分散液的方法；和将光敏化合物溶液或光敏化合物分散液涂覆和吸附在电子传输层上的方法。
在将包括半导体材料的电子传输层浸入光敏化合物溶液或光敏化合物分散液的方法的情况下，例如，可使用以下方法中的任一种：浸没方法、浸沾方法、辊法(rolloermethod)、或气刀方法。
在将光敏化合物溶液或光敏化合物分散液涂覆和吸附在电子传输层上的方法的情况下，例如，可使用以下方法中的任一种：丝棒方法、滑动漏斗方法(slide hoppermethod)、挤出方法、幕方法、旋转方法、或喷雾方法。
光敏化合物可被吸附在包括二氧化碳的超临界流体中。
当光敏化合物被吸附在半导体材料上时，缩合剂可被组合使用。
缩合剂可以是呈现物理地或化学地使光敏化合物结合在半导体材料表面上的催化作用的物质，或可以是化学计量地作用并且有益地转移化学平衡的的物质。作为辅助缩合剂，可添加硫醇或羟基化合物。
溶解或分散光敏化合物的溶剂的实例包括水、醇溶剂、酮溶剂、酯溶剂、醚溶剂、酰胺溶剂、卤代烃溶剂、烃溶剂、和其他溶剂。
醇溶剂的实例包括甲醇、乙醇、异丙醇、和叔丁醇。
酮溶剂的实例包括丙酮、甲基乙基酮、和甲基异丁基酮。
酯溶剂的实例包括甲酸乙酯、乙酸乙酯、和乙酸正丁酯。
醚溶剂的实例包括二乙醚、二甲氧基乙烷、四氢呋喃、二氧戊环、和二
Figure BDA0003962954280000281
烷。
酰胺溶剂的实例包括N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、和N-甲基-2-吡咯烷酮。
卤代烃溶剂的实例包括二氯甲烷、氯仿、溴仿、甲基碘、二氯乙烷、三氯乙烷、三氯乙烯、氯苯、邻二氯苯、氟苯、溴苯、碘苯、和1-氯萘。
烃溶剂的实例包括正戊烷、正己烷、正辛烷、1,5-己二烯、环己烷、甲基环己烷、环己二烯、苯、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、乙基苯、和枯烯。
其他溶剂的实例包括乙腈。
这些可单独或组合使用。
光敏化合物可根据其种类在化合物之间的聚集最小化时更加有效地工作。因此，聚集解离剂可被组合使用。
聚集解离剂没有具体限制和可根据所用染料而被适当选择。其优选实例包括类固醇化合物如胆酸和鹅去氧胆酸、长链烷基羧酸、和长链烷基膦酸。
聚集解离剂的量优选为，相对于1质量份的光敏化合物，0.01质量份以上且500质量份以下，并且更优选0.1质量份以上且100质量份以下。
当光敏化合物或光敏化合物和聚集解离剂被吸附在构成电子传输层的半导体材料的表面上时，其温度优选为-50℃以上且200℃以下。吸附时间优选为5秒以上且1,000小时以下，更优选10秒以上且500小时以下，并且还更优选1分钟以上且150小时以下。吸附步骤优选在暗处进行。吸附步骤可静态地或在搅拌下进行。
搅拌方法没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。该方法是例如利用例如搅拌器、球磨机、漆料调节器(paint conditioner)、砂磨机、磨碎机、分散器、或超声分散的方法。
电子传输层优选地包括相邻于电子传输层的钙钛矿层和体异质结层(bulkheterojunction layer)。
<<<钙钛矿层>>>
钙钛矿层意为包含钙钛矿化合物并且吸收光以敏化(致敏，sensitize)电子传输层的层。因此，钙钛矿层优选被设置相邻于电子传输层。
钙钛矿层的形状和尺寸没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。
钙钛矿化合物是有机化合物和无机化合物的复合物质，并且由下式(X)表示。
XαYβZγ…式(X)
在式(X)中，α:β:γ比为3:1:1；β和γ各自是大于1的整数；X表示卤素；Y表示包括氨基的有机化合物；和Z表示金属离子。
式(X)中的X没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。其实例包括卤素，如氯、溴和碘。这些可单独或组合使用。
上式(X)中的Y没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择，只要其是有机阳离子。其实例包括：烷基胺化合物(例如，甲基胺、乙基胺、正丁基胺、和甲脒)的离子；和无机碱金属阳离子(例如，锑离子、铯离子、钾离子、和铷离子)。这些可单独或组合使用。无机碱金属阳离子和有机阳离子可各自被组合使用。其中，包括氨基(烷基胺化合物的离子)的有机化合物是优选的。
在卤化铅和甲基铵的钙钛矿化合物的情况下，卤素离子是Cl时的光吸收谱的峰值λmax为约350nm，卤素离子是Br时的峰值λmax为约410nm，并且卤素离子是I时的峰值λmax为约540nm。如上所述，峰值λmax转移至较长波长侧，因此可用光谱宽度(带宽)变化。
上式(X)中的Z没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。其实例包括金属如铅、铟、锑、锡、铜、和铋的离子。这些可单独或组合使用。
钙钛矿层优选地具有堆叠的钙钛矿结构，其中由金属卤化物形成的层和布置的有机阳离子分子的层彼此上下堆叠。
钙钛矿层的平均膜厚为50nm以上且2μm以下，并且更优选100nm以上且600nm以下。
形成钙钛矿层的方法没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。方法实例包括这样的方法：涂覆通过溶解或分散例如金属卤化物和卤代烷基胺或铯卤化物而得到的溶液，然后干燥。
另外，形成钙钛矿层的方法的实例包括两步析出方法，如下所述。具体地，例如，涂覆通过溶解或分散金属卤化物而得到的溶液，然后干燥。然后，将干燥的产物浸入通过溶解卤代烷基胺而得到的溶液，以形成钙钛矿化合物。
另外，形成钙钛矿层的方法的实例包括这样的方法：在其上涂覆通过溶解或分散例如金属卤化物和卤代烷基胺而得到的溶液时，添加钙钛矿化合物的不良溶剂(溶解度低的溶剂)，以使晶体析出。
另外，形成钙钛矿层的方法的实例包括在充有例如甲基胺的气体中沉积金属卤化物的方法。
其中，优选采用在其上涂覆通过溶解或分散例如金属卤化物和卤代烷基胺而得到的溶液时添加钙钛矿化合物的不良溶剂以使晶体析出的方法。
涂覆溶液的方法没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。方法实例包括浸没方法、旋涂方法、喷雾方法、浸沾方法、辊方法、和气刀方法。作为涂覆溶液的方法，可采用利用例如二氧化碳在超临界流体中进行析出的方法。
钙钛矿层可包括光敏染料(光敏化合物)。
形成包括光敏染料(光敏化合物)的钙钛矿层的方法没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。方法实例包括：混合钙钛矿化合物和光敏染料(光敏化合物)的方法；和形成钙钛矿层，然后吸附光敏染料(光敏化合物)的方法。
光敏染料(光敏化合物)没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择，只要其是通过所用激发光被光激发的化合物。
光敏染料(光敏化合物)的实例包括金属络合物化合物、香豆素化合物、聚烯化合物、二氢吲哚化合物、噻吩化合物、花青染料、部花青染料、9-芳基呫吨化合物、三芳基甲烷化合物、酞菁化合物、和卟啉化合物。
金属络合物化合物的实例包括这样的金属络合物化合物，其被描述于例如PCT国际申请公开号7-500630的日译文、日本未审查专利申请公开号10-233238、日本未审查专利申请公开号2000-26487、日本未审查专利申请公开号2000-323191、和日本未审查专利申请公开号2001-59062。
香豆素化合物的实例包括这样的香豆素化合物，其被描述于例如日本未审查专利申请公开号10-93118、日本未审查专利申请公开号2002-164089、日本未审查专利申请公开号2004-95450、和J.Phys.Chem.C,7224,Vol.111(2007)。
聚烯化合物的实例包括这样的聚烯化合物，其被描述于例如日本未审查专利申请公开号2004-95450和Chem.Commun.,4887(2007)。
二氢吲哚化合物的实例包括这样的二氢吲哚化合物，其被描述于例如日本未审查专利申请公开号2003-264010、日本未审查专利申请公开号2004-63274、日本未审查专利申请公开号2004-115636、日本未审查专利申请公开号2004-200068、日本未审查专利申请公开号2004-235052、J.Am.Chem.Soc.,12218,Vol.126(2004)、Chem.Commun.,3036(2003)、和Angew.Chem.Int.Ed.,1923,Vol.47(2008)。
噻吩化合物的实例包括这样的噻吩化合物，其被描述于例如J.Am.Chem.Soc.,16701,Vol.128(2006)和J.Am.Chem.Soc.,14256,Vol.128(2006)。
花青染料的实例包括这样的花青染料，其被描述于例如日本未审查专利申请公开号11-86916、日本未审查专利申请公开号11-214730、日本未审查专利申请公开号2000-106224、日本未审查专利申请公开号2001-76773、和日本未审查专利申请公开号2003-7359。
部花青染料的实例包括这样的部花青染料，其被描述于例如日本未审查专利申请公开号11-214731、日本未审查专利申请公开号11-238905、日本未审查专利申请公开号2001-52766、日本未审查专利申请公开号2001-76775、和日本未审查专利申请公开号2003-7360。
9-芳基呫吨化合物的实例包括这样的9-芳基呫吨化合物，其被描述于例如日本未审查专利申请公开号10-92477、日本未审查专利申请公开号11-273754、日本未审查专利申请公开号11-273755、和日本未审查专利申请公开号2003-31273。
三芳基甲烷化合物的实例包括这样的三芳基甲烷化合物，其被描述于例如日本未审查专利申请公开号10-93118和日本未审查专利申请公开号2003-31273。
酞菁化合物和卟啉化合物的实例包括这样的酞菁化合物和卟啉化合物，其被描述于例如日本未审查专利申请公开号9-199744、日本未审查专利申请公开号10-233238、日本未审查专利申请公开号11-204821、日本未审查专利申请公开号11-265738、J.Phys.Chem.,2342,Vol.91(1987)、J.Phys.Chem.B,6272,Vol.97(1993)、Electroanal.Chem.,31,Vol.537(2002)、日本未审查专利申请公开号2006-032260、J.PorphyrinsPhthalocyanines,230,Vol.3(1999)、Angew.Chem.Int.Ed.,373,Vol.46(2007)和Langmuir,5436,Vol.24(2008).。
其中，金属络合物化合物、二氢吲哚化合物、噻吩化合物、和卟啉化合物是优选的。
<<<体异质结层>>>
体异质结层包括供电子有机材料和吸电子有机材料。
在体异质结层中，供电子有机材料(P型有机半导体)和吸电子有机材料(N型有机半导体)被混合，因此体异质结(其为纳米尺寸的PN结)产生。由此，可利用结表面产生的光电荷分离得到电流。
<<<<供电子有机材料(P型有机半导体)>>>>
P型有机半导体的实例包括共轭聚合物和低分子量化合物，如聚噻吩或其衍生物、芳基胺衍生物、芪衍生物、低聚噻吩或其衍生物、酞菁衍生物、卟啉或其衍生物、聚苯亚乙烯(polyphenylene vinylene)或其衍生物、聚噻吩亚乙烯(polythienylene vinylene)或其衍生物、苯并二噻吩衍生物、和二酮-吡咯并-吡咯衍生物。这些可单独或组合使用。
在以上之中，聚噻吩或其衍生物(其为π-共轭导电性聚合物)是优选的。聚噻吩和其衍生物是有益的，因为其可确保优越的立体规整性并且对溶剂具有相对高的溶解性。
聚噻吩和其衍生物没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择，只要其具有噻吩骨架。其实例包括：聚烷基噻吩，如聚-3-己基噻吩；聚烷基异硫萘(polyalkylisothionaphthene)，如聚-3-己基异硫萘、聚-3-辛基异硫萘、和聚-3-癸基异硫萘；和聚乙烯二氧噻吩。
近年来，衍生物如PTB7(聚[{4,8-双[(2-乙基己基)氧]苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩-2,6-二基}{3-氟-2-[(2-乙基己基)羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩二基}])和PCDTBT(聚[N-9”-十七烷基-2,7-咔唑-alt-5,5-(4',7'-二-2-噻吩基-2',1',3'-苯并噻二唑]))(其是包括苯并二噻吩、咔唑、苯并噻二唑和噻吩的共聚物)已被示例作为可实现优越光电转换效率的化合物。
除共轭聚合物外，即使在通过将供电子单元与吸电子单元结合而得到的低分子量化合物中，可实现优越光电转换效率的化合物也已被知晓并且也可被用于本公开(参见，例如，ACSAppl.Mater.Interfaces 2014，6，803-810)。
在作为供电子有机材料的低分子量化合物中，下式(A)表示的化合物是优选的。
Figure BDA0003962954280000311
在式(A)中，n表示1至3的整数。
在式(A)中，R1表示正丁基、正己基、正辛基、正癸基或正十二烷基。
在式(A)中，R2表示带有具有6至22个碳原子的烷基的氧原子、带有具有6至22个碳原子的烷基的硫原子、带有具有6至22个碳原子的烷基的碳原子、或下式(B)表示的基团。其中，带有具有6至20个碳原子的烷基的氧原子、带有具有6至20个碳原子的烷基的硫原子、带有具有6至20个碳原子的烷基的碳原子、和下式(B)表示的基团是优选的。
Figure BDA0003962954280000321
在式(B)中，R3和R4表示氢原子或具有6至12个碳原子的烷基。
在式(B)中，R5表示可包括具有6至22个碳原子的支链的烷基。其中，可包括具有6至12个碳原子的支链的烷基是优选的。
作为供电子有机材料的低分子量化合物的更具体实例优选是下式(C)表示的化合物。
Figure BDA0003962954280000322
在式(C)中，R3和R4表示氢原子或具有6至12个碳原子的烷基，并且优选地表示氢原子或具有6至10个碳原子的烷基。
在式(C)中，R5表示可包括具有6至22个碳原子的支链的烷基，并且优选地表示可包括具有6至12个碳原子的支链的烷基。
式(C)表示的化合物的具体实例将在下文描述。然而，本公开不限于此。
表1
示例化合物 R3 R4 R5
1 H H 2-乙基己基
2 H 正己基 正己基
3 H H 正己基
4 正己基 H 正己基
5 H H 正丁基辛基
6 H 正辛基 正辛基
7 H H 正辛基
8 正辛基 H 正辛基
9 H H 2-癸基十二烷基
10 H 正十二烷基 正十二烷基
11 H H 正十二烷基
12 正十二烷基 H 正十二烷基
<<<<吸电子有机材料(N型有机半导体)>>>>
吸电子有机材料的实例包括酰亚胺衍生物、富勒烯、和富勒烯衍生物。其中，富勒烯衍生物在电荷分离和电荷传输方面是优选的。
作为富勒烯衍生物，可使用适当合成的产物或可使用可商业获得的产物。其实例包括产品名称：PC71BM(苯基C71丁酸甲基酯，Frontier Carbon Corporation制造)、PC61BM(苯基C61丁酸甲基酯，Frontier Carbon Corporation制造)、PC85BM(苯基C85丁酸甲基酯，Frontier Carbon Corporation制造)、和ICBA(富勒烯茚2加合物，Frontier CarbonCorporation制造)。除以上外，可使用下式(D)表示的富勒烯吡咯烷(fulleropyrrolidine)系富勒烯衍生物。
Figure BDA0003962954280000341
在式(D)中，Y1和Y2(其可彼此相同或不同)表示氢原子，可具有取代基的烷基、可具有取代基的烯基、可具有取代基的炔基、可具有取代基的芳基、或可具有取代基的芳烷基。
注意，在式(D)中，Y1和Y2不同时是氢原子。
在式(D)中，Ar表示可具有取代基的芳基。
芳基的具体实例包括苯基、萘基、蒽基、和菲基。其中，苯基是优选的。
在式(D)中，作为Ar表示的具有取代基的芳基中的取代基，取代基优选地不包括氧原子。Ar表示的具有取代基的芳基中的取代基的实例包括芳基、烷基、氰基、烷氧基、和烷氧基羰基。在这些取代基中，芳基的实例包括苯基。
烷基和烷氧基的烷基部分是例如具有1至22个碳原子的烷基，类似于以下将描述的Y1和Y2表示的烷基。
这些取代基的数量和取代位点没有具体限制。例如，1至3个取代基可存在于Ar表示的芳基的任何位置处。
在式(D)中，在Y1和Y2表示的基团中，烷基优选是具有1至22个碳原子的烷基，更优选具有1至12个碳原子的烷基，并且特别优选具有6至12个碳原子的烷基。这些烷基可以是直链烷基或可以是分支烷基，但特别优选是直链烷基。
烷基可进一步在其碳链中包括一个或两个以上杂元素，如S和O。
在式(D)中，在Y1和Y2表示的基团中，烯基优选是具有2至10个碳原子的烯基。更优选的其具体实例包括具有2至4个碳原子的直链或分支烯基，如乙烯基、1-丙烯基、烯丙基、异丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-甲基-2-丙烯基、和1,3-丁二烯基。
在式(D)中，在Y1和Y2表示的基团中，炔基优选是具有1至10个碳原子的炔基。更优选的其具体实例包括具有2至4个碳原子的直链或分支炔基，如乙炔基、1-丙炔基、2-丙炔基、1-甲基-2-丙炔基、1-丁炔基、2-丁炔基、和3-丁炔基。
在式(D)中，在Y1和Y2表示的基团中，芳基的实例包括苯基、萘基、蒽基、和菲基。
在式(D)中，在Y1和Y2表示的基团中，芳烷基的实例包括具有7至20个碳原子的芳烷基，如2-苯基乙基、苄基、1-苯基乙基、3-苯基丙基、和4-苯基丁基。
如上所述，在式(D)中，Y1和Y2表示的基团的烷基、烯基、炔基、芳基、和芳烷基包括包含取代基的情况和不包含取代基的情况。
在式(D)中，在Y1和Y2表示的基团中可包括的取代基的实例包括烷基、烷氧基羰基、聚醚基团、烷酰基、氨基、氨基羰基、烷氧基、烷基硫基团、基团-CONHCOR'(其中R'是烷基)、基团-C(＝NR')-R”(其中R'和R”是烷基)、和基团-NR'＝CR”R”'(其中R'、R”和R”'是烷基)。
在式(D)中，在Y1和Y2表示的基团中可包括的取代基中，聚醚基团的实例包括式Y3-(OY4)n-O-表示的基团。在此，Y3表示单价烃基团如烷基，并且Y4表示二价脂肪族烃基团。
在上式表示的聚醚基团中，-(OY4)n-表示的重复单元的具体实例包括烷氧基链如-(OCH2)n-、-(OC2H4)n-和-(OC3H6)n-。这些重复单元的重复数量n优选为1至20，并且更优选1至5。-(OY4)n-表示的重复单元可包括不仅相同的重复单元，而且两种以上不同的重复单元。在上述重复单元中，-OC2H4-和-OC3H6-可具有直链或支链。
在式(D)中，在Y1和Y2表示的基团中可包括的取代基中，烷氧基羰基、烷酰基、烷氧基、烷基硫基团、聚醚基团、基团-CONHCOR'、基团-C(＝NR')-R”、和基团-NR'＝CR”R”'中的烷基部分(R'、R”)优选是具有1至22个碳原子的烷基，更优选具有1至12个碳原子的烷基，并且特别优选具有6至12个碳原子的烷基，类似于上述烷基。
氨基和氨基羰基中的氨基部分特别优选是结合一个以上具有1至20个碳原子的烷基的氨基。
在式(D)表示的富勒烯衍生物中，具有优选的性能的化合物的实例包括如下式(D)表示的化合物：其中，在式(D)中，Ar表示具有取代基的苯基或不具有取代基的苯基；并且Y1和Y2中的一者是氢原子，且另一者是包括烷氧基羰基作为取代基的烷基、包括烷氧基作为取代基的烷基、包括聚醚基团作为取代基的烷基、包括氨基作为取代基的烷基、或包括取代基或不包括取代基的苯基。
在这种化合物中，具有特别优选的性能的化合物的实例包括如下式(D)表示的化合物：其中Ar是包括苯基、氰基、烷氧基、烷氧基羰基或烷基作为取代基的苯基，或是无取代基的苯基；和Y1和Y2中的一者是氢原子，且另一者是包括烷氧基羰基作为取代基的烷基、包括烷氧基作为取代基的烷基、包括聚醚基团作为取代基的烷基、苯基、包括烷基作为取代基的苯基、包括烷氧基羰基作为取代基的苯基、或包括烷氧基羰基作为取代基的苯基。
这些化合物包括吡咯烷骨架上具有适当极性的基团，并且自组装性质优越。因此，当形成具有体异质结结构的光电转换层时，可以形成具有体异质结结构的光电转换部，该体异质结结构具有适当的层分离结构。由此，认为例如电子迁移率被提高以呈现高转换效率。
最优选的化合物的实例包括如下式(D)表示的化合物：其中Ar是苯基；Y1和Y2中的一者表示氢原子，且另一者表示非取代烷基(具有4至6个碳原子的烷基)、非取代苯基、1-萘基、或2-萘基。
形成体异质结层的方法没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。方法实例包括旋涂、刮刀涂覆、狭缝模涂(slit die coating)、丝网印刷涂覆、棒涂机涂覆、模铸涂覆(mold coating)、转印方法、浸沾拉伸(dip drawing)方法、喷墨方法、喷雾方法、和真空沉积方法。方法可根据所制有机材料薄膜的特征(例如，厚度控制和定向控制)适当从以上选择。
为了从所制有机材料薄膜去除有机溶剂，退火处理可在减压下或在惰性气氛下(在氮气或氩气气氛下)进行。退火处理的温度优选为40℃以上且300℃以下，并且更优选50℃以上且200℃以下。退火处理可增加堆叠层在边界处彼此渗入接触的有效面积。因此，短路电流可被增加。注意，退火处理可在电极形成后进行。
有机溶剂没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。溶剂实例包括甲醇、乙醇、丁醇、甲苯、二甲苯、邻氯酚、丙酮、乙酸乙酯、乙二醇、四氢呋喃、二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷、氯苯、二氯苯、三氯苯、氯萘、二甲基甲酰胺、二甲基硫醚、N-甲基吡咯烷酮、和γ-丁内酯。这些可单独或组合使用。其中，氯苯、氯仿、和邻二氯苯是优选的。
为了控制P型有机半导体和N型有机半导体的相分离结构，添加剂可以以0.1质量％以上且10质量％以下的量被添加至有机溶剂。添加剂实例包括二碘烷烃(例如，1,8-二碘辛烷、1,6-二碘己烷、和1,10-二碘癸烷)、烷烃二硫醇(例如，1,8-辛烷二硫醇、1,6-己烷二硫醇、和1,10-癸烷二硫醇)、1-氯萘、和聚二甲基硅氧烷衍生物。
光电转换层的平均厚度优选为50nm以上且400nm以下，并且更优选60nm以上且250nm以下。当光电转换层的平均厚度为50nm以上时，不发生因减少光电转换层中的光吸收而导致的载流子产生不足。当平均厚度为400nm以下时，通过光吸收产生的载流子的传输效率不进一步减低。
<<空穴传输层>>
光电转换元件优选地包括空穴传输层。
空穴传输层是传输空穴的层并且包括碱性化合物。空穴传输层优选地包括空穴传输材料和碱金属盐，并且如需可进一步包括其他材料。
<<<碱性化合物>>>
碱性化合物优选地具有6以上且10以下的酸离解常数(pKa)。具有上述范围的酸离解常数(pKa)的碱性化合物的实例包括吡啶化合物和咪唑化合物。其中，吡啶化合物是优选的。
吡啶化合物是选自下式(10)和下式(11)的至少一个表示的化合物。
Figure BDA0003962954280000371
/>
在式(10)和式(11)中，Ar1和Ar2表示可具有取代基的芳基，并且Ar1和Ar2可彼此相同或不同，可彼此结合。
芳基的具体实例包括苯基、萘基、和联苯基。取代基的实例包括烷基和烷氧基。
下文展示式(10)表示的吡啶化合物的具体示例化合物(H-1)至(H-8)，但本公开的吡啶化合物不限于此。
Figure BDA0003962954280000372
以上吡啶化合物在空穴传输层中量优选为，相对于空穴传输材料，20mol％以上且65mol％以下，并且更优选35mol％以上且50mol％以下。当吡啶化合物的量满足优选范围时，可维持高开路电压，可得到高输出，以及可在各种条件(特别是，低温环境)下得到高稳定性和耐久性，甚至在长期使用后。
<<<空穴传输材料>>>
为了得到传输空穴的功能，空穴传输层优选地包括例如空穴传输材料或P型半导体材料作为空穴传输材料。
作为空穴传输材料或P型半导体材料，可使用常规有机空穴传输化合物。
有机空穴传输化合物的具体实例包括
Figure BDA0003962954280000381
二唑化合物、三苯基甲烷化合物、吡唑啉化合物、腙化合物、/>
Figure BDA0003962954280000382
二唑化合物、四芳基联苯胺化合物、芪化合物、和螺型化合物。其中，螺型化合物是更优选的。
螺型化合物优选是包括下式(12)的化合物。
Figure BDA0003962954280000383
注意，在式(12)中，R31至R34各自独立地表示取代氨基，如二甲基氨基、二苯基氨基、或萘基-4-甲苯基氨基。
螺型化合物的具体实例包括以下(D-1)至(D-20)，但不限于此。
Figure BDA0003962954280000384
/>
Figure BDA0003962954280000391
/>
Figure BDA0003962954280000401
作为螺型化合物——作为空穴传输材料，下式(13)表示的化合物是特别适合使用的。
Figure BDA0003962954280000411
在式(13)中，R3表示氢原子或烷基。
例如，在以上(D-1)至(D-20)之中，上式(13)表示的那些是(D-7)和(D-10)。
这些螺型化合物具有高空穴迁移率。另外，螺型化合物呈现优越的光电转换特征，因为两个联苯胺骨架分子在扭转下结合，从而形成几乎球形电子云，并且分子间跳跃(hopping)导电率良好。另外，螺型化合物由于高溶解性被溶解在各种有机溶剂中，并且由于其无定形性质(无定形物质没有晶体结构)容易致密地被填充在多孔电子传输层中。螺型化合物允许光敏化合物有效地吸收光，因为其不具有450nm以上的光吸收特征。因此，这种螺型化合物对于固体型染料敏化太阳能电池是特别优选的。
<<<碱金属盐>>>
碱金属盐的实例包括锂盐、钠盐、和钾盐。
锂盐的实例包括氯化锂、溴化锂、碘化锂、高氯酸锂、双(三氟甲磺酰基)二酰亚胺锂、二异丙基酰亚胺锂、乙酸锂、四氟硼酸锂、五氟磷酸锂、和四氰基硼酸锂。
钠盐的实例包括氯化钠、溴化钠、碘化钠、高氯酸钠、双(三氟甲磺酰基)二酰亚胺钠、乙酸钠、四氟硼酸钠、五氟磷酸钠、和四氰基硼酸钠。
钾盐的实例包括氯化钾、溴化钾、碘化钾、和高氯酸钾。
其中，锂盐是优选的，并且双(三氟甲磺酰基)二酰亚胺锂和二异丙基酰亚胺锂是更优选的，因为导电率可被提高并且输出特征的耐久性和稳定性可被提高。
锂盐优选是下式(14)表示的化合物。
Figure BDA0003962954280000412
在式(14)中，A和B表示取代基F、CF3、C2F5、C3F7、和C4F9中的任一者。取代基A和取代基B优选彼此不同。
锂盐的实例包括(氟磺酰基)(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂(Li-FTFSI)、(氟磺酰基)(五氟乙烷磺酰基)酰亚胺锂(Li-FPFSI)、(氟磺酰基)(九氟丁烷磺酰基)酰亚胺锂(Li-FNFSI)、(九氟丁烷磺酰基)(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂(Li-NFTFSI)、和(五氟乙烷磺酰基)(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂(Li-PFTFSI)。其中，(氟磺酰基)(三氟甲基磺酰基)酰亚胺锂(Li-FTFSI)是优选的。
锂盐的具体实例的结构式例如如下。
Figure BDA0003962954280000421
在此，当涂覆用于形成包括锂盐的空穴传输层涂覆液时，以上锂盐无需以阳离子和阴离子彼此结合的盐状态被包含在所形成的膜中，并且可以以阳离子和阴离子分开的状态被包括。具体地，本发明人发现，当在空穴传输层涂覆液中包括锂盐的情况下形成空穴传输层时，锂阳离子迁移至电子传输层，因此电子传输层比空穴传输层包括更多锂阳离子。另一方面，本发明人发现，阴离子部分地迁移至电子传输层，但空穴传输层比电子传输层包括更多阴离子。
优选地，在本公开中，锂盐的阳离子和阴离子是分开的，并且各自具有不同的分布状态。当其被包括在光电转换层中时，可在低温环境下以低照度的光得到高输出，并且效果如输出的优越持久性可进一步提高。
光电转换层中的空穴传输层可除上式(14)表示的锂盐外还包括具有其他结构的锂盐。除上述锂盐外，锂盐的实例还包括具有对称阴离子物种的锂盐。其具体实例包括：双(氟磺酰基)酰亚胺锂(Li-FSI)、双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂(Li-TFSI)、双(五氟乙烷磺酰基)酰亚胺锂(Li-BETI)、和双(九氟丁烷磺酰基)酰亚胺锂；和环酰亚胺类，如(环六氟丙烷)(二砜)酰亚胺锂。
然而，由于阴离子是对称的，这些锂盐具有低溶解性。因此，其添加量不易增加，并且优选甚至在添加锂盐时也是少量。
上式(14)表示的锂盐的量优选为，相对于空穴传输材料，5mol％以上且50mol％以下，并且更优选20mol％以上且35mol％以下。当上式(14)表示的锂盐的量落入上述范围时，可实现关于具有低照度的光的高输出，可提高输出的维持率，并且可实现高耐久性。
特别是，光电转换层中吡啶化合物与锂盐的摩尔比(a/b)优选小于2.0，更优选1.8以下，并且还更优选1.7以下，其中a是光电转换层中吡啶化合物的摩尔量，并且b是光电转换层中锂盐的量。
吡啶化合物与锂盐的摩尔比(a/b)落到小于2.0是有益的，因为当在低温环境下发出具有低照度的光时可较长时间维持高输出，并且光电转换元件的耐久性可进一步提高。
除空穴传输材料或锂盐外，优选还添加氧化剂至空穴传输层。氧化剂的添加提高空穴传输性质并且可增强输出特征或其耐久性或稳定性。
<<<氧化剂>>>
氧化剂的实例包括三(4-溴苯基)六氯锑酸铵、六氟锑酸银、四氟硼酸亚硝、硝酸银、金属络合物、和高价碘化合物。其中，金属络合物和高价碘化合物被适当地使用。
当氧化剂是金属络合物或高价碘化合物时，由于其在有机溶剂中的高溶解性，大量氧化剂可被添加至空穴传输层。由此，空穴传输性质被提高并且空穴传输性质的持久性优越。
金属络合物包括金属阳离子、配体、和阴离子。
金属阳离子的实例包括诸如以下的阳离子：铬、锰、铁、钴、镍、铜、钼、钌、铑、钯、银、钨、铼、锇、铱、金、和铂。其中，阳离子如钴、铁、镍、或铜是优选的，并且钴络合物是更优选的。
配体优选地包括包含至少一个氮的5元和/或6元杂环，其可具有取代基。其具体实例包括以下(E-1)至(E-33)，但不限于此。
Figure BDA0003962954280000441
/>
Figure BDA0003962954280000451
适当的阴离子的实例包括氢离子(H-)、氟离子(F-)、氯离子(Cl-)、溴离子(Br-)、碘离子(I-)、氢氧离子(OH-)、氰离子(CN-)、硝酸离子(NO3 -)、亚硝酸离子(NO2 -)、次氯酸离子(ClO-)、亚氯酸离子(ClO2 -)、氯酸离子(ClO3 -)、高氯酸离子(ClO4 -)、高锰酸离子(MnO4 -)、乙酸离子(CH3COO-)、碳酸氢离子(HCO3 -)、磷酸二氢离子(H2PO4 -)、硫酸氢离子(HSO4 -)、硫化氢离子(HS-)、硫氰酸离子(SCN-)、四氟硼酸离子(BF4 -)、六氟磷酸离子(PF6 -)、四氰基硼酸离子(B(CN)4 -)、二氰基胺离子(N(CN)2 -)、对甲苯磺酸离子(TsO-)、三氟甲基磺酸离子(CF3SO2 -)、双(三氟甲基磺酰基)胺离子(N(SO2CF3)2-)、四氢氧铝酸离子([Al(OH)4]-或[Al(OH)4(H2O)2]-)、二氰基银酸(I)离子([Ag(CN)2]-)、四氢氧铬酸(III)离子([Cr(OH)4]-)、四氯金酸(III)离子([AuCl4]-)、氧离子(O2-)、硫离子(S2-)、过氧离子(O2 2-)、硫酸离子(SO4 2-)、亚硫酸离子(SO3 2-)、硫代硫酸(S2O3 2-)、碳酸离子(CO3 2-)、铬酸离子(CrO4 2-)、二铬酸离子(Cr2O7 2-)、一氢磷酸离子(HPO4 2-)、四氢氧锌酸(II)离子([Zn(OH)4]2-)、四氰基锌酸(II)离子([Zn(CN)4]2-)、四氯铜酸(II)离子([CuCl4]2-)、磷酸离子(PO4 3-)、六氰基高铁酸(III)离子([Fe(CN)6]3-)、双(硫代硫酸)银酸(I)离子([Ag(S2O3)2]3-)、和六氰基高铁酸(II)离子([Fe(CN)6]4-)。
这些可单独或组合使用。
其中，四氟硼酸离子、六氟磷酸离子、四氰基硼酸离子、双(三氟甲基磺酰基)胺离子、和高氯酸离子是优选的。
在这些金属络合物中，三价钴络合物优选被添加。当三价钴络合物作为氧化剂被添加时，空穴传输材料可被氧化和被稳定化，导致空穴传输性质提高。
在本公开中，对于例如被添加至形成空穴传输层的涂覆液的钴络合物，三价钴络合物优选被使用。然而，通过利用形成空穴传输层的涂覆液得到的光电转换元件的空穴传输层优选地包括二价钴络合物。其理由是因为，当三价钴络合物与空穴传输材料混合时，空穴传输材料被氧化，因此三价钴络合物转变为二价钴络合物。换句话说，在本公开中，优选地，光电转换层进一步包括二价钴络合物。
特别是，更优选地，在光电转换元件的空穴传输层中，几乎无三价钴络合物留下并且几乎全部钴络合物是二价的。这提高和稳定化空穴传输性质，提高高输出和其持久性，并且可进一步甚至在低温环境下实现效果。
空穴传输层中包括的钴络合物的效价可通过例如XAFS分析来确定。XAFS分析是X射线吸收精细结构的缩写词，并且被称为X射线吸收精细结构分析。例如，在用X射线照射样品并且测量其吸收剂量时可得到XAFS波谱。
在XAFS波谱中，吸收近边结构被称为XANES(X射线吸收近边结构)，并且扩展X射线吸收精细结构被称为在比吸收边缘高约100eV的能量侧出现的EXAFS(扩展X射线吸收精细结构)。关于目标原子的效价和结构的信息可主要利用前者XANES得到。在这种情况下，例如，二价钴络合物粉末和三价钴络合物粉末的XAFS波谱被分开地测量，并且与空穴传输层中包括的钴络合物的XAFS波谱进行比较。然后，可确定空穴传输层中包括的钴络合物的效价。
作为被添加至形成空穴传输层的涂覆液的三价钴络合物，以下结构式(15)和(16)表示的钴络合物可被优选地使用。
Figure BDA0003962954280000461
/>
Figure BDA0003962954280000471
在结构式(16)中，R8至R10表示氢原子、甲基、乙基、叔丁基、或三氟甲基。在结构式(16)中，X表示以下结构式(17)至(20)中任一种。
BF4 ■结构式(17)
PF6 ■结构式(18)
Figure BDA0003962954280000472
在结构式(16)中，X优选是结构式(17)至(20)中的结构式(19)。采用结构式(19)是有效的，因为空穴传输材料可被安全地维持在氧化状态。
这些钴络合物的具体实例包括以下(F-1)至(F-24)，但不限于此。
Figure BDA0003962954280000481
/>
Figure BDA0003962954280000491
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Figure BDA0003962954280000501
氧化剂的量优选为，相对于空穴传输材料，1mol％以上且30mol％以下，并且更优选5mol％以上且20mol％以下。
氧化剂可被单独或组合使用。当组合使用两种以上氧化剂时，空穴传输层不易结晶，这可在一些情况下实现高耐热性。
空穴传输层可具有由单一材料形成的单层结构，或可具有包括多种化合物的堆叠层结构。
当空穴传输层具有堆叠层结构时，优选在第二电极附近的空穴传输层中使用聚合物材料。
在空穴传输层中使用成膜性质优越的聚合物材料是有益的，因为可以使多孔电子传输层的表面更光滑并且提高光电转换特性。
另外，聚合物材料不易渗入多孔电子传输层的内部。因此，聚合物材料具有优越的覆盖多孔电子传输层表面的性质，并且可实现在提供电极时最小化短路的效果。
<<<聚合物材料>>>
用于空穴传输层的聚合物材料的实例包括常规空穴传输聚合物材料。
空穴传输聚合物材料的实例包括聚噻吩化合物、聚苯亚乙烯化合物、聚芴化合物、聚亚苯基化合物、聚芳基胺化合物、和聚噻二唑化合物。
聚噻吩化合物的实例包括聚(3-正己基噻吩)、聚(3-正辛氧基噻吩)、聚(9,9'-二辛基-芴-共-联噻吩)、聚(3,3”'-双十二烷基-四联噻吩)、聚(3,6-二辛基噻吩并[3,2-b]噻吩)、聚(2,5-双(3-癸基噻吩-2-基)噻吩并[3,2-b]噻吩)、聚(3,4-二癸基噻吩-共-噻吩并[3,2-b]噻吩)、聚(3,6-二辛基噻吩并[3,2-b]噻吩-共-噻吩并[3,2-b]噻吩)、聚(3,6-二辛基噻吩并[3,2-b]噻吩-共-噻吩)、和聚(3,6-二辛基噻吩并[3,2-b]噻吩-共-联噻吩)。
聚苯亚乙烯化合物的实例包括聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基]、聚[2-甲氧基-5-(3,7-二甲基辛氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基]、和聚[(2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基)-共-(4,4'-亚联苯基-亚乙烯基)]。
聚芴化合物的实例包括聚(9,9'-双十二烷基芴基-2,7-二基)、聚[(9,9-二辛基-2,7-二亚乙烯基芴)-alt-共-(9,10-蒽)]、聚[(9,9-二辛基-2,7-二亚乙烯基芴)-alt-共-(4,4'-亚联苯基)]、聚[(9,9-二辛基-2,7-二亚乙烯基芴)-alt-共-(2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-亚苯基)]、和聚[(9,9-二辛基-2,7-二基)-共-(1,4-(2,5-二己氧基)苯)]。
聚亚苯基化合物的实例包括聚[2,5-二辛氧基-1,4-亚苯基]和聚[2,5-二(2-乙基己氧基-1,4-亚苯基]。
聚芳基胺化合物的实例包括聚[(9,9-二辛基芴基-2,7-二基)-alt-共-(N,N'-二苯基)-N,N'-二(对己基苯基)-1,4-二氨基苯]、聚[(9,9-二辛基芴基-2,7-二基)-alt-共-(N,N'-双(4-辛氧基苯基)联苯胺-N,N'-(1,4-二亚苯基)]、聚[(N,N'-双(4-辛氧基苯基)联苯胺-N,N'-(1,4-二亚苯基)]、聚[(N,N'-双(4-(2-乙基己氧基)苯基)联苯胺-N,N'-(1,4-二亚苯基)]、聚[苯基亚氨基-1,4-亚苯基亚乙烯基-2,5-二辛氧基-1,4-亚苯基亚乙烯基-1,4-亚苯基]、聚[对甲苯基亚氨基-1,4-亚苯基亚乙烯基-2,5-二(2-乙基己氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基-1,4-亚苯基]、和聚[4-(2-乙基己氧基)苯基亚氨基-1,4-亚联苯基]。
聚噻二唑化合物的实例包括聚[(9,9-二辛基芴基-2,7-二基)-alt-共-(1,4-苯并(2,1',3)噻二唑]和聚(3,4-二癸基噻吩-共-(1,4-苯并(2,1',3)噻二唑)。
在空穴传输聚合物材料中，聚噻吩化合物和聚芳基胺化合物在载流子迁移率和电离电势方面是优选的。
空穴传输层的平均厚度没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。空穴传输层优选地具有空穴传输层进入多孔电子传输层的孔的结构。平均厚度为0.01μm以上且20μm以下的空穴传输层更优选被设置在电子传输层上，平均厚度为0.1μm以上且10μm以下的空穴传输层还更优选被设置在电子传输层上，并且平均厚度为0.2μm以上且2μm以下的空穴传输层特别优选地被设置在电子传输层上。
空穴传输层可被直接形成在吸附了光敏化合物的电子传输层上。
制备空穴传输层的方法没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。方法实例包括在真空下形成薄膜的方法，如真空沉积和湿式成膜方法。其中，特别地，湿式成膜方法是优选的，并且在电子传输层上进行涂覆的方法是优选的——在例如生产成本方面。
当使用湿式成膜方法时，涂覆方法没有具体限制并且可按照常规方法进行。其实例包括浸沾方法、喷雾方法、丝棒方法、旋转-涂覆方法、狭缝模涂方法、辊涂方法、刮刀涂覆方法、和凹版涂覆方法。湿式印刷方法的实例包括诸如凸版印刷、胶版印刷、凹印、凹版印刷、橡胶板印刷、和丝网印刷的各种方法。
膜可在超临界流体或温度和压力低于临界点的亚临界流体中形成。
超临界流体没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择，只要其是这样的流体：在超过气体和液体可共存的极限(临界点)的温度和压力区中以不可凝结的高密度流体存在，甚至在被压缩时也不凝结，并且是处于等于或高于临界温度和临界压力的状态的流体。然而，超临界流体优选具有较低临界温度。
超临界流体的实例包括一氧化碳、二氧化碳、氨、氮气、水、醇溶剂、烃溶剂、卤素溶剂、和醚溶剂。
醇溶剂的实例包括甲醇、乙醇、和正丁醇。
烃溶剂的实例包括乙烷、丙烷、2,3-二甲基丁烷、苯、和甲苯。
卤素溶剂的实例包括二氯甲烷和氯三氟甲烷。
醚溶剂的实例包括二甲醚。
这些可单独或组合使用。
其中，临界压力为7.3MPa并且临界温度为31℃的二氧化碳是优选的，因为二氧化碳易产生超临界状态，并且其是不可燃烧的且容易处理。
亚临界流体没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择，只要其在近临界点的温度和压力区中以高压液体存在。
作为超临界流体示例的化合物可适当地用作亚临界流体。
超临界流体的临界温度和临界压力没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。临界温度优选为-273℃以上且300℃以下，并且更优选0℃以上且200℃以下。
除超临界流体和亚临界流体外，有机溶剂或夹带剂也可被组合使用。
在超临界流体中的溶解性可容易通过添加有机溶剂和夹带剂来调节。
有机溶剂没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。有机溶剂的实例包括酮溶剂、酯溶剂、醚溶剂、酰胺溶剂、卤代烃溶剂、和烃溶剂。
酮溶剂的实例包括丙酮、甲基乙基酮、和甲基异丁基酮。
酯溶剂的实例包括甲酸乙酯、乙酸乙酯、和乙酸正丁酯。
醚溶剂的实例包括二异丙基醚、二甲氧基乙烷、四氢呋喃、二氧戊环，和二
Figure BDA0003962954280000521
烷。
酰胺溶剂的实例包括N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、和N-甲基-2-吡咯烷酮。
卤代烃溶剂的实例包括二氯甲烷、氯仿、溴仿、甲基碘、二氯乙烷、三氯乙烷、三氯乙烯、氯苯、邻二氯苯、氟苯、溴苯、碘苯、和1-氯萘。
烃溶剂的实例包括正戊烷、正己烷、正辛烷、1,5-己二烯、环己烷、甲基环己烷、环己二烯、苯、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、乙基苯、和枯烯。
这些可单独或组合使用。
在空穴传输材料被堆叠在吸附了光敏化合物的电子传输层上后，可进行压力处理步骤。
压力处理允许空穴传输材料紧密地粘合至电子传输层，即多孔电极，这可在一些情况下提高效率。
压力处理方法没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。方法实例包括：利用平板的压力成型方法，以红外光谱(IR)片剂成型装置为代表；和辊压方法，其利用例如辊进行。
压力优选为10kgf/cm2以上，并且更优选30kgf/cm2以上。
压力处理的持续时间没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。其持续时间优选为1小时以下。另外，热可在压力处理时被施加。在压力处理时，脱模剂可被设置在压制机和电极之间。
脱模剂的实例包括氟树脂，如聚乙烯四氟、聚氯乙烯三氟、乙烯四氟-丙烯六氟共聚物、全氟烷氧基氟树脂、聚偏二氟乙烯、乙烯-乙烯四氟共聚物、乙烯-氯乙烯三氟共聚物、和聚乙烯氟。这些可单独或组合使用。
在压力处理后但设置第二电极前，金属氧化物可被设置在空穴传输层和第二电极之间。
金属氧化物的实例包括氧化钼、氧化钨、氧化钒、和氧化镍。这些可单独或组合使用。其中，氧化钼是优选的。
在空穴传输层上设置金属氧化物的方法没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。方法实例包括：在真空中形成薄膜的方法，如溅射和真空蒸镀；和湿式成膜方法。
湿式成膜方法的优选实例包括这样的方法：制备通过分散金属氧化物的粉末或溶胶而得到的糊状物，然后在空穴传输层上涂覆该糊状物。
用于湿式成膜方法的涂覆方法没有具体限制并且可按照常规方法进行。例如，可使用诸如下列的各种方法：浸沾方法、喷雾方法、丝棒方法、旋涂方法、辊涂方法、刮刀涂覆方法、和凹版涂覆方法、或湿式印刷方法，如凸版印刷、胶版印刷、凹印、凹版印刷、橡胶板印刷、或丝网印刷。
涂覆的金属氧化物的平均厚度优选为0.1nm以上且50nm以下，并且更优选1nm以上且10nm以下。
<第二电极>
本公开的光电转换元件包括第二电极。
第二电极可被形成在空穴传输层上或在空穴传输层上的金属氧化物上。
本公开的光电转换元件中的第二电极包括导电性纳米线和导电性聚合物，以及如需进一步包括其他材料。
第二电极的可见光透过率优选为50％以上且90％以下，并且更优选60％以上且80％以下。
当可见光透过率为50％以上且90％以下时，电阻可减少并且耐久性可提高。另外，当可见光透过率为60％以上且80％以下时，光耐久性可进一步提高。
第二电极的可见光透过率可通过如下确定：例如，按照JIS A5759，利用紫外光和可见光分光光度计(设备名称：ISR-3100，SHIMADZU CORPORATION制造)，通过可见光透过率tν测量方法，测量在第二基材上提供的第二电极。
<<导电性纳米线>>
导电性纳米线是横截面直径小于1μm且平均纵横比(长轴长度/直径)为10以上的线材结构。
导电性纳米线的平均直径优选为5nm以上且250nm以下，并且更优选10nm以上且150nm以下。当导电性纳米线的平均直径为5nm以上且250nm以下时，第二电极的透明性可提高。
导电性纳米线的平均长轴长度优选为0.5μm以上且500μm以下，并且更优选2.5μm以上且100μm以下。当导电性纳米线的平均长轴长度为0.5μm以上且500μm以下时，导电性纳米线的分散性是优越的，并且当这种导电性纳米线用作透明导电性膜时导电性或透明性是优越的。
导电性纳米线的材料实例包括金属涂覆有机纤维和无机纤维、导电性金属氧化物纤维、金属纳米线、碳纤维、和碳纳米管。其中，由于满足导电性，金属纳米线是优选的。
金属纳米线的金属组成没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。金属纳米线可包括，例如，贵金属元素或碱金属元素的一种金属或两种以上金属。金属纳米线优选地包括选自贵金属(例如，金、铂、银、钯、铑、铱、钌、和锇)、铁、钴、铜、和锡的至少一种金属，并且在导电性方面更优选是包含银的银纳米线。
导电性纳米线的结构没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。
制备导电性纳米线的方法没有具体限制，并且可使用通过常规制备方法得到的那些。
例如，当导电性纳米线是银纳米线时，可以采用这种制备方法：包括利用包含N-取代丙烯酰胺的聚合物作为线材生长控制剂，在25℃至180℃下，使银化合物在多元醇中反应。
制备由导电性纳米线形成的第二电极的方法是例如将导电性纳米线分散液施加在空穴传输层上的方法。
导电性纳米线分散液包括导电性纳米线、分散介质和其他组分。
分散介质的实例包括水和醇。醇的实例包括甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、2-甲基丙醇、1,1-二甲基乙醇、和环己醇。这些可单独或组合使用。
其他组分的实例包括表面活性剂、可聚合化合物、抗氧化剂、抗硫化剂、腐蚀抑制剂、粘度调节剂、和防腐剂。
在空穴传输层上施加导电性纳米线分散液的方法没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。其实例包括旋涂方法、狭缝涂覆方法、浸涂方法、刮刀涂覆方法、棒涂方法、喷雾方法、凸版印刷方法、凹版印刷方法、丝网印刷方法、平版印刷方法、分散方法、和喷墨方法。
<<导电性聚合物>>
导电性聚合物没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。其实例包括聚噻吩或其衍生物、聚苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚乙炔或其衍生物、聚咔唑或其衍生物、聚乙烯基吡啶或其衍生物、聚(n-乙烯基咔唑)或其衍生物、聚芴或其衍生物、聚亚苯基或其衍生物、聚(对亚苯基亚乙烯基)或其衍生物、聚(吡啶亚乙烯基)或其衍生物、聚喹喔啉或其衍生物、聚喹啉或其衍生物、聚
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二唑衍生物、聚红菲咯啉衍生物、聚三唑衍生物、或通过用取代基如胺基团、羟基、腈基团或羰基适当取代这些聚合物而得到的化合物。这些可单独或组合使用。其中，由于高导电性，聚噻吩或其衍生物、聚苯胺或其衍生物、和聚吡咯或其衍生物是优选的。
当导电性聚合物包括聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯或其衍生物时，第二电极和空穴传输层之间的密着性可提高。特别是，当挠性被赋予光电转换元件时，第二电极从空穴传输层的剥离可被最小化。
第二电极的结构没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。该结构可以是单层结构，或可以是多种材料堆叠的结构。
第二电极的平均厚度没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择，只要可实现期望的可见光的透过性。第二电极的平均厚度优选为10nm以上且200nm以下，并且更优选20nm以上且70nm以下。
第二电极的平均厚度可利用例如触针型膜厚测量设备(设备名称：Dektak XT-E，Bruker制造)来测量。
<电极保护层(钝化层)>
本公开的光电转换元件优选地包括电极保护层(可被称为钝化层)。
电极保护层是被设置在后文描述的密封部与第二电极之间的层。
电极保护层是最小化因密封部造成的第二电极剥离的层。
电极保护层没有具体限制，只要其被设置在第二电极的设置密封部的表面侧上。电极保护层可被设置使得第二电极不完全与密封部接触。电极保护层可被设置使得第二电极部分地接触密封部，只要可实现本公开的效果。
电极保护层的材料实例包括氧化物和氟化合物。
氧化物的实例包括氧化铝。
氟化合物的实例包括硅氮化物和硅氧化物。其中，作为氟化合物，作为具有硅烷结构的氟化合物的硅氧化物是优选的。
电极保护层的平均厚度优选为10nm以上，并且更优选50nm以上。
<密封部>
密封部包括干燥剂。
干燥剂是具有去除水分的功能的材料。
当光电转换元件包括如同本公开的第二电极由金属纳米线和导电性聚合物形成的电极时，源自用于形成电极的电极涂覆液的蒸发热相关的水分留在电极的内侧。特别是，第二电极中包含的水分可在一些情况下导致电极劣化。因此，在本公开中密封部中包含干燥剂可去除水分。
干燥剂的实例包括吸水材料和吸水树脂。
吸水材料的实例包括具有水分反应性的材料和具有水分吸附性质的材料。
具有水分反应性的干燥剂的具体实例包括氧化钙、氧化钡、氧化镁、硫酸镁、硫酸钠、和氯化钙。
具有水分吸附性质的干燥剂的具体实例包括硅胶、分子筛、沸石、和活性炭。
其中，具有水分反应性的干燥剂是优选的，因为在加热后水分不再被释放。另外，吸收大量水分的氧化钙或沸石是优选的。这些可单独或组合使用。
测量的干燥剂的水分截留性质优选为20mg/100mm2以上，并且更优选70mg/100mm2以上。在本说明书中“水分截留性质”指代在密封部与第二电极接触的表面处的水分截留性质。
测量干燥材料的水分截留性质的方法没有特别限制。例如，水分截留性质可通过在样品被搁置一定时间前得到的重量与在样品在高温和高湿环境(例如，85℃，85％RH)下被搁置一定时间后得到的重量之间的重量变化来测量。
干燥剂的量没有具体限制，并且可被适当设定使得密封部与第二电极接触的表面处的水分截留性质满足上述优选的数值范围。
密封部被提供从而覆盖光电转换层和第二电极，并且是遮蔽光电转换层和第二电极隔离外部环境的层。密封部可遮蔽至少光电转换层和第二电极隔离光电转换元件外部环境。
在此，“遮蔽光电转换层和第二电极隔离外部环境”意为，将至少光电转换层和第二电极置于不同于光电转换元件的外部环境的环境下。
遮蔽光电转换层和第二电极隔离外部环境的方法的实例包括“框架密封”方法和“表面密封”方法。
“框架密封”是将密封构件提供在光电转换元件的光电转换层和第二电极的侧面的密封方法。
“表面密封”意为密封部接触光电转换层的侧面和第二电极的上表面的密封方法。
第二基材优选地接触密封部的上表面。
上表面指代沿光电转换元件的层积方向相对于第一基材提供第二基材的表面侧。下表面指代沿层积方向与上表面相对的表面。侧面指代不包括上表面和下表面的表面。
其中，在耐久性提高方面，“表面密封”是优选的。认为“表面密封”与“框架密封”相比可增加密封部与第二电极的接触面积，以有效地去除第二电极中包含的水分。还认为，“表面密封”与“框架密封”相比可最小化过量水或氧从外侧的进入。注意，当通过“表面密封”提供密封部时，密封部可被称为“粘合剂层”。
当在以下条件下测量180°剥离强度时，密封部具有5N/1cm以上的180°剥离强度。
当密封部的剥离强度落入以上范围时，可提高在高温和高湿环境下储存后以及在连续光照射后的耐久性。设想其理由如下。具体地，当密封部的剥离强度落入以上范围时，可增强隔离外部环境的遮蔽性质，因为密封部具有强粘合力。另外，设想固化UV固化性树脂或热固性树脂可导致收缩，形成密封部和基材或类似物之间的空隙。
<条件>
180°剥离强度意为通过按照JIS标准K6854-2的测量方法测量粘贴有附接至密封部的膜的玻璃而得到的剥离强度。
密封部的材料没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择，只要该材料可减少过量水或氧从外部环境的进入并且是与以上密封部相应的材料。
密封部具有最小化因外部施压导致的机械破坏的效果，并且可使用常规材料，只要可实现此效果。
密封部的材料实例包括聚合树脂、低熔点玻璃树脂、和压敏性粘合剂。其中，压敏性粘合剂是优选的。压敏性粘合剂可最小化第二电极和光电转换层的剥离或变形，因为不发生通过固化造成的体积收缩。压敏性粘合剂不产生可聚合组合物固化时产生的脱气(outgas)。因此，压敏性粘合剂可最小化光电转换层的劣化并且可稳定地维持高电力产生。
-聚合树脂-
聚合树脂是具有使分子中通过光或热聚合的官能团的单体或低聚物的聚合物。聚合树脂没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择，只要其是可充当密封部的树脂。其实例包括丙烯酸树脂和环氧树脂。
环氧树脂的实例包括双酚A系环氧树脂、双酚F系环氧树脂、酚醛清漆系环氧树脂、脂环族环氧树脂、长链脂肪族环氧树脂、缩水甘油胺系环氧树脂、缩水甘油醚系环氧树脂、和缩水甘油酯系环氧树脂。这些可单独或组合使用。
如需，固化剂或各种添加剂优选与环氧树脂混合。
固化剂被分为，例如，胺系固化剂、酸酐系固化剂、聚酰胺系固化剂、和其他固化剂，并且根据预期目的被适当选择。
胺系固化剂的实例包括：脂肪族聚胺，如二乙三胺和三乙四胺；和芳香族聚胺，如甲基苯二胺、二氨基二苯基甲烷、和二氨基二苯基砜。
酸酐系固化剂的实例包括酞酐、四氢酞酐、六氢酞酐、甲基四氢酞酐、甲基纳迪克酸酐、均苯四酸酐、HET酐、和十二烯基琥珀酸酐。
其他固化剂的实例包括咪唑和聚硫醇。这些可单独或组合使用。
添加剂的实例包括填充剂、空隙剂(gap agent)、偶联剂、增韧剂、着色剂、阻燃助剂、抗氧化剂、和有机溶剂。其中，填充剂和空隙剂是优选的，并且填充剂是更优选的。
填充剂有效最小化水分或氧气的进入，并且非常有效实现诸如下列的效果：固化时体积收缩减少，固化或加热时脱气量减少，机械强度提高，和控制导热性或流动性和维持在各种环境下的适当输出。特别是，关于光电转换元件的输出性质或耐久性，不仅水分或氧气通过的影响，而且密封构件固化或加热时产生的脱气的影响也不能被忽视。特别是，加热时产生的脱气影响大幅影响在高温环境下储存的输出性质。
在这种情况下，密封部中包含填充剂、空隙剂、或干燥剂可最小化水分或氧气的进入，并且可减少密封部用量，这可实现减少脱气的效果。这不仅在固化时，而且在高温环境环境下储存光电转换元件时也是有效的。
填充剂没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。填充剂的优选实例包括无机填充剂，如晶体或无定形二氧化硅、滑石、氧化铝、氮化铝、氮化硅、硅酸钙、和碳酸钙。这些可单独或组合使用。
填充剂的平均初级粒径优选为0.1μm以上且10μm以下，并且更优选1μm以上且5μm以下。
填充剂的量，相对于100质量份整体密封构件，优选为10质量份以上且90质量份以下，并且更优选20质量份以上且70质量份以下。
当填充剂的量落入以上范围时，可充分得到最小化水分或氧气进入的效果，粘度变得适当，基材密着性和消泡性质提高，并且可操作性是有效的。
偶联剂增强分子之间的结合力。偶联剂的实例包括硅烷偶联剂。其具体实例包括：硅烷偶联剂，如3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)3-氨基丙基甲基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、N-(2-(乙烯基苄基氨基)乙基)3-氨基丙基三甲氧基硅烷盐酸盐、和3-甲基丙烯氧基丙基三甲氧基硅烷。这些可单独或组合使用。
作为密封部，作为密封构件、密封材料或粘合剂可商业获得的环氧树脂组合物已被知晓，并且这种可商业获得的产品可有效用于本公开。其中，还有被开发和可商业获得以用于太阳能电池或有机EL元件的环氧树脂组合物，并且这种可商业获得的产品可特别有效地用于本公开。
环氧树脂组合物的可商业获得的产品的实例包括：TB3118、TB3114、TB3124、和TB3125F(ThreeBond制造)；World Rock 5910、World Rock 5920、和World Rock 8723(Kyoritsu Chemical Co.,Ltd.制造)；和WB90US(P)(MORESCO Corporation制造)。
-低熔点玻璃树脂-
低熔点玻璃树脂没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。
低熔点玻璃树脂的实例包括包含下列作为主要组分的组合：例如，SiO2、B2O3、PbO、Bi2O3、ZnO、TeO2、V2O5、SnO、P2O5、TiO2、Al2O3、Li2O、Na2O、K2O、MgO、CaO、和SrO。其他组分可根据预期目的被包含。
根据组分的组合，玻璃料(glass frit)吸收红外线以产生热并且熔融。因此，玻璃料可通过照射激光如红外线而进行密封。玻璃料的平均粒径没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。平均粒径优选为10nm以上且20μm以下。
玻璃化转变温度和软化温度优选为1,000℃以下，更优选600℃以下，并且还更优选500℃以下。本文描述的低熔点指代等于或低于600℃的温度。
在低熔点玻璃树脂被涂覆后，树脂组分在烧制步骤中在约550℃下被分解。然后，允许低熔点玻璃树脂组分在被例如红外激光熔融时紧密地粘合至玻璃基材。此时，低熔点玻璃树脂组分扩散到金属氧化物层内并且被物理地接合，导致高密封性能实现。另外，树脂组分的消除是有效的，因为脱气如丙烯酸树脂或环氧树脂不会形成，因此光电转换元件不劣化。
-压敏性粘合剂-
压敏性粘合剂没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择，只要其是呈现粘性、凝集力和粘合力三种作用的粘合剂并且是在粘合时呈现固化反应的材料。
压敏性粘合剂的实例包括烯烃系树脂、橡胶系树脂、硅系树脂、和丙烯酸树脂。
作为密封部，可使用片材型密封材料。
片材型密封材料是例如通过事先在片材上形成密封部如环氧树脂或压敏性粘合剂而得到的材料，并且所用片材是例如玻璃或具有高气体阻隔性质的膜。片材型密封材料相应于本公开中的第二基材。
片材型密封材料被粘贴在第二电极上，并且压力被施加在其上，同时使片材型密封材料升温，这可同时形成密封部和第二基材。
根据在片材上形成的密封部的形成样式，光电转换元件可具有空隙部被提供的结构，并且这种结构是有效的。
当在片材上形成的密封部在整体表面上形成时，这种配置可以是“表面密封”。根据密封部的形成样式，当通过设定样式形成密封部使得空隙部在光电转换元件内被提供时，这种配置可以是“框架密封”。
片材型密封材料的片材部的第二基材(阻隔膜)的实例包括GL膜(Toppan Inc.制造)、MS-F0025P(LINTEC Corporation制造)、MS-F0050P(LINTEC Corporation制造)、和MS-F2050P(LINTEC Corporation制造)。
片材型密封材料的密封部的材料实例包括61533(Tesa制造，压敏性粘合剂：包括干燥剂)、61563(Tesa制造，压敏性粘合剂)、61562(Tesa制造，压敏性粘合剂)、FD21(Ajinomoto Fine-Techno Co.,Inc.制造，压敏性粘合剂)、MS-A3010P(LINTECCorporation制造，压敏性粘合剂)、和MS-A3010Q(LINTEC Corporation制造，压敏性粘合剂)。
使用片材型密封材料可赋予诸如下列的功能：重量减少(可携带性)，玻璃破裂时的溅射减少，和内含物泄漏减少。
当通过利用密封部密封而形成空隙部时，空隙部中包含氧气可稳定地长期维持空穴传输层的空穴传输性质，并且可有效提高光电转换元件的耐久性。
在本公开中，空隙部可在一些情况下优选地包括氧气。在这种情况下，氧气浓度更优选为10.0体积％以上且21.0体积％以下。
空隙部中的氧气浓度可通过在其中氧气浓度已被调节的手套箱中进行密封(形成密封部)来控制。氧气浓度可通过利用具有具体氧气浓度的气瓶的方法或通过利用氮气发生器的方法来调节。手套箱中的氧气浓度可利用可商业获得的氧气浓度计或氧气监测器来测量。
通过利用密封部密封而形成的空隙部中的氧气浓度可通过例如内部蒸气分析(IVA)来测量。具体地，在高度真空中，将电转换元件加载和钻孔。将产生的气体或水分进行质谱法(分析)。此方法可确定光电转换元件的空隙部中包含的氧气浓度。质谱仪的实例包括四极质谱仪和飞行时间质谱仪。后者能够实现灵敏度较高的测量。
空隙部中包含的氧气以外的气体优选是惰性气体，并且氮气或氩气是优选的。
当进行密封时，手套箱中的氧气浓度和露点优选地被控制，因为输出或耐久性可被有效提高。露点被定义为当包含水蒸气的气体被冷却时凝结开始时的温度。
露点没有具体限制，但优选为0℃以下，并且更优选-20℃以下。其下限优选为-50℃以上。
形成密封部的方法没有具体限制并且可按照常规方法进行。方法实例包括诸如下列的各种方法：分散方法、丝棒方法、旋转-涂覆方法、辊涂方法、刮刀涂覆方法、凹版涂覆方法、凸版印刷、胶版印刷、凹版印刷、橡胶板印刷、和丝网印刷。
[实施方式]
下文将参考附图描述本公开的光电转换元件的一个实例。然而，本公开不限于此，本公开的实施方式中未关于以下构成部件的数量、位置和形状描述的那些也可被包括在本公开的范围内。
图1是示例本公开的光电转换元件的一个实例的示意图。
如图1所示，在光电转换元件101中，第一电极2在第一基材1上形成，并且空穴阻挡层3在第一电极2上形成。电子传输层4在空穴阻挡层3上形成，并且光敏化合物5被吸附在构成电子传输层4的电子传输材料的表面上。空穴传输层6在电子传输层4上和中形成，并且第二电极7在空穴传输层6上形成。第二基材9被提供在第二电极7上方，并且第二基材9通过第二基材9和空穴阻挡层3之间的密封部8被固定。空穴阻挡层3的形成可最小化电子和空穴的重组，从而提高产电性能。
图1所示的光电转换元件可包括在第二电极7和第二基材9之间的空隙部10。包含空隙部可控制空隙部中的氧气浓度，导致产电性能和耐久性提高。另外，由于第二电极7不直接接触第二基材9，可最小化第二电极7的剥离或破裂。
空隙部中的氧气浓度没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。空隙部中的氧气浓度优选为1.0体积％以上且21.0体积％以下，并且更优选3.0体积％以上且15.0体积％以下。
注意，第一电极2和第二电极7可各自具有被配置以允许电流通向电极引出端子的路径，其未被展示在图中。
图2和图3各自是展示本公开的光电转换元件的另一实例的示意图，并且展示了不提供空隙部并且图1的光电转换层(电子传输层4和空穴传输层6)被密封部8完全覆盖的情况。
制备不包括空隙部的光电转换元件的方法没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。其实例包括：将密封部8涂覆在第二电极7的整体表面上并且在其上提供第二基材9的方法；和利用上述片材型密封材料的方法。在这种情况下，钝化层(未示例)可被提供在第二电极7和密封部8之间，并且可有效最小化第二电极的剥离。
空隙部可完全被消除，如图2所示，或空隙部可部分地保留，如图1所示。光电转换层被密封部8完全覆盖可在例如扭转或冲击导致的应力被施加至光电转换元件时最小化第二基材9的剥离或破裂，这可增强光电转换元件的机械强度。作为图2的变型实例，密封部可用作第二基材，如图3所示。
图4是展示本公开的光电转换元件的另一实例的示意图，并且展示了密封部8被附接至第一基材1和第二基材9的情况。这种配置增加了基材和密封部8之间的密着性，并且可得到增强光电转换元件的机械强度的效果。当密着性增强时，最小化过量水分或氧气进入的这种密封效果可被进一步增强。
(光电转换模块)
本公开的光电转换模块是包括第一基材、第一电极、光电转换层、第二电极、密封部、和第二基材的光电转换模块，并且是透光性的。
第二电极包括导电性纳米线和导电性聚合物。
密封部包括干燥剂并且如需包括其他层。各层可具有单层结构或可具有堆叠层结构。
本公开的光电转换模块的可见光透过率优选为15％以上，更优选20％以上，并且还更优选20％以上且50％以下。
本公开的光电转换模块中的光电转换元件与本公开的光电转换元件相同。
本公开的光电转换模块包括被设置彼此相邻的多个本公开的光电转换元件，并且优选地包括串联或并联电气连接的光电转换元件的布置区域。
优选地，在包括至少两个彼此相邻的光电转换元件的本公开的光电转换模块中，其中一个光电转换元件的第一电极通过穿透光电转换层的导通部(conduction part)被电气连接至另一个光电转换元件中的第二电极。
光电转换模块可具有这样的配置：光电转换模块包括成对的基材，串联或并联连接的光电转换元件的布置区域被提供在该成对的基材之间，并且密封部被该成对的基材夹住。
[实施方式]
下文将参考附图描述本公开的光电转换模块的一个实例。然而，本公开不限于此，本公开的实施方式中未关于以下构成部件的数量、位置和形状描述的那些也可被包括在本公开的范围内。
图5A是本公开的光电转换模块的一个实例的示意图，并且展示了包括多个串联连接的光电转换元件的光电转换模块的一部分的横截面的一个实例。
如图5A所示，在光电转换模块102中，第一电极2a和2b在第一基材1上形成，并且空穴阻挡层3在第一电极2上形成。电子传输层4在空穴阻挡层3上形成，并且光敏化合物5被吸附在构成电子传输层4的电子传输材料的表面上。在电子传输层4的上方和内侧，形成空穴传输层6。在形成空穴传输层6后，形成贯通部11。然后，形成第二电极7a和7b。在形成贯通部11后形成第二电极7a在贯通部11内部引入第二电极的材料，从而得到光电转换模块，其中电流在相邻电池的第一电极2b和第二电极7a之间流过。在第二电极7a和7b上方，提供第二基材9，并且通过密封部8固定第二基材9和第一基材1。形成空穴阻挡层3可最小化电子和空穴的重组，使得可以提高产电性能。
在图5A所示的模块102中，空隙部10可在第二电极7a和7b与第二基材9之间形成。由于形成空隙部10可控制空隙部内部的氧气浓度，产电性能和耐久性可被提高。由于第二电极7a和7b不直接接触第二基材9，第二电极7a和7b的剥离或破裂可被最小化。
注意，第一电极2a和第二电极7b各自具有进一步相邻的电池的电极或被配置以允许电流通向电极引出端子的路径，其未展示在图5A中。
贯通部11可贯通第一电极2以到达第一基材1，或可通过第一电极2内部的停止处理而不到达第一基材1。
在贯通部11的形状是贯通第一电极2并且到达第一基材1的微孔的情况下，当相对于产生的贯通部11的总面积微孔的总开口面积过大时，第一电极2的膜面积减少，从而增加阻抗值，这可导致光电转换效率降低。因此，微孔的总开口面积与贯通部11的面积之比优选为5/100以上且60/100以下。
形成贯通部11的方法没有具体限制并且可根据预期目的而被适当选择。其实例包括喷砂方法、喷水方法、研磨纸法、化学蚀刻方法、和激光加工方法。其中，激光加工方法是优选的。这使得可以在不使用例如砂(sand)、蚀刻、或抗蚀剂(resist)的情况下形成微细空穴，并且可以以良好的清洁性和再现性进行加工。另外，当形成贯通部11时，空穴阻挡层3、电子传输层4、空穴传输层6和第二电极7中的至少一者可因利用激光加工方法的冲击剥离而被去除。由此，无需在层压时提供掩模，并且上述去除和微细贯通部11的形成可容易同时进行。
图5B示例了图5A中不提供空隙部10并且图5A中光电转换层(电子传输层4和空穴传输层6)被密封部8完全覆盖的情况。
图6A和图6B是描绘本公开的光电转换模块的一个实例和光电转换模块的一部分的横截面的一个实例的示意图，其中光电转换模块102包括串联连接的多个光电转换元件并且包括密封部12，如电池之间的空隙部中的梁一样。
如图6A所示，当在第二电极7和第二基材9之间提供空隙部10时，第二电极7的剥离或破裂可被最小化，但密封的机械强度可在一些情况下减小。同时，第二电极7和第二基材9之间的空间填充有密封部8，密封的机械强度增强，但可存在第二电极7被剥离的风险。为了增强电力产生，增加光电转换模块的面积是有效的，但在其中包括空隙部的情况下机械强度减小是不可避免的。
因此，如图6B所示，如梁一样提供密封部12是有效的，因为第二电极7的剥离或破裂可被最小化并且密封的机械强度可被增强。
在此，密封部12的材料可与密封部8的材料相同或不同。
(电子装置)
本公开的电子装置包括：本公开的光电转换元件和光电转换模块中的至少一者；和这样的装置，其被配置以被通过光电转换元件和光电转换模块中至少一者的光电转换所产生的电力驱动。如需，本公开的电子装置进一步包括其他装置。
本公开的电子装置包括：本公开的光电转换元件和光电转换模块中的至少一者；蓄电池，其可储存通过光电转换元件和光电转换模块中至少一者的光电转换所产生的电力；和这样的装置，其被配置以被蓄电池中储存的电力驱动。如需，本公开的电子装置进一步包括其他装置。
(电源模块)
本公开的电源模块包括：本公开的光电转换元件和光电转换模块中的至少一者；和电源集成电路(电源IC)。如需，本公开的电源模块进一步包括其他装置。
包括本公开的光电转换元件和/或光电转换模块和被配置以被通过光电转换元件和/或光电转换模块的产电而得到的电力驱动的装置的电子装置的具体实施方式将被描述。
图7展示了包括鼠标的电子装置的一个实例。
如图7所示，光电转换元件201、电源IC 202和蓄电装置203被组合，并且允许所供应的电力通向鼠标的控制电路204的电源。由此，在鼠标未被使用时蓄电装置203被充电，并且鼠标可被该电力驱动。因此，可得到不需要有线和更换电池的鼠标。由于不需要电池，其重量可减少，并且这种配置是有效的。
图8展示了包括光电转换元件201的鼠标的示意图。光电转换元件201、电源IC 202和蓄电装置203被安装在鼠标内部，但光电转换元件201的上部被透明的外壳覆盖，使得光电转换元件201接收光。另外，鼠标的整个外壳可以用透明的树脂形成。光电转换元件201的布置不限于以上。例如，光电转换元件201可被布置在甚至在鼠标被手覆盖时光也被射至位置，并且这种布置可以是优选的。
包括本公开的光电转换元件和/或光电转换模块和被配置以被通过光电转换元件和/或光电转换模块的产电所得到的电力驱动的装置的电子装置的另一实施方式将被描述。
图9展示了作为电子装置的键盘的一个实例，该键盘用于个人计算机。
如图9所示，光电转换元件201、电源IC 202和蓄电装置203被组合，并且允许所供应的电力通向键盘的控制电路205的电源。由此，在键盘未被使用时蓄电装置203被充电，并且键盘可被该电力驱动。因此，可得到不需要有线和更换电池的这种键盘。这种配置是有效的，因为不需要电池并且因此可减少其重量。
图10展示了包括光电转换元件201的键盘的示意图。光电转换元件201、电源IC202和蓄电装置203被安装在键盘内部，但光电转换元件201的上部被透明的外壳覆盖，使得光电转换元件201接收光。键盘的整个外壳可以用透明的树脂形成。光电转换元件201的布置不限于以上。
在其中合并光电转换元件的空间很小的小型键盘的情况下，小型光电转换元件可被嵌入一些键中，如图11所示，并且这种布置是有效的。
包括本公开的光电转换元件和/或光电转换模块和被配置以被通过光电转换元件和/或光电转换模块的产电所得到的电力驱动的装置的电子装置的另一实施方式将被描述。
图12示例了传感器用作电子装置的一个实例。
如图12所示，光电转换元件201、电源IC 202和蓄电装置203被组合，并且允许所供应的电力通向传感器电路206的电源。由此，传感器模块A可被构成，而不需要连接至外部电源并且不需要更换电池。感应目标是例如温度和湿度、照度、人体检测、CO2浓度、加速度、UV强度、噪音、地磁、和气压，并且这种电子装置可被施用于各种传感器，这是有效的。如图12所示，传感器模块被配置以感测待定期测量的目标以及通过无线通信传输读取数据至装置207如个人计算机(PC)或智能电话。
预期传感器的使用随着物联网(IoT)社会临近而显著增加。逐一更换多个传感器的电池是耗时的并且是不现实的。另外，传感器被安装在诸如天花板和墙壁的不容易更换电池的位置，并且这种布置使得可操作性不良。光电转换元件可供电的事实也是显著有益的。另外，本公开的光电转换元件具有如下优点：甚至以低照度光也可得到高输出，以及可实现安装的高度自由度，因为输出对光入射角的依赖性很小。
包括本公开的光电转换元件和/或光电转换模块和被配置以被通过光电转换元件和/或光电转换模块的产电所得到的电力驱动的装置的电子装置的另一实施方式将被描述。
图13示例了转盘用作电子装置的一个实例。
如图13示例，光电转换元件201、电源IC 202和蓄电装置203被组合，并且允许所供应的电力通向转盘控制电路208的电源。由此，转盘可被构成，而不需要连接至外部电源并且不需要更换电池。
转盘被用于例如其中陈列产品的陈列橱窗。电源有线使陈列的外观降低，并且另外在更换电池时需要移除陈列的产品，这是耗时的。使用本公开的光电转换元件是有效的，因为上述问题可被克服。
<应用>
如上所述，包括本公开的光电转换元件和/或光电转换模块和被配置以被通过光电转换元件和/或光电转换模块的产电所得到的电力驱动的装置的电子装置和电源模块已被描述。然而，所述的实施方式仅仅是可适用的实施方式中的一部分，并且本公开的光电转换元件或光电转换模块的应用不限于上述应用。
光电转换元件和光电转换模块可被应用至例如电源装置——通过组合光电转换元件和/或光电转换模块与被配置以控制所产生电流的电路板。
利用该电源装置的装置实例包括电子台式计算器、手表、移动电话、电子记事簿、和电子纸显示器。
另外，包括光电转换元件的电源装置可用作延长可再充电或一次性电子设备的连续运行时间的辅助电源。
本公开的光电转换元件和光电转换模块可充当自持电源，并且通过光电转换产生的电力可被用于驱动装置。由于本公开的光电转换元件和光电转换模块可通过光照射产电，无需将电子装置连接至电源或更换电池。因此，电子装置可在无电源设施的地方被驱动，电子装置可被穿戴或携带，以及电子装置可甚至在电池不容易更换的地方在不更换电池的情况下被驱动。另外，当使用干式电池时，电子装置因干式电池的重量而变重，或电子装置因干式电池的尺寸而变大。因此，在墙壁或天花板上安装电子装置或传输电子装置时可存在问题。然而，由于本公开的光电转换元件和光电转换模块是轻薄的，其可被自由地安装，并且可被穿戴或携带，这是有益的。
如上所述，本公开的光电转换元件和光电转换模块可用作自持电源，并且可与各种电子装置组合。例如，本公开的光电转换元件和光电转换模块可与下列组合使用：显示装置(例如，电子台式计算器、手表、移动电话、电子记事簿和电子纸)、个人计算机的附属装置(例如，鼠标和键盘)、各种传感器装置(例如，温度和湿度传感器和人体检测传感器)、传输器(例如，信标和全球定位系统(GPS))和多种电子装置(例如，辅助灯和遥控器)。
本公开的光电转换元件和光电转换模块被广泛地应用，因为其可产电，特别是通过低照度的光，并且可室内产电和在进一步更暗的阴影中产电。另外，光电转换元件和光电转换模块是高度安全的，因为在干式电池情况下液体泄漏不发生，并且在纽扣电池情况下意外摄入不发生。此外，光电转换元件和光电转换模块可用作辅助电源以延长由可再充电或一次性电池供电的电气装置的连续运行时间。如上所述，当本公开的光电转换元件和/或光电转换模块与被配置以被通过光电转换元件和/或光电转换模块的光电转换产生的电力驱动的装置组合时，可以得到这样的电子装置：轻量并且便于使用，具有高度安装自由度，不需要更换电池，安全性优越，以及有效减少环境影响。
图14展示了通过组合本公开的光电转换元件和/或光电转换模块与被配置以被通过光电转换元件和/或光电转换模块的光电转换产生的电力驱动的装置而得到的电子装置的基础配置图。如图14所示，在电子装置中，光电转换元件201被连接至装置电路209。这允许电子装置在光电转换元件被光照射时产电，因此可提取电力。该装置的电路可被产生的电力驱动。
由于光电转换元件的输出根据周围照度而相异，图14所示的电子装置可在一些情况下被不稳定地驱动。在这种情况下，如图15所示，光电转换元件的电源IC 202可被并入光电转换元件201和装置电路209之间，以供应稳定的电压至电路侧，并且这种布置是有效的。
然而，光电转换元件可产电，只要其被照度充足的光照射。然而，当光电转换元件缺乏足以产电的照度时，不能得到期望的电力，这是光电转换元件的缺点。在这种情况下，如图16所示，当蓄电装置203如电容器被安装在电源IC 202和装置电路209之间时，来自光电转换元件201的过量电力可被储存在蓄电装置203中。另外，储存在蓄电装置203中的电力可被供应至装置电路209，从而能够实现在照度过低时或甚至在无光被施加至光电转换元件201时稳定运行。
如上所述，通过组合本公开的光电转换元件和/或光电转换模块与装置电路而得到的电子装置可甚至在无电源的环境下被驱动，不需要更换电池，以及可稳定地被驱动——与电源IC或蓄电装置组合。因此，可以实现光电转换元件的大部分优点。
同时，本公开的光电转换元件和/或光电转换模块还可用作电源模块，并且这种应用是有效的。如图17所示，例如，当本公开的光电转换元件和/或光电转换模块被连接至光电转换元件的电源IC 202时，可以构成DC电源模块，其可将通过光电转换元件201的光电转换而产生的电力以预定电压水平供应至电源IC 202。
另外，如图18所示，当蓄电装置203被添加至电源IC 202时，光电转换元件201产生的电力可被储存在蓄电装置203中。因此，可以构成可在照度过低或甚至在无光被施加至光电转换元件201时供应电力的电源模块。
图17和图18所示的本公开的电源模块可用作电源模块，而不用如常规一次电池情况一般更换电池。
如上所述，本公开的光电转换元件和光电转换模块可被安装在各种电子装置上，并且可提供很多附加值，但特别适合地用作分隔件。
(分隔件)
本公开的分隔件包括本公开的光电转换元件和光电转换模块中的至少一者，以及如需进一步包括其他装置。
本公开的分隔件包括本公开的光电转换元件和光电转换模块中的至少一者、可储存通过光电转换元件或光电转换模块的光电转换产生的电力的蓄电池、以及被配置以被蓄电池中储存的电力驱动的装置，以及如需进一步包括其他装置。
注意，本公开的分隔件可被称为“配备透明型太阳能电池的分隔件”。
分隔件主要用于在房间内或在书桌或桌台上进行分隔，并且还可被称为分隔面板或分隔屏风。
近年来，不仅为了增加隐私保护或工作集中度，而且为了最小化病毒感染，对作为最小化气溶胶的面板的需求迅速增加。
当使用分隔件保护隐私时，可使用不传输光的那些。然而，当分隔件作为最小化气溶胶的面板使用时，可看见同伴的透明型分隔件被优选地使用，因为使用者通常透过该面板与同伴交流以最小化气溶胶。
而且，透明型分隔件使手附近是明亮的，并且对提高可操作性或减少眼睛负担具有效果。
常规透明型太阳能电池已知具有狭缝以实现透明。当狭缝开口率增加时，光透过性增加并且可视性提高，但产电量减少。因此，难以同时实现光透过性和电力产生。
本公开的光电转换元件和光电转换模块在不提供狭缝的情况下高度地传输光，并且可不仅接收来自前表面的光而且接收来自后表面的光以产生电力。因此，光透过性和电力产生可同时实现。因此，本公开的光电转换元件和光电转换模块被有效地用于例如接收来自前表面和后表面的光的分隔件——因为产电量增加，而不是用于在墙壁上陈列的分隔件，其仅从前表面接收光。
本公开的光电转换元件和光电转换模块可根据光敏化合物的选择各种各样地改变例如颜色、光透过率、或雾度率(haze rates)，并且可得到具有根据偏好的颜色或光透过率的配备有透明型太阳能电池的分隔件。
完全无色和透明的分隔件在增加隐私保护或集中度方面具有不利的忧虑。然而，这种忧虑可通过使完全无色和透明的分隔件着色，略微减少光透过性，或略微增加雾度率来克服，并且可维持原分隔件的功能。
另外，由于本公开的光电转换元件和光电转换模块是可拆卸的，本公开的分隔件的颜色、光透过性和雾度率可根据用途或目的而改变，并且可与具有例如不同颜色、光透过性和雾度率的光电转换元件和光电转换模块组合使用。
本公开的分隔件被提供有被配置以引出产生的电流的输出端子。
任何常规输出端子可被使用，只要输出端子是被配置以引出电流的端子。输出端子的实例包括USB端子。这种配置可用于LED书桌架的电源或智能电话的临时充电。
注意，本公开的输出端子不限于此，并且还包括例如连接至装置的端子，该装置可通过利用产生的电力而被驱动并且将在后文描述。
本公开的分隔件可包括可利用产生的电力被驱动的装置。
可被驱动的装置的实例包括传感器、显示器、灯(警示灯)、和音频输出装置。
传感器的实例包括常规传感器如温度和湿度传感器、CO2传感器、人体检测传感器、照度传感器、和噪音传感器。当分隔件被提供有传感器时，传感器可在不供应外部电源的情况下被持续驱动。这使得可以警示使用者中暑危险，促进房间通风以最小化感染，和使环境可视以导致环境改善。因此，这种配置可被预期开发用于各种用途。
显示器的实例包括电子纸、液晶显示器、和有机电致发光(EL)显示器。当显示器被安装在分隔件上时，可以显示例如新闻或广告，或信息或餐厅的目录或推荐项目。包括显示器与传感器一起的分隔件是有效的，因为感应的数据可被显示。
与各种传感器组合，灯(警示灯)或音频输出装置可用作将紧急情况如中暑危险增加的时候或需要通风的时候警示使用者的手段。例如，灯(警示灯)或音频输出装置可与人体检测传感器组合用作例如通知使用者空闲位置的手段。
如上所述，本公开的光电转换元件和光电转换模块可利用不仅来自前表面侧(第一电极侧)而且来自后表面侧(第二电极侧)的光产电，甚至在具有低照度的室内环境下高度产生电力，并且还具有高光透过性。因此，本公开的光电转换元件和光电转换模块特别有效用作最小化气溶胶的分隔件或面板。
本公开的分隔件是非常有用的，因为其可广泛用于人群聚集的地方，如办公室、商店、餐厅、学校、图书馆、会议和研讨会，可提供很多附加值，不需要更换电池，也不需要电源配线，并且是可容易移动的。
以下将参考附图描述包括本公开的光电转换元件和光电转换模块的分隔件(配备有透明型太阳能电池的分隔件)的一个实例。然而，以下是描述本公开的一个实例，并且本公开不限于此。
图19示例了本公开的配备有透明型太阳能电池的分隔件的一个实例。
在图19中，分隔件300包括安装台301上沿竖直方向的两个轨道302，并且通过在所述两个轨道之间插入光电转换元件311和/或光电转换模块312而被固定。光电转换元件311和/或光电转换模块312的边缘被提供有端子303，并且端子303被提供有配线304，该配线304串联或并联地被电气连接至另一光电转换元件311和/或光电转换模块312的端子303。光电转换元件311和/或光电转换模块312的端子303和配线304被收纳在轨道302内部，并且是从外部不可见的。
被配置以最小化破裂或不稳定性的保护构件305可被夹在多个光电转换元件311和/或光电转换模块312之间。保护构件305优选由树脂形成，并且更优选是透明的。
本公开的配备有透明型太阳能电池的分隔件包括输出端子306，其被配置以引出本公开的光电转换元件311和光电转换模块312中的至少一者产生的电力。如上所述，另一可利用产生的电力被驱动的装置，如传感器、显示器、灯或音频输出装置可被安装(未示例)。
本公开的配备有透明型太阳能电池的分隔件可还包括用于在透明绝缘面板307上安装光电转换元件311和光电转换模块312中的至少一者的手段。
图20和图21示例了包括透明绝缘面板307的本公开的配备有透明型太阳能电池的分隔件300的另一实例。
图20的分隔件300包括在透明绝缘面板307上的轨道302，其被配置以固定本公开的光电转换元件311和光电转换模块312中的至少一者，并且本公开的光电转换元件311和光电转换模块312中的至少一者可被插入轨道302以被固定。
图21示例了图20的侧视图。如图21示例，当光电转换元件311和/或光电转换模块312被插入轨道302以被置于预定位置时，光电转换元件311和光电转换模块312上提供的端子303接触绝缘面板307上提供的端子303，并且光电转换元件311和/或光电转换模块312通过未示例的配线304串联或并联地被电气连接至另一光电转换元件311和/或光电转换模块312。
图20和图21的分隔件被提供有输出端子(未示例)——其被配置以引出光电转换元件311和光电转换模块312中的至少一者产生的电力，并且进一步包括可利用产生或储存的电力被驱动的装置，如传感器、显示器、灯或音频输出装置。
图22和图23是包括透明绝缘面板307的本公开的配备有透明型太阳能电池的分隔件的再另一实例。
在图22的分隔件300中，光电转换元件311和/或光电转换模块312的下侧被安装在透明绝缘面板307的轨道302上，并且其上侧用卡扣308固定。
图23示例了图22的侧视图。如图23示例，当光电转换元件311和光电转换模块312中的至少一者的下侧被安装在轨道302上并且其上侧用卡扣308固定时，光电转换元件311和光电转换模块312中的至少一者上提供的端子303接触绝缘面板307上提供的端子303，并且光电转换元件311和光电转换模块312中的至少一者通过未示例的配线304串联或并联地被电气连接至另一光电转换元件311和另一光电转换模块312中的至少一者。
图22和图23的分隔件300被提供有输出端子(未示例)——其被配置以引出光电转换元件311和光电转换模块312中的至少一者产生的电力，并且可进一步配备有例如可利用产生或储存的电力被驱动的装置，如传感器、显示器、灯和音频输出装置。
图24和图25是包括透明绝缘面板307的本公开的配备有透明型太阳能电池的分隔件300的再另一实例。
图24的分隔件300被提供有在透明绝缘面板307上的磁体端子309，其被提供有配线(未示例)。光电转换元件311和/或光电转换模块312的金属端子303被附接至磁体端子309，以固定光电转换元件311和/或光电转换模块312。
图25是图24的侧视图。如图25示例，当光电转换元件311和光电转换模块312的金属端子简单地被附接至包括未示例的配线并且被提供在透明绝缘面板307上的磁体端子309时，光电转换元件311和/或光电转换模块312容易串联或并联地被电气连接至另一光电转换元件311和另一光电转换模块312，并且同时被固定。如需，光电转换元件311和/或光电转换模块312的下侧也可用例如轨道302或卡扣308被固定。
图24和图25的分隔件300被提供有输出端子(未示例)——其被配置以引出光电转换元件311和/或光电转换模块312产生的电力，并且可进一步配备有可利用产生或储存的电力被驱动的装置，如传感器、显示器、灯和音频输出装置。
实施例
下文描述本公开的实施例，但本公开不应被解释为限于这些实施例。
(实施例1)
<光电转换模块的制备>
在作为第一基材的玻璃基材上，通过溅射相继形成掺铟氧化锡(ITO)膜和掺铌氧化锡(NTO)膜作为第一电极(ITO：平均厚度250nm，和NTO：平均厚度150nm)。
第一电极的可见光透过率为70％，其利用紫外光和可见光分光光度计(设备名称：ISR-3100，SHIMADZU CORPORATION制造)按照JIS A5759通过可见光透过率tν的测量方法来测量。
接着，利用氧气通过反应性溅射形成由氧化钛形成的致密层(平均厚度20nm)作为空穴阻挡层。
接着，通过丝网印刷将氧化钛糊状物(JGC Catalysts and Chemicals Ltd.制造，产品名称：PST-18NR)涂覆在空穴阻挡层上，从而具有约0.7μm的平均厚度。在120℃下干燥涂覆的糊状物后，将其在550℃下在空气中烧制30分钟以形成多孔电子传输层。然后，通过激光加工将ITO/NTO层、空穴阻挡层和电子传输层各自分成八个单元。
将其上形成有电子传输层的玻璃基材浸入溶液，该溶液通过在搅拌下将乙腈/叔丁醇(体积比1：1)混合液体添加至以下(B-60)表示的光敏化合物(0.2mM)而得到。然后，将所得混合物在暗处搁置1小时，并且光敏化合物被吸附在电子传输层的表面上。
Figure BDA0003962954280000701
接着，向氯苯溶液，添加(氟磺酰基)(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂(Li-FTFSI)(TokyoChemical Industry Co.,Ltd.制造)(65.1mM)作为锂盐，以下(H-1)表示的吡啶化合物(146.5mM)，以下(D-7)表示的有机空穴传输材料(HTM)(Sigma-Aldrich制造)(162.8mM)，和以下(F-11)表示的钴络合物(Greatcell solar materials制造)(12.7mM)，然后溶解这些材料，从而制备空穴传输层涂覆液。注意，吡啶化合物(a)与锂盐(b)的摩尔比(a/b)为2.25。
Figure BDA0003962954280000702
Figure BDA0003962954280000711
然后，在吸附有光敏化合物的电子传输层上，利用空穴传输层涂覆液通过模涂法形成平均厚度为约600nm的空穴传输层。如上所述，形成包括电子传输层和空穴传输层的光电转换层。
然后，通过模涂法涂覆银纳米线液体(SEIKO PMC CORPORATION制造，产品名称：T-AG221)从而形成平均厚度为约70nm的膜，并且在120℃下干燥5分钟，以形成第二电极。
注意，银纳米线液体包括聚(3,4-乙烯氧基噻吩)聚苯乙烯磺酸酯衍生物作为导电性聚合物。
在这种状态下，基于以下方法测量可见光透过率。结果显示在表2中。
[可见光透过率的测量方法]
测量通过可见光透过率tν的测量方法，利用紫外光和可见光分光光度计(设备名称：ISR-3100，SHIMADZU CORPORATION制造)，按照JIS A5759进行。
将包含硅烷结构的氟化合物(Harves Co.,Ltd.制造，产品名称：DURASURF DS-5935F130)通过模涂法涂覆在第二电极上，从而形成平均厚度为10nm的电极保护层的膜。
然后，为了形成密封部接触玻璃基材的部分，对距将被提供有密封部的玻璃基材的边缘1.0mm宽的部分施加通过激光加工进行的蚀刻处理(消除处理)。蚀刻处理以相同的方式被施加在所述单元之间。另外，通过激光加工形成连接至ITO/NTO层(其是端子引出部)的贯通孔(贯通部)，并且通过激光加工形成串联连接所述单元的贯通孔(贯通部)。
利用组装机器(JOYO ENGINEERING CO.,LTD.制造，机器名称：气囊型真空层压机)，将作为包括水分反应性干燥剂如氯化钙的密封部的胶带件(Tesa制造，产品名称：61533)、和第二基材(LINTEC Corporation制造，产品名称：MS-F2050P)相继粘贴至整个玻璃基材。将粘贴产物压接，同时利用热式层压机升温至70℃，以形成密封部和第二基材。
如上所述，将产电区域密封，并且将UV保护膜(LINTEC Corporation制造，产品名称：PET50 HD UV400 PET25)最终粘贴至光接收表面，以制备如图5B所示的光电转换模块。
(实施例2)
以与实施例1相同的方式制备光电转换模块，除了将所用的光敏化合物B-60改为以下光敏化合物B-5并且将第二电极的平均厚度改为45nm。结果显示在表2中。
Figure BDA0003962954280000721
(实施例3)
以与实施例1相同的方式制备光电转换模块，除了将所用的光敏化合物B-60改为产品名称：D131(Mitsubishi Paper Mills Limited制造)并且将第二电极的平均厚度改为20nm。结果显示在表2中。
(实施例4)
在实施例1中，利用分散机(SAN-EI TECH LTD.制造，产品名称：2300N)，以紫外线固化性树脂(ThreeBond Holdings Co.，Ltd.制造，产品名称：TB3118)涂覆第一电极的边缘，使得产电区域被包围。然后，将涂覆产物在其中露点被控制至-40℃并且氧气浓度被控制至10％的手套箱中转移。将水分截留剂(SAES Getters Japan制造，产品名称：EDRY/X/SMT10)以与产电区域相同的面积涂覆在紫外线固化性树脂上，并且将干燥的玻璃基材(Corning Incorporated制造，产品名称：EAGLE XG)置于其上。在通过紫外线照射固化所得产物后，将其在80℃下加热60分钟。然后，以与实施例1相同的方式制备光电转换模块，除了密封产电区域。结果显示在表2中。
(实施例5)
以与实施例1相同的方式制备光电转换模块，除了将第二电极的厚度改为15nm。结果显示在表2中。
(实施例6)
以与实施例1相同的方式制备光电转换模块，除了将第二电极的厚度改为85nm。结果显示在表2中。
(实施例7)
以与实施例1相同的方式制备光电转换模块，除了将密封部改为包括水分吸收干燥剂的H2-3000(Alpha Advanced Materials制造)，该水分吸收干燥剂包括例如沸石。结果显示在表2中。
(比较例1)
以与实施例1相同的方式制备光电转换模块，除了在实施例1中的第二电极制备中在掩模被安装在玻璃基材边缘处和单元之间后将银在真空下沉积以形成平均厚度为约70nm的第二电极。
(比较例2)
以与实施例1相同的方式制备光电转换模块，除了密封部使用不包括干燥剂的材料(Tesa制造，产品名称：61563)。结果显示在表2中。
(比较例3)
以与实施例1相同的方式制备光电转换模块，除了将第二电极的厚度改为150nm。结果显示在表2中。
(比较例4)
以与实施例1相同的方式制备光电转换模块，除了将银纳米线液体改为不包括导电性聚合物的银纳米线液体(SEIKO PMC CORPORATION制造，产品名称：T-AG217)。结果显示在表2中。
(比较例5)
以与实施例1相同的方式制备光电转换模块，除了作为第一基材，将由ITO/NTO膜形成的玻璃基材改为钛箔(Takeuchi Metal Foil&Powder Co.,Ltd.制造，产品名称：TR270-C)。结果显示在表2中。
接着，以以下方式评价各所制光电转换模块的“可见光透过率”和“光电转换模块性能(Pmax维持率)”。结果显示在表2中。
<可见光透过率的评价>
通过可见光透过率tν的测量方法，利用紫外光和可见光分光光度计(设备名称：ISR-3100，SHIMADZU CORPORATION制造)，按照JIS A5759测量所得光电转换模块。结果显示在表2中。
<光电转换模块的性能评价(1)>
在25℃和200lx下利用太阳能电池评价系统(设备名称：As-510-PV03，NFCorporation制造)测量所得光电转换模块的IV特性，以确定初始最大输出电力Pmax1(μW/cm2)。
在光电转换模块的两个表面均在恒温槽中在60℃、相对湿度90％的环境下用20,000lx的5,000K白色LED照射约500小时后，再次测量25℃和200lx下的IV特性，以测量最大输出电力Pmax2(μW/cm2)。然后，得到Pmax维持率A[(Pmax2/Pmax1)×100](％)。
表2还展示了通过用20klx的LED连续照射所制光电转换模块而得到的初始值维持率的结果。
<光电转换模块的性能评价(2)>
在25℃和200lx下利用太阳能电池评价系统(设备名称：As-510-PV03，NFCorporation制造)测量所得光电转换模块的IV特性，以确定初始最大输出电力Pmax1(μW/cm2)。
在将光电转换模块的第一基材在恒温槽中在60℃环境下用20,000lx的5,000K白色LED照射约500小时后，再次测量在25℃和200lx下的IV特性，以测量最大输出电力Pmax3(μW/cm2)。然后，得到Pmax维持率B[(Pmax3/Pmax1)×100](％)。
所得结果显示在表2中。
Figure BDA0003962954280000751
根据实施例1至7和比较例1至5的结果，可见光透过率越高，输出维持率A(Pmax维持率A)越好。在呈现无透光性(可见光透过性)的比较例1、3和4中，透光性低的第二电极与空穴传输层之间的界面近处部分地变色，并且观察到补丁状(patchy)图案。另外，在不包括干燥剂的比较例2中，甚至在不受外部湿度影响的高温光照射的测试中输出维持率B(Pmax维持率B)也显示相同的结果。认为其原因是因为制备装置时吸附的水分使第二电极的导电性聚合物劣化。
接着，以以下方式将实施例1的光电转换模块用于制备分隔件。
<配备有透明型太阳能电池的分隔件的制备>
制备图19中本公开的配备有透明型太阳能电池的分隔件。
作为分隔件300中配备的本公开的光电转换模块312，以与实施例1相同的方式制备五个尺寸为84mm×270mm的光电转换模块312。在利用阻隔膜(第二基材)进行密封的一侧的对侧，粘贴UV保护膜。
另外，在光电转换模块312短侧提供端子，并且进行配线使得所述五个光电转换模块312的对应端子303被并联地连接。
将两个轨道302以垂直方向提供在安装台301的两个边缘处。
图26示例了轨道302的横截面视图。
在将导电性糊状物(产品名称：SX-ECA48，Cemedine制造)涂覆在光电转换模块312的端子303上后，利用金属端子固定夹具308将端子303固定，从而不被去除。
端子固定夹具(卡扣)308被提供有配线30，该配线30被配置以并联地连接另一光电转换模块的端子303，并且所述五个光电转换模块312全部被串联连接。
将光电转换模块312插入轨道302，并且将所述五个光电转换模块312竖直地布置，以制备太阳能电池面板。
光电转换模块312的端子303和配线304被收纳在轨道302的内部，从而从外部掩藏。
将事先用透明树脂制备的保护构件305插入光电转换模块312之间。
作为被配置以储存产生的电力的蓄电池，被配置以以直流电产生电压的DCDC转换器和被配置以最小化返流的肖特基势垒二极管(schottky barrier diode)被提供在安装台301的内部，并且连接光电转换模块312的配线304。开关和作为输出端子306的USB端子被提供在安装台301的外侧。图27展示了其电路图。
如上所述，图28示例的本公开的配备有透明型太阳能电池的分隔件完成。
<配备有透明型太阳能电池的分隔件的应用>
所制的本公开的配备有透明型太阳能电池的分隔件被安装作为室内桌台上的分隔件。桌台上的照度为约1,000lx。
温度和湿度传感器被连接至本公开的配备有透明型太阳能电池的分隔件的USB端子。
本公开的配备有透明型太阳能电池的分隔件的太阳能电池面板部具有45％的可见光透过率，在700lx的照度下在面板安装位置处具有21mW的输出，高度透过可见光，并且甚至在低照度的室内光下也能够得到高输出。
配备有透明型太阳能电池的分隔件不需要更换电池，能够稳定地测量温度和湿度，以及能够实现环境的可视化。
本公开的方面例如如下。
<1>光电转换元件，包括：
第一基材；
第一电极；
光电转换层；
第二电极；
密封部；和
第二基材，
其中所述光电转换元件是透光性的，
所述第二电极包括导电性纳米线和导电性聚合物，并且
所述密封部包括干燥剂。
<2>根据<1>的光电转换元件，
其中所述密封部接触所述光电转换层的侧面和所述第二电极的上表面。
<3>根据<1>或<2>的光电转换元件，
其中所述干燥剂是水反应性的。
<4>根据<1>至<3>中任一项的光电转换元件，
其中所述密封部是压敏性粘合剂。
<5>根据<1>至<4>中任一项的光电转换元件，
其中所述第二电极的可见光透过率为60％以上且80％以下。
<6>根据<1>至<5>中任一项的光电转换元件，
其中所述第二电极的平均厚度为20nm以上且70nm以下。
<7>根据<1>至<6>中任一项的光电转换元件，
其中所述导电性纳米线是银纳米线。
<8>根据<1>至<7>中任一项的光电转换元件，
其中所述第二基材的水蒸气透过率为0.01(g/m2·天)以下。
<9>根据<1>至<8>中任一项的光电转换元件，
其中所述光电转换元件具有在所述第二电极和所述密封部之间的电极保护层。
<10>根据<9>的光电转换元件，
其中所述密封部包括选自烯烃系树脂、橡胶系树脂、硅系树脂、和丙烯酸树脂的至少一种。
<11>根据<9>或<10>的光电转换元件，
其中所述电极保护层包括具有硅烷结构的氟化合物。
<12>根据<1>至<11>中任一项的光电转换元件，
其中所述导电性聚合物包括选自聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯和其衍生物的至少一种。
<13>根据<1>至<12>中任一项的光电转换元件，
其中所述光电转换层包括电子传输层和空穴传输层，
所述空穴传输层包括P型半导体材料、碱性化合物和锂盐，并且
所述碱性化合物包括吡啶化合物。
<14>根据<13>的光电转换元件，
其中所述电子传输层的表面包括光敏化合物。
<15>光电转换模块，包括
光电转换元件，所述光电转换元件包括第一基材、第一电极、光电转换层、第二电极、密封部、和第二基材，
其中所述光电转换元件是透光性的，
所述第二电极包括导电性纳米线和导电性聚合物，并且
所述密封部包括干燥剂。
<16>根据<15>的光电转换模块，
其中所述光电转换模块包括彼此相邻的多个所述光电转换元件，并且
彼此相邻的所述光电转换元件串联或并联地被电气连接。
<17>根据<16>的光电转换模块，
其中，在包括彼此相邻的多个所述光电转换元件中的至少两个的光电转换模块中，多个所述光电转换元件其中一个中的所述第一电极通过穿透所述光电转换层的导通部被电气连接至多个所述光电转换元件其中另一个中的所述第二电极。
<18>电子装置，包括
选自根据<1>至<14>中任一项的光电转换元件和根据<15>至<17>中任一项的光电转换模块的至少一种；和
装置，所述装置被配置以被通过所述光电转换元件或所述光电转换模块的光电转换产生的电力驱动。
<19>电子装置，包括：
选自根据<1>至<14>中任一项的光电转换元件和根据<15>至<17>中任一项的光电转换模块的至少一种；
蓄电池，所述蓄电池能够储存通过所述光电转换元件或所述光电转换模块的光电转换产生的电力；和
装置，所述装置被配置以被所述蓄电池中储存的电力驱动。
<20>分隔件，包括
选自根据<1>至<14>中任一项的光电转换元件和根据<15>至<17>中任一项的光电转换模块的至少一种。
<21>分隔件，包括：
选自根据<1>至<14>中任一项的光电转换元件和根据<15>至<17>中任一项的光电转换模块的至少一种；
蓄电池，所述蓄电池能够储存通过所述光电转换元件或所述光电转换模块的光电转换产生的电力；和
装置，所述装置被配置以被所述蓄电池中储存的电力驱动。
<22>根据<20>或<21>的分隔件,
其中所述光电转换元件或所述光电转换模块是可拆卸的。
<23>根据<20>至<22>中任一项的分隔件，进一步包括
选自传感器、显示器、灯和音频输出装置的至少一种。
根据<1>至<14>中任一项的光电转换元件、根据<15>至<17>中任一项的光电转换模块、根据<18>或<19>的电子装置、和根据<20>至<23>中任一项的分隔件可解决常规存在的问题并且可实现本公开的目标。
进一步，本发明不限于这些实施方式，而在不脱离本发明的范围的情况下可进行各种变形和改动。

Claims (23)

1.光电转换元件，包括：
第一基材；
第一电极；
光电转换层；
第二电极；
密封部；和
第二基材，
其中所述光电转换元件是透光性的，
所述第二电极包括导电性纳米线和导电性聚合物，并且
所述密封部包括干燥剂。
2.根据权利要求1所述的光电转换元件，
其中所述密封部接触所述光电转换层的侧面和所述第二电极的上表面。
3.根据权利要求1或2所述的光电转换元件，
其中所述干燥剂是水反应性的。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光电转换元件，
其中所述密封部是压敏性粘合剂。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光电转换元件，
其中所述第二电极的可见光透过率为60％以上且80％以下。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光电转换元件，
其中所述第二电极的平均厚度为20nm以上且70nm以下。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的光电转换元件，
其中所述导电性纳米线是银纳米线。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的光电转换元件，
其中所述第二基材的水蒸气透过率为0.01(g/m2·天)以下。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的光电转换元件，
其中所述光电转换元件具有在所述第二电极和所述密封部之间的电极保护层。
10.根据权利要求9所述的光电转换元件，
其中所述密封部包括选自烯烃系树脂、橡胶系树脂、硅系树脂和丙烯酸树脂的至少一种。
11.根据权利要求9或10所述的光电转换元件，
其中所述电极保护层包括具有硅烷结构的氟化合物。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的光电转换元件，
其中所述导电性聚合物包括选自聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯和其衍生物的至少一种。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的光电转换元件，
其中所述光电转换层包括电子传输层和空穴传输层，
所述空穴传输层包括P型半导体材料、碱性化合物和锂盐，并且
所述碱性化合物包括吡啶化合物。
14.根据权利要求13所述的光电转换元件，
其中所述电子传输层的表面包括光敏化合物。
15.光电转换模块，包括
光电转换元件，所述光电转换元件包括第一基材、第一电极、光电转换层、第二电极、密封部和第二基材，
其中所述光电转换元件是透光性的，
所述第二电极包括导电性纳米线和导电性聚合物，并且
所述密封部包括干燥剂。
16.根据权利要求15所述的光电转换模块，
其中所述光电转换模块包括彼此相邻的多个所述光电转换元件，并且
彼此相邻的所述光电转换元件串联或并联地被电气连接。
17.根据权利要求16所述的光电转换模块，
其中，在包括彼此相邻的多个所述光电转换元件中的至少两个的所述光电转换模块中，多个所述光电转换元件其中一个光电转换元件中的所述第一电极通过穿透所述光电转换层的导通部被电气连接至多个所述光电转换元件其中另一个光电转换元件中的所述第二电极。
18.电子装置，包括
选自根据权利要求1至14中任一项所述的光电转换元件和根据权利要求15至17中任一项所述的光电转换模块的至少一种；和
装置，所述装置被配置以被通过所述光电转换元件或所述光电转换模块的光电转换产生的电力驱动。
19.电子装置，包括：
选自根据权利要求1至14中任一项所述的光电转换元件和根据权利要求15至17中任一项所述的光电转换模块的至少一种；
蓄电池，所述蓄电池能够储存通过所述光电转换元件或所述光电转换模块的光电转换产生的电力；和
装置，所述装置被配置以被所述蓄电池中储存的电力驱动。
20.分隔件，包括
选自根据权利要求1至14中任一项所述的光电转换元件和根据权利要求15至17中任一项所述的光电转换模块的至少一种。
21.分隔件，包括：
选自根据权利要求1至14中任一项所述的光电转换元件和根据权利要求15至17中任一项所述的光电转换模块的至少一种；
蓄电池，所述蓄电池能够储存通过所述光电转换元件或所述光电转换模块的光电转换产生的电力；和
装置，所述装置被配置以被所述蓄电池中储存的电力驱动。
22.根据权利要求20或21所述的分隔件，
其中所述光电转换元件或所述光电转换模块是可拆卸的。
23.根据权利要求20至22中任一项所述的分隔件，进一步包括
选自传感器、显示器、灯和音频输出装置的至少一种。
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