JP2016009737A - Method for manufacturing perovskite type solar battery - Google Patents

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Tamotsu Horiuchi
保 堀内
八代 徹
Toru Yashiro
徹 八代
田中 裕二
Yuji Tanaka
裕二 田中
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a perovskite type solar battery which is superior to conventional ones in long-term stability and productivity.SOLUTION: A method for manufacturing a perovskite type solar battery including a first electrode having a transparent conductive film substrate and an electron transport layer provided on the transparent conductive film substrate, a porous layer provided on the electron transport layer, a perovskite compound layer provided on the porous layer, a hole transport layer provided on the perovskite compound layer and a second electrode on the hole transport layer comprises: the step of spraying a liquid solution of a halogenated alkylamine and a metal halide on the porous layer, thereby forming a layer of a perovskite compound expressed by the following general formula (1) on the porous layer: XαYβMγ (1)(where X represents a halogen atom, Y represents an alkylamine compound, M includes a metal, the proportion α:β:γ is 3:1:1, and β and γ each represent an integer larger than one).

Description

本発明は、ペロブスカイト型太陽電池の製造方法及び太陽電池に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a perovskite solar cell and a solar cell.

近年、化石燃料の代替エネルギーとして、また地球温暖化対策として太陽電池の重要性が高まっている。しかし、シリコン系太陽電池に代表される現行の太陽電池は、現状ではコストが高く、普及を妨げる要因となっている。   In recent years, the importance of solar cells has increased as an alternative energy for fossil fuels and as a countermeasure against global warming. However, current solar cells typified by silicon-based solar cells are expensive at present and are factors that hinder their spread.

そのため、各種低コスト型の太陽電池の研究開発が進められており、その中でもスイスローザンヌ工科大学のGraetzelらが発表した色素増感型太陽電池は、実用化への期待が高まっている(例えば、特許文献1:特許第2664194号公報、非特許文献1:Nature,353(1991)737、非特許文献2:J.Am.Chem.Soc.,115(1993)6382参照)。この太陽電池の構造は、透明導電性ガラス基板上に多孔質な金属酸化物半導体を設け、その表面に吸着した色素と、酸化還元対を有する電解質と、対向電極とからなる。Graetzelらは、酸化チタン等の金属酸化物半導体電極を多孔質化して表面積を大きくしたこと、並びに色素としてルテニウム錯体を単分子吸着させたことにより光電変換効率を著しく向上させた。
また、素子の製造方法に印刷方式を適用出来るため、高価な製造設備を必要としないことから製造コストを下げられることが期待されている。しかしながら、この太陽電池はヨウ素と揮発性溶剤を含んでおり、ヨウ素レドックス系の劣化による発電効率の低下、電解液の揮発や漏れといった問題がある。
Therefore, research and development of various low-cost solar cells are underway, and among them, dye-sensitized solar cells announced by Graetzel et al. Of Lausanne University of Technology in Switzerland are expected to be put into practical use (for example, Patent Document 1: Japanese Patent No. 2664194, Non-Patent Document 1: Nature, 353 (1991) 737, Non-Patent Document 2: J. Am. Chem. Soc., 115 (1993) 6382). This solar cell has a structure in which a porous metal oxide semiconductor is provided on a transparent conductive glass substrate, a dye adsorbed on the surface thereof, an electrolyte having a redox pair, and a counter electrode. Graetzel et al. Significantly improved the photoelectric conversion efficiency by making a metal oxide semiconductor electrode such as titanium oxide porous to increase the surface area, and by adsorbing a ruthenium complex as a dye on a single molecule basis.
Further, since the printing method can be applied to the element manufacturing method, it is expected that the manufacturing cost can be reduced because an expensive manufacturing facility is not required. However, this solar cell contains iodine and a volatile solvent, and has problems such as a decrease in power generation efficiency due to deterioration of the iodine redox system, and volatilization and leakage of the electrolyte.

この欠点を補うものとして、次に示されるような固体型色素増感型太陽電池の発表が行なわれている。
1)無機半導体を用いたもの(例えば、非特許文献3:Semicond.Sci.Technol.,10 (1995)1689、非特許文献4:Electrochemistry,70(2002)432参照)
2)低分子有機ホール輸送材料を用いたもの(例えば、特許文献2:特開平11−144773号公報、非特許文献5:Synthetic Metals,9(1997)215、非特許文献6:Nature, 398(1998)583参照)
3)導電性高分子を用いたもの(例えば、特許文献3:特開2000−106223号公報、非特許文献7:Chem,Lett.,(1997)471参照)
In order to compensate for this drawback, the following solid-type dye-sensitized solar cells have been announced.
1) Using an inorganic semiconductor (for example, see Non-Patent Document 3: Semicond. Sci. Technol., 10 (1995) 1689, Non-Patent Document 4: Electrochemistry, 70 (2002) 432)
2) A material using a low molecular weight organic hole transport material (for example, Patent Document 2: JP-A-11-144773, Non-Patent Document 5: Synthetic Metals, 9 (1997) 215, Non-Patent Document 6: Nature, 398 ( 1998) 583)
3) Using a conductive polymer (for example, see Patent Document 3: Japanese Patent Laid-Open No. 2000-106223, Non-Patent Document 7: Chem, Lett., (1997) 471)

非特許文献3記載の太陽電池では、p型半導体層の構成材料としてヨウ化銅が用いられている。作製直後は比較的良好な光電変換効率も、ヨウ化銅の結晶粒の増大等を理由とする劣化により数時間で半減してしまうことが知られている。そこで、非特許文献4に記載の太陽電池においては、イミダゾリニウムチオシアナートを加えることによってヨウ化銅の結晶化を抑制しているが、十分ではない。   In the solar cell described in Non-Patent Document 3, copper iodide is used as a constituent material of the p-type semiconductor layer. It is known that a relatively good photoelectric conversion efficiency immediately after fabrication is halved in a few hours due to deterioration due to an increase in copper iodide crystal grains and the like. Therefore, in the solar cell described in Non-Patent Document 4, the crystallization of copper iodide is suppressed by adding imidazolinium thiocyanate, but this is not sufficient.

非特許文献5に記載の有機ホール輸送材料を用いたタイプの固体型色素増感太陽電池は、Hagenらによって報告され、Graetzelらによって改良されている(非特許文献6)。特許文献2に記載のトリフェニルアミン化合物を用いた固体型色素増感太陽電池は、トリフェニルアミン化合物を真空蒸着して電荷輸送層を形成している。そのため、多孔質半導体の内部空孔へトリフェニルアミン化合物が到達できず、低い変換効率しか得られていない。非特許文献6記載の例は、スピロ型のホール輸送材料を有機溶媒に溶解し、スピンコートを利用してナノチタニア粒子とホール輸送材料の複合体を得ている。しかしながら、この太陽電池におけるナノチタニア粒子膜厚の最適値は2μm程度とされており、ヨウ素電解液を使用する場合の10〜20μmと比較して非常に薄い。そのため、酸化チタンに吸着した色素量も少なく、十分な光吸収やキャリア発生を行うことが困難であり、電解液を用いた場合の特性は及ばない。ナノチタニア粒子の膜厚が2μmに留まる理由は、膜厚が厚くなるとホール輸送材料の浸透が十分でなくなるためとされている。   A solid-type dye-sensitized solar cell using the organic hole transport material described in Non-Patent Document 5 has been reported by Hagen et al. And improved by Graetzel et al. (Non-Patent Document 6). In a solid-state dye-sensitized solar cell using a triphenylamine compound described in Patent Document 2, a triphenylamine compound is vacuum-deposited to form a charge transport layer. Therefore, the triphenylamine compound cannot reach the internal pores of the porous semiconductor, and only low conversion efficiency is obtained. In the example described in Non-Patent Document 6, a spiro-type hole transport material is dissolved in an organic solvent, and a composite of nanotitania particles and a hole transport material is obtained using spin coating. However, the optimum value of the nanotitania particle thickness in this solar cell is about 2 μm, which is very thin compared to 10 to 20 μm when using an iodine electrolyte. Therefore, the amount of the dye adsorbed on the titanium oxide is small, and it is difficult to perform sufficient light absorption and carrier generation, and the characteristics when using the electrolytic solution are not achieved. The reason why the film thickness of the nanotitania particles remains at 2 μm is that the penetration of the hole transport material becomes insufficient as the film thickness increases.

また、導電性高分子を用いたタイプの固体型太陽電池として、大阪大学柳田らがポリピロールを用いたものを報告(非特許文献7参照)している。これらの太陽電池においても、変換効率は低く、特許文献3に記載のポリチオフェン誘導体を用いた固体型色素増感太陽電池は、色素を吸着した多孔質酸化チタン電極上で、電解重合法を用いて電荷移動層を設けているが、色素が酸化チタンから脱着したり、あるいは色素の分解が生じたりする問題がある。   In addition, as a solid-type solar cell using a conductive polymer, Osaka University Yanagida et al. Reported using polypyrrole (see Non-Patent Document 7). Also in these solar cells, the conversion efficiency is low, and the solid-type dye-sensitized solar cell using the polythiophene derivative described in Patent Document 3 uses an electrolytic polymerization method on a porous titanium oxide electrode adsorbing the dye. Although the charge transfer layer is provided, there is a problem that the dye is desorbed from titanium oxide or the dye is decomposed.

また、近年ペロブスカイト型化合物が光を吸収し、発電するペロブスカイト型太陽電池が桐蔭横浜大学宮坂らによって報告されている(非特許文献8:J.Am.Chem.Soc.131(2009) (2009)6050参照)。この太陽電池に用いられているペロブスカイト型化合物は、ハロゲン化メチルアミンとハロゲン化鉛を混合することによって形成されたものであり、可視光領域に強い吸収を有している。この化合物は溶液中では不安定なため、ヨウ素電解液を用いた場合は太陽電池特性が低い。そこで、ヨウ素電解液を有機ホール輸送材料に変更することで変換効率を大きく向上させた太陽電池が報告された(非特許文献9:Science,338(2012)643参照)。しかしながら、ここで報告された太陽電池は非常に安定性が低く、767個も太陽電池を作製しているが、変換効率の分布は非常に大きい。
以上、これまでに検討されてきた太陽電池は、何れも満足いく特性のものが得られていないのが現状である。
In recent years, a perovskite type solar cell that absorbs light and generates electric power has been reported by Miyasaka et al., Toho University of Yokohama (Non-patent Document 8: J. Am. Chem. Soc. 131 (2009) (2009) ) 6050). The perovskite type compound used in this solar cell is formed by mixing halogenated methylamine and lead halide, and has strong absorption in the visible light region. Since this compound is unstable in a solution, when an iodine electrolyte is used, the solar cell characteristics are low. Then, the solar cell which improved conversion efficiency greatly by changing an iodine electrolyte solution into an organic hole transport material was reported (refer nonpatent literature 9: Science, 338 (2012) 643). However, the solar cells reported here are very unstable and as many as 767 solar cells have been fabricated, but the distribution of conversion efficiency is very large.
As described above, none of the solar cells that have been studied so far has been obtained with satisfactory characteristics.

本発明の課題は、このような上記問題点を解決し、従来と比較して長期安定性に優れ、生産性にも優れたペロブスカイト型太陽電池の製造方法を提供することにある。   The subject of this invention is providing the manufacturing method of the perovskite type | mold solar cell which solved such a said problem, was excellent in long-term stability compared with the past, and was excellent also in productivity.

上記課題を解決するために鋭意検討した結果、高性能なペロブスカイト型太陽電池の製造方法を提供できることを見出し、本発明に到達した。上記課題は、本発明の下記(1)の構成の「ペロブスカイト型太陽電池の製造方法」によって解決される。
(1)「 透明導電膜基板上に、電子輸送層を設けた第一電極、前記電子輸送層上に設けられた多孔質層、前記多孔質層上に設けられたペロブスカイト化合物層、前記ペロブスカイト化合物層上に設けられたホール輸送層、前記ホール輸送層上に第二電極を具備したペロブスカイト型太陽電池の製造方法であって、ハロゲン化アルキルアミン、金属ハロゲン化物の溶液を、前記多孔質層上にスプレーして、下記一般式(1)にて表されるペロブスカイト化合物層を、該多孔質層上に形成する工程を有することを特徴とするペロブスカイト型太陽電池の製造方法。
XαYβMγ ・・・一般式(1)
(式中、Xはハロゲン原子、Yはアルキルアミン化合物、Mは金属を含み、α:β:γの比率が3:1:1であり、β及びγは1より大きい整数を表す。)。」
As a result of intensive studies to solve the above problems, it has been found that a method for producing a high-performance perovskite solar cell can be provided, and the present invention has been achieved. The above-described problem is solved by the “method for manufacturing a perovskite solar cell” having the following configuration (1) of the present invention.
(1) “A first electrode provided with an electron transport layer on a transparent conductive film substrate, a porous layer provided on the electron transport layer, a perovskite compound layer provided on the porous layer, and the perovskite compound A method for producing a perovskite solar cell comprising a hole transport layer provided on a layer and a second electrode on the hole transport layer, wherein a solution of a halogenated alkylamine and a metal halide is applied on the porous layer And a step of forming a perovskite compound layer represented by the following general formula (1) on the porous layer.
XαYβMγ General formula (1)
(In the formula, X is a halogen atom, Y is an alkylamine compound, M contains a metal, the ratio of α: β: γ is 3: 1: 1, and β and γ represent integers greater than 1.). "

以下の詳細かつ具体的な説明から明らかなように、本発明のペロブスカイト型太陽電池の製造方法によれば、上記(1)に記載の構成によって、良好な特性のペロブスカイト型太陽電池を得ることが可能である。すなわち、従来と比較して長期安定性に優れ、生産性にも優れたペロブスカイト型太陽電池が提供されるという極めて優れた効果が発揮される。   As is clear from the following detailed and specific description, according to the method for manufacturing a perovskite solar cell of the present invention, a perovskite solar cell with good characteristics can be obtained by the configuration described in (1) above. Is possible. That is, the excellent effect of providing a perovskite type solar cell that is superior in long-term stability and excellent in productivity as compared with the prior art is exhibited.

本発明の1実施形態におけるペロブスカイト型太陽電池の構造図である。1 is a structural diagram of a perovskite solar cell in one embodiment of the present invention. 本発明のペロブスカイト型結晶における対溶剤溶解性を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the solvent solubility in the perovskite crystal of the present invention.

本発明は、上記(1)に記載の構成を有する「ペロブスカイト型太陽電池の製造方法」に係るものであるが、この「ペロブスカイト型太陽電池の製造方法」は、以降の詳細な説明から理解されるように、つぎの(2)〜(12)に記載される態様の「ペロブスカイト型太陽電池」をも包含する。   The present invention relates to a “method for manufacturing a perovskite solar cell” having the configuration described in the above (1). This “method for manufacturing a perovskite solar cell” is understood from the following detailed description. As described above, the “perovskite solar cell” of the embodiments described in the following (2) to (12) is also included.

(2)「 透明導電膜基板上に、電子輸送層を設けた第一電極、前記電子輸送層上に設けられた多孔質層、前記多孔質層上に設けられたペロブスカイト化合物層、前記ペロブスカイト化合物層上に設けられたホール輸送層、前記ホール輸送層上に第二電極を具備したペロブスカイト型太陽電池において、下記一般式(1)にて表されるペロブスカイト化合物が、ハロゲン化アルキルアミン、金属ハロゲン化物を有機溶剤中に含む溶液の前記多孔質層上へのスプレーにて形成されたものであることを特徴とするペロブスカイト型太陽電池。
XαYβMγ ・・・一般式(1)
(式中、Xはハロゲン原子、Yはアルキルアミン化合物、Mは金属を含み、α:β:γの比率が3:1:1であり、β及びγは1より大きい整数を表す。)。」
(3)「 前記ペロブスカイト化合物層が、前記一般式(1)におけるXがヨウ素からなるペロブスカイト層の上に、Xがヨウ素と他のハロゲン原子の混合からなるペロブスカイト層を積層されていることを特徴とする前記(2)に記載のペロブスカイト型太陽電池。」
(4)「 前記一般式におけるMが、少なくとも鉛を含有することを特徴とする前記(2)又は(3)に記載のペロブスカイト型太陽電池。」
(5)「 前記一般式におけるMが鉛と、インジウム、アンチモン、スズのいずれか1種類とを含有することを特徴とする前記(2)乃至(4)のいずれかに記載のペロブスカイト型太陽電池。」
(6)「 前記一般式(1)におけるYのハロゲン化アルキルアミンが、ハロゲン化メチルアミン、ハロゲン化ホルムアミジンの何れかであることを特徴とする前記(2)乃至(5)のいずれかに記載のペロブスカイト型太陽電池。」
(7)「 前記多孔質層が、金属酸化物を含むことを特徴とする前記(2)乃至(6)のいずれかに記載のペロブスカイト型太陽電池。」
(8)「 前記金属酸化物が酸化チタンであることを特徴とする前記(2)乃至(7)のいずれかに記載のペロブスカイト型太陽電池。」
(9)「 前記電子輸送層が少なくとも酸化チタン、酸化ニオブ、酸化イットリウムの少なくとも1種類を含むことを特徴とする前記(2)乃至(8)のいずれかに記載のペロブスカイト型太陽電池。」
(10)「 前記ホール輸送層が、酸化剤を含有することを特徴とする前記(2)乃至(9)のいずれかに記載のペロブスカイト型太陽電池。」
以下の詳細かつ具体的な説明から理解されるように、本発明はさらに、つぎの(11)〜(12)に記載される態様の「ペロブスカイト型太陽電池」をも包含する。
(11)「 前記酸化剤が、Co錯体化合物であることを特徴とする前記(2)乃至(10)のいずれかに記載のペロブスカイト型太陽電池。」
(12)「 前記Co錯体化合物が、3価のCo錯体であることを特徴とする前記(2)乃至(11)のいずれかに記載のペロブスカイト型太陽電池。」
(2) “A first electrode provided with an electron transport layer on a transparent conductive film substrate, a porous layer provided on the electron transport layer, a perovskite compound layer provided on the porous layer, and the perovskite compound In the perovskite solar cell having a hole transport layer provided on the layer and a second electrode on the hole transport layer, the perovskite compound represented by the following general formula (1) is a halogenated alkylamine, a metal halogen, A perovskite solar cell, which is formed by spraying a solution containing a chemical compound in an organic solvent onto the porous layer.
XαYβMγ General formula (1)
(In the formula, X is a halogen atom, Y is an alkylamine compound, M contains a metal, the ratio of α: β: γ is 3: 1: 1, and β and γ represent integers greater than 1.). "
(3) The perovskite compound layer is characterized in that a perovskite layer in which X is a mixture of iodine and other halogen atoms is laminated on the perovskite layer in which X in the general formula (1) is iodine. The perovskite solar cell according to (2) above. "
(4) “Perovskite solar cell according to (2) or (3) above, wherein M in the general formula contains at least lead.”
(5) The perovskite solar cell according to any one of (2) to (4), wherein M in the general formula contains lead and any one of indium, antimony, and tin. . "
(6) In any one of the above (2) to (5), the halogenated alkylamine of Y in the general formula (1) is a halogenated methylamine or a halogenated formamidine. The perovskite solar cell described. "
(7) “The perovskite solar cell according to any one of (2) to (6), wherein the porous layer includes a metal oxide.”
(8) The perovskite solar cell according to any one of (2) to (7), wherein the metal oxide is titanium oxide.
(9) The perovskite solar cell according to any one of (2) to (8), wherein the electron transport layer includes at least one of titanium oxide, niobium oxide, and yttrium oxide.
(10) The perovskite solar cell according to any one of (2) to (9), wherein the hole transport layer contains an oxidizing agent.
As will be understood from the following detailed and specific description, the present invention further includes “perovskite solar cells” according to the embodiments described in the following (11) to (12).
(11) The perovskite solar cell according to any one of (2) to (10), wherein the oxidizing agent is a Co complex compound.
(12) The perovskite solar cell according to any one of (2) to (11), wherein the Co complex compound is a trivalent Co complex.

以下、本発明を詳細に説明する。
ペロブスカイト型太陽電池の構成について図1に基づいて説明する。
なお、図1はペロブスカイト型太陽電池の断面図である。
図1に示す態様においては、基板1上に第一の電極2(電子集電電極と称する)が設けられ、電子輸送層3、粒状の多孔質層4が順次設けられている。次いでペロブスカイト化合物層5、ホール輸送層6と第二の電極7(ホール集電電極)からなる構成をとっている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The configuration of the perovskite solar cell will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a perovskite solar cell.
In the embodiment shown in FIG. 1, a first electrode 2 (referred to as an electron collector electrode) is provided on a substrate 1, and an electron transport layer 3 and a granular porous layer 4 are sequentially provided. Subsequently, the structure which consists of the perovskite compound layer 5, the hole transport layer 6, and the 2nd electrode 7 (hole current collection electrode) is taken.

<基板>
本発明で用いられる基板1は、一定の硬性を維持する必要があり、基板1として用いられるものとしては、ガラス、透明プラスチック板、透明プラスチック膜、無機物透明結晶体等が挙げられる。
<Board>
The substrate 1 used in the present invention needs to maintain a certain hardness, and examples of the substrate 1 that can be used include glass, a transparent plastic plate, a transparent plastic film, and an inorganic transparent crystal.

<電子集電電極>
本発明で用いられる電極2(以下、電子集電電極と称する)は、基板1の上に設ける。電子集電電極2としては、可視光に対して透明な導電性物質や金属で構成されるものであり、通常の光電変換素子、あるいは液晶パネル等に用いられる公知のものを使用できる。例えば、インジウム・スズ酸化物(以下、ITOと称する)、フッ素ドープ酸化スズ(以下、FTOと称する)、アンチモンドープ酸化スズ(以下、ATOと称する)、インジウム・亜鉛酸化物、ニオブ・チタン酸化物、グラフェン、金、銀、Pt、Ti、Crなどの金属が挙げられ、これらが単独あるいは複数積層されていてもよい。電子集電電極の厚さは5nm〜100μmが好ましく、50nm〜10μmが更に好ましい。
また、金属リード線等を用いてもよい。
金属リード線の材質はアルミニウム、銅、銀、金、白金、ニッケル等の金属が挙げられる。金属リード線は、基板に蒸着、スパッタリング、圧着等で設置し、その上にITOやFTOを設ける方法が挙げられる。
<Electronic current collecting electrode>
An electrode 2 (hereinafter referred to as an electron collecting electrode) used in the present invention is provided on a substrate 1. The electron current collecting electrode 2 is made of a conductive material or metal that is transparent to visible light, and a known one that is used for a normal photoelectric conversion element, a liquid crystal panel, or the like can be used. For example, indium tin oxide (hereinafter referred to as ITO), fluorine doped tin oxide (hereinafter referred to as FTO), antimony doped tin oxide (hereinafter referred to as ATO), indium zinc oxide, niobium titanium oxide , Graphene, gold, silver, Pt, Ti, Cr, and the like, and these may be used alone or in combination. The thickness of the electron collector electrode is preferably 5 nm to 100 μm, more preferably 50 nm to 10 μm.
Further, a metal lead wire or the like may be used.
Examples of the material of the metal lead wire include metals such as aluminum, copper, silver, gold, platinum, and nickel. For example, the metal lead wire may be provided on the substrate by vapor deposition, sputtering, pressure bonding, or the like, and ITO or FTO may be provided thereon.

<電子輸送層>
本発明の色素増感太陽電池は、上記の電子集電電極2上に、半導体からなる電子輸送層3を形成する。この電子輸送層3の膜厚に制限はないが、10nm〜1μmが好ましく、20nm〜700nmがより好ましい。なお、電子輸送層3は緻密である必要があるが、「緻密」さとは、多孔質層4中の微粒子の充填密度より高密度で電子輸送性化合物が膜を形成していることを意味する。
<Electron transport layer>
In the dye-sensitized solar cell of the present invention, the electron transport layer 3 made of a semiconductor is formed on the electron collecting electrode 2. Although there is no restriction | limiting in the film thickness of this electron carrying layer 3, 10 nm-1 micrometer are preferable and 20 nm-700 nm are more preferable. The electron transport layer 3 needs to be dense, but “dense” means that the electron transport compound forms a film at a higher density than the packing density of the fine particles in the porous layer 4. .

電子輸送層3に用いられるものは、電子輸送性の半導体が好ましく、具体的には、シリコン、ゲルマニウムのような単体半導体、あるいは金属のカルコゲニドに代表される化合物半導体、またはペロブスカイト構造を有する化合物等を挙げることができる。
金属のカルコゲニドとしてはチタン、スズ、亜鉛、鉄、タングステン、ジルコニウム、ハフニウム、ストロンチウム、インジウム、セリウム、イットリウム、ランタン、アルミニウム、マグネシウム、バナジウム、ニオブ、あるいはタンタルの酸化物、カドミウム、亜鉛、鉛、銀、アンチモン、ビスマスの硫化物、カドミウム、鉛のセレン化物、カドミウムのテルル化物等が挙げられる。
What is used for the electron transport layer 3 is preferably an electron transporting semiconductor, specifically, a single semiconductor such as silicon or germanium, a compound semiconductor typified by a metal chalcogenide, or a compound having a perovskite structure. Can be mentioned.
Metal chalcogenides include titanium, tin, zinc, iron, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium, lanthanum, aluminum, magnesium, vanadium, niobium, or tantalum oxide, cadmium, zinc, lead, silver Antimony, bismuth sulfide, cadmium, lead selenide, cadmium telluride and the like.

他の化合物半導体としては亜鉛、ガリウム、インジウム、カドミウム、等のリン化物、ガリウム砒素、銅−インジウム−セレン化物、銅−インジウム−硫化物等が好ましい。また、ペロブスカイト構造を有する化合物としては、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ナトリウム、チタン酸バリウム、ニオブ酸カリウム等が好ましい。
これらの中でも酸化物が好ましく、特に酸化亜鉛、酸化スズ、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ニオブ、酸化イットリウム、チタン酸バリウムが好ましく、単独、あるいは2種以上の混合で使用しても構わない。これらの酸化物の結晶型は特に限定されるものではなく、単結晶でも多結晶でも、あるいは非晶質でも構わない。
Other compound semiconductors are preferably phosphides such as zinc, gallium, indium, cadmium, gallium arsenide, copper-indium-selenide, copper-indium-sulfide, and the like. As the compound having a perovskite structure, strontium titanate, calcium titanate, sodium titanate, barium titanate, potassium niobate and the like are preferable.
Among these, oxides are preferable, and zinc oxide, tin oxide, titanium oxide, aluminum oxide, niobium oxide, yttrium oxide, and barium titanate are particularly preferable, and they may be used alone or in combination of two or more. The crystal type of these oxides is not particularly limited, and may be single crystal, polycrystal, or amorphous.

電子輸送層3の作製方法としては、作製方法には特に制限は無く、真空中で薄膜を形成する方法や湿式製膜法が挙げられる。
真空製膜としては、スパッタリング法、パルスレーザーデポジッション法(PLD法)、イオンビームスパッタ法、イオンアシスト法、イオンプレーティング法、真空蒸着法、アトミックレイヤーデポジッション法(ALD法)、化学気相成長法(CVD法)等が挙げられる。湿式製膜法としては、ゾル−ゲル法による薄膜の作製が挙げられる。ゾル−ゲル法では溶液から出発し、加水分解や重合・縮合等の化学反応を経てゲルを作製し、その後加熱処理によって緻密化を促進させる方法である。このゾル−ゲル法を用いた場合、塗布方法は特に制限はなく、公知の方法に従って行うことができる。例えば、ディップ法、スプレー法、ワイヤーバー法、スピンコート法、ローラーコート法、ブレードコート法、グラビアコート法、また、湿式印刷方法として、凸版、オフセット、グラビア、凹版、ゴム版、スクリーン印刷等様々な方法を用いることができる。ゾル溶液を塗布した後の加熱処理は80℃以上が好ましく、100℃以上がより好ましい。
The method for producing the electron transport layer 3 is not particularly limited, and examples thereof include a method of forming a thin film in a vacuum and a wet film forming method.
Vacuum deposition includes sputtering, pulsed laser deposition (PLD), ion beam sputtering, ion assist, ion plating, vacuum deposition, atomic layer deposition (ALD), chemical vapor Examples include a growth method (CVD method). Examples of the wet film forming method include production of a thin film by a sol-gel method. In the sol-gel method, a gel is prepared by starting from a solution and undergoing a chemical reaction such as hydrolysis, polymerization or condensation, and then densification is promoted by heat treatment. When this sol-gel method is used, the coating method is not particularly limited and can be performed according to a known method. For example, dip method, spray method, wire bar method, spin coating method, roller coating method, blade coating method, gravure coating method, and wet printing methods such as relief printing, offset, gravure, intaglio printing, rubber printing, screen printing, etc. Can be used. The heat treatment after applying the sol solution is preferably 80 ° C. or higher, and more preferably 100 ° C. or higher.

<多孔質層>
多孔質層4は、単層であっても多層であってもよい。多層の場合、粒径の異なる半導体微粒子の分散液を多層塗布することも、種類の異なる半導体や、樹脂、添加剤の組成が異なる塗布層を多層塗布することもできる。一度の塗布で膜厚が不足する場合には、多層塗布は有効な手段である。多孔質層の膜厚は30〜1000nmが好ましく、100〜600nmがより好ましい。
<Porous layer>
The porous layer 4 may be a single layer or a multilayer. In the case of multiple layers, a dispersion of semiconductor fine particles having different particle diameters can be applied in multiple layers, or different types of semiconductors, and application layers having different compositions of resins and additives can be applied in multiple layers. Multi-layer coating is an effective means when the film thickness is insufficient with a single coating. The thickness of the porous layer is preferably 30 to 1000 nm, and more preferably 100 to 600 nm.

多孔質層4に用いられる微粒子としては特に限定されるものではなく、公知のものを使用することができる。
具体的には、シリコン、ゲルマニウムのような単体半導体、あるいは金属のカルコゲニドに代表される化合物半導体、またはペロブスカイト構造を有する化合物等を挙げることができる。
金属のカルコゲニドとしてはチタン、スズ、亜鉛、鉄、タングステン、ジルコニウム、ハフニウム、ストロンチウム、インジウム、セリウム、イットリウム、ランタン、アルミニウム、マグネシウム、バナジウム、ニオブ、あるいはタンタルの酸化物、カドミウム、亜鉛、鉛、銀、アンチモン、ビスマスの硫化物、カドミウム、鉛のセレン化物、カドミウムのテルル化物等が挙げられる。
The fine particles used for the porous layer 4 are not particularly limited, and known ones can be used.
Specifically, a single semiconductor such as silicon or germanium, a compound semiconductor typified by a metal chalcogenide, a compound having a perovskite structure, or the like can be given.
Metal chalcogenides include titanium, tin, zinc, iron, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium, lanthanum, aluminum, magnesium, vanadium, niobium, or tantalum oxide, cadmium, zinc, lead, silver Antimony, bismuth sulfide, cadmium, lead selenide, cadmium telluride and the like.

他の化合物半導体としては亜鉛、ガリウム、インジウム、カドミウム、等のリン化物、ガリウム砒素、銅−インジウム−セレン化物、銅−インジウム−硫化物等が好ましい。また、ペロブスカイト構造を有する化合物としては、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ナトリウム、チタン酸バリウム、ニオブ酸カリウム等が好ましい。
これらの中でも酸化物が好ましく、特に酸化亜鉛、酸化スズ、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ニオブ、酸化イットリウム、チタン酸バリウムが好ましく、単独、あるいは2種以上の混合で使用しても構わない。これらの酸化物の結晶型は特に限定されるものではなく、単結晶でも多結晶でも、あるいは非晶質でも構わない。
Other compound semiconductors are preferably phosphides such as zinc, gallium, indium, cadmium, gallium arsenide, copper-indium-selenide, copper-indium-sulfide, and the like. As the compound having a perovskite structure, strontium titanate, calcium titanate, sodium titanate, barium titanate, potassium niobate and the like are preferable.
Among these, oxides are preferable, and zinc oxide, tin oxide, titanium oxide, aluminum oxide, niobium oxide, yttrium oxide, and barium titanate are particularly preferable, and they may be used alone or in combination of two or more. The crystal type of these oxides is not particularly limited, and may be single crystal, polycrystal, or amorphous.

酸化物微粒子のサイズに特に制限はないが、一次粒子の平均粒径は1〜100nmが好ましく、10〜50nmがより好ましい。また、より大きい平均粒径の酸化物微粒子を混合あるいは積層して入射光を散乱させる効果により、効率を向上させることも可能である。この場合の酸化物の平均粒径は50〜500nmが好ましい。   Although there is no restriction | limiting in particular in the size of an oxide fine particle, 1-100 nm is preferable and, as for the average particle diameter of a primary particle, 10-50 nm is more preferable. Further, the efficiency can be improved by the effect of scattering incident light by mixing or laminating oxide fine particles having a larger average particle diameter. In this case, the average particle size of the oxide is preferably 50 to 500 nm.

多孔質層4の作製方法としては、浸漬法、スピンコート法、スプレー法、ディップ法、ローラ法、エアーナイフ法等を用いることができる。また、二酸化炭素などを用いた超臨界流体中で析出させても構わない。   As a method for producing the porous layer 4, an immersion method, a spin coating method, a spray method, a dipping method, a roller method, an air knife method, or the like can be used. Further, it may be deposited in a supercritical fluid using carbon dioxide or the like.

酸化物微粒子を機械的粉砕、あるいはミルを使用して分散液を作製する場合、少なくとも酸化物微粒子単独、あるいは酸化物微粒子と樹脂の混合物を水あるいは有機溶剤に分散して形成される。
この時に使用される樹脂としては、スチレン、酢酸ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等によるビニル化合物の重合体や共重合体、シリコン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリエステル樹脂、セルロースエステル樹脂、セルロースエーテル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。
When the oxide fine particles are mechanically pulverized or a dispersion is prepared using a mill, the dispersion is formed by dispersing at least the oxide fine particles alone or a mixture of the oxide fine particles and the resin in water or an organic solvent.
As the resin used at this time, polymers and copolymers of vinyl compounds such as styrene, vinyl acetate, acrylic acid ester, methacrylic acid ester, silicon resin, phenoxy resin, polysulfone resin, polyvinyl butyral resin, polyvinyl formal resin, Examples include polyester resin, cellulose ester resin, cellulose ether resin, urethane resin, phenol resin, epoxy resin, polycarbonate resin, polyarylate resin, polyamide resin, polyimide resin, and the like.

酸化物微粒子を分散する溶媒としては、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、α−テルピネオール等のアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、あるいはメチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、ギ酸エチル、酢酸エチル、あるいは酢酸n−ブチル等のエステル系溶媒、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、あるいはジオキサン等のエーテル系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、あるいはN−メチル−2−ピロリドン等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、ブロモホルム、ヨウ化メチル、ジクロロエタン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、フルオロベンゼン、ブロモベンゼン、ヨードベンゼン、あるいは1−クロロナフタレン等のハロゲン化炭化水素系溶媒、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−オクタン、1,5−ヘキサジエン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘキサジエン、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、エチルベンゼン、あるいはクメン等の炭化水素系溶媒を挙げることができる。これらは単独、あるいは2種以上の混合溶媒として用いることができる。   Solvents for dispersing the oxide fine particles include water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, alcohol solvents such as α-terpineol, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, or methyl isobutyl ketone, ethyl formate, ethyl acetate, or acetic acid. Ester solvents such as n-butyl, ether solvents such as diethyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane, or dioxane, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, or N-methyl-2-pyrrolidone Amido solvents, dichloromethane, chloroform, bromoform, methyl iodide, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, fluorobenzene, bromo Halogenated hydrocarbon solvents such as benzene, iodobenzene or 1-chloronaphthalene, n-pentane, n-hexane, n-octane, 1,5-hexadiene, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexadiene, benzene, toluene, o Examples thereof include hydrocarbon solvents such as xylene, m-xylene, p-xylene, ethylbenzene, and cumene. These can be used alone or as a mixed solvent of two or more.

酸化物微粒子の分散液、あるいはゾル−ゲル法等によって得られた酸化物微粒子のペーストは、粒子の再凝集を防ぐため、塩酸、硝酸、酢酸等の酸、ポリオキシエチレン(10)オクチルフェニルエーテル等の界面活性剤、アセチルアセトン、2−アミノエタノール、エチレンジアミン等のキレート化剤等を添加することができる。また、製膜性を向上させる目的で増粘剤を添加することも有効な手段である。この時加える増粘剤としては、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール等の高分子、エチルセルロース等の増粘剤等が挙げられる。   In order to prevent re-aggregation of particles, an oxide fine particle paste obtained by a dispersion of oxide fine particles or a sol-gel method is used. Acids such as hydrochloric acid, nitric acid and acetic acid, polyoxyethylene (10) octylphenyl ether And the like, chelating agents such as acetylacetone, 2-aminoethanol, and ethylenediamine can be added. It is also an effective means to add a thickener for the purpose of improving the film forming property. Examples of the thickener added at this time include polymers such as polyethylene glycol and polyvinyl alcohol, and thickeners such as ethyl cellulose.

酸化物微粒子は、塗布した後に粒子同士を電子的にコンタクトさせ、膜強度の向上や基板との密着性を向上させるために焼成、マイクロ波照射、電子線照射、あるいはレーザー光照射を行なうことが好ましい。これらの処理は単独で行なってもあるいは二種類以上組み合わせて行なってもよい。
焼成する場合、焼成温度の範囲に特に制限はないが、温度を上げ過ぎると基板の抵抗が高くなったり、溶融することもあるため、30〜700℃が好ましく、100〜600℃がより好ましい。また、焼成時間にも特に制限はないが、10分〜10時間が好ましい。また、四塩化チタンの水溶液や有機溶剤との混合溶液を用いた化学メッキや三塩化チタン水溶液を用いた電気化学的メッキ処理を行なってもよい。マイクロ波照射は、多孔質層4形成側から照射しても、基板1側から照射しても構わない。照射時間には特に制限がないが、1時間以内で行なうことが好ましい。
Oxide fine particles can be subjected to firing, microwave irradiation, electron beam irradiation, or laser beam irradiation in order to bring the particles into electronic contact with each other after coating and to improve film strength and adhesion to the substrate. preferable. These processes may be performed alone or in combination of two or more.
When firing, the range of the firing temperature is not particularly limited, but if the temperature is raised too much, the resistance of the substrate may be increased or the substrate may be melted, so 30 to 700 ° C is preferable, and 100 to 600 ° C is more preferable. Moreover, although there is no restriction | limiting in particular also in baking time, 10 minutes-10 hours are preferable. Alternatively, chemical plating using an aqueous solution of titanium tetrachloride or a mixed solution with an organic solvent, or electrochemical plating using an aqueous solution of titanium trichloride may be performed. The microwave irradiation may be performed from the porous layer 4 formation side or from the substrate 1 side. Although there is no restriction | limiting in particular in irradiation time, It is preferable to carry out within 1 hour.

直径が数十nmの酸化物微粒子を焼結等によって積層した膜は、多孔質状態を形成する。
このナノ多孔構造は、非常に高い表面積を持ち、その表面積はラフネスファクターを用いて表わすことができる。このラフネスファクターは、基板に塗布した酸化物微粒子の面積に対する多孔質内部の実面積を表わす数値である。従って、ラフネスファクターは大きいほど好ましいが、多孔質層4の膜厚との関係もあり、本発明においては20以上が好ましい。
A film in which oxide fine particles having a diameter of several tens of nm are stacked by sintering or the like forms a porous state.
This nanoporous structure has a very high surface area, which can be expressed using a roughness factor. This roughness factor is a numerical value representing the actual area inside the porous body relative to the area of the oxide fine particles applied to the substrate. Accordingly, the roughness factor is preferably as large as possible, but is also related to the film thickness of the porous layer 4 and is preferably 20 or more in the present invention.

<ペロブスカイト化合物>
本発明におけるペロブスカイト化合物は有機化合物と無機化合物の複合物質であり、ハロゲン化金属からなる層と有機カチオン分子が並んだ層が交互に積層した層状ペロブスカイト型構造を示すことが好ましく、以下の一般式(1)にて表わされる。
XαYβMγ ・・・一般式(1)
上記一般式において、Xはハロゲン原子、Yはアルキルアミン化合物、Mは鉛とアンチモンの混合物を表し、α:β:γの比率が3:1:1であり、β及びγは1より大きい整数を表わす。
具体的には、Xは塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン原子を挙げることができ、これらは単独または混合物として用いることができる。Yはメチルアミン、エチルアミン、n−ブチルアミン、ホルムアミジン等のアルキルアミン化合物を挙げることができる。Mは鉛、インジウム、アンチモン、スズ、銅、ビスマス等の金属を示す。
<Perovskite compounds>
The perovskite compound in the present invention is a composite material of an organic compound and an inorganic compound, and preferably has a layered perovskite structure in which a layer made of a metal halide and a layer in which organic cation molecules are arranged are alternately stacked. It is represented by (1).
XαYβMγ General formula (1)
In the above general formula, X represents a halogen atom, Y represents an alkylamine compound, M represents a mixture of lead and antimony, the ratio of α: β: γ is 3: 1: 1, and β and γ are integers greater than 1. Represents.
Specifically, X can include halogen atoms such as chlorine, bromine and iodine, and these can be used alone or as a mixture. Examples of Y include alkylamine compounds such as methylamine, ethylamine, n-butylamine and formamidine. M represents a metal such as lead, indium, antimony, tin, copper, or bismuth.

本発明におけるペロブスカイト化合物は、ハロゲン化金属とハロゲン化アルキルアミンを溶媒に溶解あるいは分散した溶液を多孔質層4上に塗布、乾燥することで形成する一段階析出法、あるいはハロゲン化金属を溶解あるいは分散した溶媒を多孔質層4上に塗布、乾燥した後、ハロゲン化アルキルアミンを溶媒に溶解した溶液中に浸してペロブスカイト化合物を形成する二段階析出法の何れを用いても構わないが、特に二段階析出法が好ましい。   The perovskite compound in the present invention is a one-step precipitation method in which a solution in which a metal halide and a halogenated alkylamine are dissolved or dispersed in a solvent is applied on the porous layer 4 and dried, or a metal halide is dissolved or dissolved. Any of the two-stage precipitation methods in which the dispersed solvent is applied onto the porous layer 4 and dried, and then immersed in a solution in which the halogenated alkylamine is dissolved in the solvent to form the perovskite compound may be used. A two-stage precipitation method is preferred.

ペロブスカイト化合物を多孔質層4上に塗布する方法としてはスプレー製膜を用いる。スプレーとは、圧縮した空気、または高圧ガスにより圧力を加えた液体を、ノズルの細い穴から急激に噴出させることによって、液体の微粒子が飛散し、この液滴を目的の基材に吹き付ける手法である。二段階析出法の場合、ハロゲン化金属をスプレーによって形成した後、ハロゲン化アルキルアミン溶液を接触させる方法としては、浸漬法、スピンコート法、スプレー法、ディップ法、ローラ法、エアーナイフ法等の既存の方法を用いることができる。また、二酸化炭素などを用いた超臨界流体中で析出させても構わない。   As a method for applying the perovskite compound onto the porous layer 4, spray film formation is used. Spraying is a technique in which fine particles of liquid are scattered by spraying compressed liquid or liquid pressurized with high-pressure gas from a narrow hole in the nozzle and spraying these droplets onto the target substrate. is there. In the case of the two-step precipitation method, after forming the metal halide by spraying, the method of contacting the halogenated alkylamine solution includes dipping method, spin coating method, spray method, dipping method, roller method, air knife method, etc. Existing methods can be used. Further, it may be deposited in a supercritical fluid using carbon dioxide or the like.

従来のように、動的な塗工層形成法、例えば典型的にはスピンコート、で積層すると下地を溶かしてしまうため、本当に欲しいデバイスが作製できない。これに対して本発明は、有機無機ペロブスカイト化合物層を、その結晶配列を乱すことなく如何に積層するか、を1つの技術的目途として、静的な塗工層形成法、例えばスプレー法を採用することにより、下地を溶かすことなく、積層することが可能なため、性能が向上したと推測している。加えて、各種の静的な塗工層形成法のうちでも特にスプレー法であれば、溶液が着地した瞬間に蒸発する制御も可能なため、下地を溶かすことなく、積層することが可能なため、性能が向上したと推測している。   As in the prior art, if a layer is formed by a dynamic coating layer forming method such as typically spin coating, the substrate is melted, and thus a device that is really desired cannot be produced. On the other hand, the present invention adopts a static coating layer forming method, for example, a spray method, as one technical aim of how to laminate the organic / inorganic perovskite compound layer without disturbing its crystal arrangement. By doing so, it is presumed that the performance has been improved because it is possible to laminate without melting the base. In addition, among the various static coating layer forming methods, the spray method can be used to control the evaporation of the solution as soon as it lands. , I guess that the performance has improved.

先に、背景技術の箇所でも説明したように、本発明で対象とする有機無機ペロブスカイト化合物は、有機溶剤に対して不安定であることを知得し、したがって本発明では、有機無機ペロブスカイト化合物層の形成過程中(例えば塗工中及び溶剤の除去中)、被塗工物に振動や遠心力を与えないことを技術的要諦の1つとしている。   As described above in the background art section, it was found that the organic / inorganic perovskite compound targeted by the present invention is unstable with respect to an organic solvent. Therefore, in the present invention, the organic / inorganic perovskite compound layer One of the technical points is to prevent vibration or centrifugal force from being applied to the object to be coated during the formation process (for example, during coating and removal of the solvent).

すなわち図2に示されるように、該有機無機ペロブスカイト化合物結晶は、概略、2つのピラミッドを、底面が共有されるように貼り合わせた形のハロゲン化鉛の8面体が、アルキルアミン部位を頂点とする立方体の殻中に埋め込まれた形のもの(但し6個のハロゲン原子は、殻部分の立方体の6面と、内部の8面体の頂稜部との共有)であって、その殻部分(有機部位)が溶剤に対して不安定なため、この殻部分は損傷を受け易い。そして、該ペロブスカイト結晶における電荷輸送には方向性がある(前記の内部8面体の2つの錐状頂部方向に直交する図2中の矢印方向、つまり(結晶の110方向)が電荷輸送方向)であるので、ペロブスカイト結晶の殻部分が損傷を受ければ、隣接する結晶への電荷輸送に支障を受けることになる。が本発明においては、結果的にこのような事態を回避することができたものと推定している。   That is, as shown in FIG. 2, the organic / inorganic perovskite compound crystal is roughly composed of an octahedron of lead halide in which two pyramids are bonded so that the bottom surface is shared, with the alkylamine moiety as the apex. Embedded in the shell of the cube (however, the six halogen atoms are shared by the six faces of the cube of the shell and the top ridge of the inner octahedron), and the shell ( Since the organic part) is unstable with respect to the solvent, the shell part is easily damaged. The charge transport in the perovskite crystal is directional (in the direction of the arrow in FIG. 2 orthogonal to the two cone-shaped top directions of the internal octahedron, that is, (the 110 direction of the crystal) is the charge transport direction). Therefore, if the shell portion of the perovskite crystal is damaged, the charge transport to the adjacent crystal is hindered. However, in the present invention, it is presumed that such a situation could be avoided as a result.

また、多孔質層4上にペロブスカイト化合物に増感色素を混合、あるいはペロブスカイト化合物を形成した後で、増感色素を吸着させても構わない。増感色素は使用される励起光により光励起される化合物であれば特に限定されないが、具体的には以下の化合物が挙げられる。
特表平7−500630号公報、特開平10−233238号公報、特開2000−26487号公報、特開2000−323191号公報、特開2001−59062号公報等に記載の金属錯体化合物、特開平10−93118号公報、特開2002−164089号公報、特開2004−95450号公報、J.Phys.Chem.C,7224,Vol.111(2007)等に記載のクマリン化合物、同特開2004−95450号公報、Chem.Commun.,4887(2007)等に記載のポリエン化合物、特開2003−264010号公報、特開2004−63274号公報、特開2004−115636号公報、特開2004−200068号、特開2004−235052号公報、J.Am.Chem.Soc.,12218,Vol.126(2004)、Chem.Commun.,3036(2003)、Angew.Chem.Int.Ed.,1923,Vol.47(2008)等に記載のインドリン化合物、J.Am.Chem.Soc.,16701,Vol.128(2006)、J.Am.Chem.Soc.,14256,Vol.128(2006)等に記載のチオフェン化合物、特開平11−86916号公報、特開平11−214730号公報、特開2000−106224号公報、特開2001−76773号公報、特開2003−7359号公報等に記載のシアニン色素、特開平11−214731号公報、特開平11−238905号公報、特開2001−52766号公報、特開2001−76775号公報、特開2003−7360号等に記載メロシアニン色素、特開平10−92477号公報、特開平11−273754号公報、特開平11−273755号公報、特開2003−31273号等に記載の9−アリールキサンテン化合物、特開平10−93118号公報、特開2003−31273号等に記載のトリアリールメタン化合物、特開平9−199744号公報、特開平10−233238号公報、特開平11−204821号公報、特開平11−265738号、J.Phys.Chem.,2342,Vol.91(1987)、J.Phys.Chem.B,6272,Vol.97(1993)、Electroanal.Chem.,31,Vol.537(2002)、特開2006−032260号公報、J.Porphyrins Phthalocyanines,230,Vol.3(1999)、Angew.Chem.Int.Ed.,373,Vol.46(2007)、Langmuir,5436,Vol.24(2008)等に記載のフタロシアニン化合物、ポルフィリン化合物等を挙げることができる。
特にこの中で、金属錯体化合物、インドリン化合物、チオフェン化合物、ポルフィリン化合物を用いることが好ましい。
Further, after the sensitizing dye is mixed with the perovskite compound on the porous layer 4 or the perovskite compound is formed, the sensitizing dye may be adsorbed. The sensitizing dye is not particularly limited as long as it is a compound that is photoexcited by the excitation light used, and specific examples thereof include the following compounds.
The metal complex compounds described in JP 7-500630 A, JP 10-233238 A, JP 2000-26487 A, JP 2000-323191 A, JP 2001-59062 A, etc. 10-93118, JP-A No. 2002-164089, JP-A No. 2004-95450, J. Pat. Phys. Chem. C, 7224, Vol. 111 (2007), etc., JP-A-2004-95450, Chem. Commun. , 4887 (2007), etc., JP-A No. 2003-264010, JP-A No. 2004-63274, JP-A No. 2004-115636, JP-A No. 2004-200068, JP-A No. 2004-235052. J. et al. Am. Chem. Soc. , 12218, Vol. 126 (2004), Chem. Commun. , 3036 (2003), Angew. Chem. Int. Ed. , 1923, Vol. 47 (2008), etc .; Am. Chem. Soc. 16701, Vol. 128 (2006), J.M. Am. Chem. Soc. , 14256, Vol. 128 (2006), JP-A-11-86916, JP-A-11-214730, JP-A-2000-106224, JP-A-2001-76773, JP-A-2003-7359. And the merocyanine dyes described in JP-A-11-214731, JP-A-11-238905, JP-A-2001-52766, JP-A-2001-76775, JP-A-2003-7360, etc. 9-arylxanthene compounds described in JP-A-10-92477, JP-A-11-273754, JP-A-11-273755, JP-A-2003-3273, etc., JP-A-10-93118, Triarylmethane compounds described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-31273, JP-A-9- 99744, JP-A No. 10-233238, JP-A No. 11-204821, JP-A No. 11-265738, J. Phys. Chem. , 2342, Vol. 91 (1987), J. MoI. Phys. Chem. B, 6272, Vol. 97 (1993), Electroanaly. Chem. , 31, Vol. 537 (2002), JP-A-2006-032260, J. Pat. Porphyrins Phthalocyanines, 230, Vol. 3 (1999), Angew. Chem. Int. Ed. , 373, Vol. 46 (2007), Langmuir, 5436, Vol. 24 (2008) etc., and the phthalocyanine compound, porphyrin compound, etc. can be mentioned.
Among these, it is particularly preferable to use a metal complex compound, an indoline compound, a thiophene compound, or a porphyrin compound.

<ホール輸送層>
ホール輸送層6は、液体電解液、固体のホール輸送性化合物の何れであっても構わないが、特に固体のホール輸送性化合物を用いることが好ましい。
<Hole transport layer>
The hole transport layer 6 may be either a liquid electrolyte or a solid hole transport compound, but it is particularly preferable to use a solid hole transport compound.

液体電解液の場合には電解質、溶媒及び添加物を含むことが好ましい。
電解質は、好ましくは、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化セシウム若しくはヨウ化カルシウム等の金属ヨウ化物−ヨウ素の組み合わせ、テトラアルキルアンモニウムヨ−ダイド、ピリジニウムヨーダイド若しくはイミダゾリウムヨーダイド等の4級アンモニウム化合物のヨウ素塩−ヨウ素の組み合わせ、臭化リチウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化セシウム若しくは臭化カルシウム等の金属臭化物−臭素の組み合わせ、テトラアルキルアンモニウムブロマイド若しくはピリジニウムブロマイド等の4級アンモニウム化合物の臭素塩−臭素の組み合わせ、フェロシアン酸塩−フェリシアン酸塩若しくはフェロセン−フェリシニウムイオン等の金属錯体、ポリ硫化ナトリウム若しくはアルキルチオール−アルキルジスルフィド等のイオウ化合物、ビオロゲン色素、ヒドロキノン−キノン若しくはコバルト等の金属錯体又はニトロキシドラジカル化合物等が用いられる。
In the case of a liquid electrolyte, it is preferable to include an electrolyte, a solvent and an additive.
The electrolyte is preferably a metal iodide-iodine combination such as lithium iodide, sodium iodide, potassium iodide, cesium iodide or calcium iodide, tetraalkylammonium iodide, pyridinium iodide or imidazolium iodide. Iodine salts of quaternary ammonium compounds such as iodine-iodine combinations, metal bromides such as lithium bromide, sodium bromide, potassium bromide, cesium bromide or calcium bromide-bromine combinations, tetraalkylammonium bromides or pyridinium bromides, etc. Bromine salt-bromine combinations of quaternary ammonium compounds, metal complexes such as ferrocyanate-ferricyanate or ferrocene-ferricinium ion, sodium polysulfide or alkylthiol-al Sulfur compounds such as disulphide, viologen dye, hydroquinone - quinones or metal complex or nitroxide radical compounds such as cobalt or the like is used.

なお、電解質は、単独の組み合わせであっても混合であっても良い。また、電解質としてイミダゾリニウムヨーダイド等のイオン液体を用いた場合は、特に溶媒を用いなくても良い。
電解液における電解質濃度は、0.05〜20Mが好ましく、0.1〜15Mが更に好ましい。
The electrolyte may be a single combination or a mixture. Further, when an ionic liquid such as imidazolinium iodide is used as the electrolyte, a solvent is not particularly required.
The electrolyte concentration in the electrolytic solution is preferably 0.05 to 20M, and more preferably 0.1 to 15M.

電解液に用いる溶媒は、エチレンカーボネート若しくはプロピレンカーボネート等のカーボネート系溶媒、3−メチル−2−オキサゾリジノン等の複素環化合物、ジオキサン、ジエチルエーテル若しくはエチレングリコールジアルキルエーテル等のエーテル系溶媒、メタノール、エタノール若しくはポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル等のアルコール系溶媒、アセトニトリル若しくはベンゾニトリル等のニトリル系溶媒又はジメチルスルホキシド若しくはスルホラン等の非プロトン性極性溶媒等が好ましい。また、t−ブチルピリジン、2−ピコリン、2,6−ルチジン等の塩基性化合物を併用しても良い。   Solvents used for the electrolyte include carbonate solvents such as ethylene carbonate or propylene carbonate, heterocyclic compounds such as 3-methyl-2-oxazolidinone, ether solvents such as dioxane, diethyl ether or ethylene glycol dialkyl ether, methanol, ethanol or Alcohol solvents such as polypropylene glycol monoalkyl ether, nitrile solvents such as acetonitrile or benzonitrile, aprotic polar solvents such as dimethyl sulfoxide or sulfolane, and the like are preferable. Moreover, you may use together basic compounds, such as t-butyl pyridine, 2-picoline, and 2, 6- lutidine.

電解質は、ポリマー添加、オイルゲル化剤添加、多官能モノマー類を含む重合、ポリマーの架橋反応等の手法によりゲル化させることもできる。   The electrolyte can also be gelled by techniques such as polymer addition, oil gelling agent addition, polymerization including polyfunctional monomers, and polymer crosslinking reaction.

ポリマー添加によりゲル化させる場合の好ましいポリマーとしては、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン等を挙げることができる。   Preferable polymers for gelation by polymer addition include, for example, polyacrylonitrile and polyvinylidene fluoride.

オイルゲル化剤添加によりゲル化させる場合の好ましいゲル化剤としては、例えば、ジベンジルデン−D−ソルビトール、コレステロール誘導体、アミノ酸誘導体、トランス−(1R,2R)−1,2−シクロヘキサンジアミンのアルキルアミド誘導体、アルキル尿素誘導体、N−オクチル−D−グルコンアミドベンゾエート、双頭型アミノ酸誘導体、4級アンモニウム誘導体等を挙げることができる。   Preferred gelling agents for gelation by adding an oil gelling agent include, for example, dibenzylden-D-sorbitol, cholesterol derivatives, amino acid derivatives, alkylamide derivatives of trans- (1R, 2R) -1,2-cyclohexanediamine, Examples include alkylurea derivatives, N-octyl-D-gluconamidobenzoate, double-headed amino acid derivatives, quaternary ammonium derivatives, and the like.

多官能モノマーによって重合する場合の好ましいモノマーとしては、例えば、ジビニルベンゼン、エチレングルコールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート等を挙げることができる。   Preferred monomers for polymerization with a polyfunctional monomer include, for example, divinylbenzene, ethylene glycol dimethacrylate, ethylene glycol diacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, pentaerythritol triacrylate, trimethylolpropane triacrylate, and the like. Can be mentioned.

更に、アクリルアミド若しくはメチルアクリレート等のアクリル酸、α−アルキルアクリル酸から誘導されるエステル類やアミド類、マレイン酸ジメチル若しくはフマル酸ジエチル等のマレイン酸やフマル酸から誘導されるエステル類、ブタジエン若しくはシクロペンタジエン等のジエン類、スチレン、p−クロロスチレン若しくはスチレンスルホン酸ナトリウム等の芳香族ビニル化合物、ビニルエステル類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、含窒素複素環を有するビニル化合物、4級アンモニウム塩を有するビニル化合物、N−ビニルホルムアミド、ビニルスルホン酸、ビニリデンフルオライド、ビニルアルキルエーテル類又はN−フェニルマレイミド等の単官能モノマーを含有しても良い。モノマー全量に占める多官能モノマーは、0.5〜70質量%が好ましく、1.0〜50質量%がより好ましい。
上述のモノマーは、ラジカル重合によって重合することができる。ゲル電解質用モノマーは、加熱、光、電子線又は電気化学的にラジカル重合することができる。
Further, esters and amides derived from acrylic acid such as acrylamide or methyl acrylate, α-alkyl acrylic acid, esters derived from maleic acid or fumaric acid such as dimethyl maleate or diethyl fumarate, butadiene or cyclo Dienes such as pentadiene, aromatic vinyl compounds such as styrene, p-chlorostyrene or sodium styrenesulfonate, vinyl esters, acrylonitrile, methacrylonitrile, vinyl compounds having a nitrogen-containing heterocyclic ring, vinyl having a quaternary ammonium salt A monofunctional monomer such as a compound, N-vinylformamide, vinylsulfonic acid, vinylidene fluoride, vinyl alkyl ethers or N-phenylmaleimide may be contained. 0.5-70 mass% is preferable and the polyfunctional monomer which occupies for the monomer whole quantity has more preferable 1.0-50 mass%.
The above-mentioned monomers can be polymerized by radical polymerization. The monomer for gel electrolyte can be radically polymerized by heating, light, electron beam or electrochemical.

架橋高分子が加熱によって形成される場合に使用される重合開始剤は、2,2´−アゾビスイソブチロニトリル、2,2´−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)若しくはジメチル−2,2´−アゾビス(2−メチルプロピオネート)等のアゾ系開始剤又はベンゾイルパーオキシド等の過酸化物系開始剤等が好ましい。   The polymerization initiator used when the crosslinked polymer is formed by heating is 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) or dimethyl-2. An azo initiator such as 2,2′-azobis (2-methylpropionate) or a peroxide initiator such as benzoyl peroxide is preferable.

これらの重合開始剤の添加量は、モノマー総量に対して、0.01〜20質量%が好ましく、0.1〜10質量%がより好ましい。   The addition amount of these polymerization initiators is preferably 0.01 to 20% by mass and more preferably 0.1 to 10% by mass with respect to the total amount of monomers.

ポリマーの架橋反応により電解質をゲル化させる場合、架橋反応に必要な反応性基を含有するポリマー及び架橋剤を併用することが望ましい。   When the electrolyte is gelled by a polymer crosslinking reaction, it is desirable to use a polymer containing a reactive group necessary for the crosslinking reaction and a crosslinking agent in combination.

架橋可能な反応性基に好ましい例としては、ピリジン、イミダゾール、チアゾール、オキサゾール、トリアゾール、モルフォリン、ピペリジン、ピペラジン等の含窒素複素環を挙げることができる。好ましい架橋剤としては、例えば、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化アラルキル、スルホン酸エステル、酸無水物、酸クロリド、イソシアネート等の窒素原子に対して求電子反応可能な2官能以上の試薬を挙げることができる。   Preferable examples of the crosslinkable reactive group include nitrogen-containing heterocycles such as pyridine, imidazole, thiazole, oxazole, triazole, morpholine, piperidine, piperazine and the like. Preferred examples of the crosslinking agent include bifunctional or higher functional reagents capable of electrophilic reaction with nitrogen atoms such as alkyl halides, halogenated aralkyls, sulfonic acid esters, acid anhydrides, acid chlorides, and isocyanates. .

固体のホール輸送化合物は、無機化合物、有機化合物の何れであっても構わない。無機化合物を用いる無機のホール輸送層は、例えば、ヨウ化銅、チオシアン化銅等をキャスト法、塗布法、スピンコート法、浸漬法、電解メッキ等の手法により電極内部に形成される。   The solid hole transport compound may be either an inorganic compound or an organic compound. The inorganic hole transport layer using an inorganic compound is formed inside the electrode by a method such as casting, coating, spin coating, dipping, or electrolytic plating of copper iodide, copper thiocyanide, or the like.

有機化合物の場合、単一材料からなる単層構造でも複数の化合物からなる積層構造でも良い。積層構造の場合は、第二電極7に接するホール輸送層には、高分子材料を用いることが好ましい。製膜性に優れる高分子材料を用いることにより、ペロブスカイト化合物層5の表面をより平滑化することができ、光電変換特性を向上することができるためである。   In the case of an organic compound, a single layer structure made of a single material or a laminated structure made of a plurality of compounds may be used. In the case of a laminated structure, it is preferable to use a polymer material for the hole transport layer in contact with the second electrode 7. This is because the surface of the perovskite compound layer 5 can be further smoothed and the photoelectric conversion characteristics can be improved by using a polymer material having excellent film forming properties.

単一で用いられる単層構造において用いられるホール輸送材料としては、公知のホール輸送性化合物が用いられ、その具体例としては特公昭34−5466号公報等に示されているオキサジアゾール化合物、特公昭45−555号公報等に示されているトリフェニルメタン化合物、特公昭52−4188号公報等に示されているピラゾリン化合物、特公昭55−42380号公報等に示されているヒドラゾン化合物、特開昭56−123544号公報等に示されているオキサジアゾール化合物、特開昭54−58445号公報に示されているテトラアリールベンジジン化合物又は特開昭58−65440号公報若しくは特開昭60−98437号公報に示されているスチルベン化合物等を挙げることができる。   As a hole transport material used in a single layer structure used singly, a known hole transport compound is used, and specific examples thereof include an oxadiazole compound shown in Japanese Patent Publication No. 34-5466, A triphenylmethane compound shown in JP-B-45-555, a pyrazoline compound shown in JP-B-52-4188, a hydrazone compound shown in JP-B-55-42380, An oxadiazole compound disclosed in JP-A-56-123544, a tetraarylbenzidine compound disclosed in JP-A-54-58445, or JP-A-58-65440 or JP-A-60. The stilbene compound etc. which are shown by -98437 gazette can be mentioned.

積層構造において用いられる第二電極7に接するホール輸送層に用いられる高分子材料としては、公知のホール輸送性の高分子材料が用いられ、その具体例としては、ポリ(3−n−ヘキシルチオフェン)、ポリ(3−n−オクチルオキシチオフェン)、ポリ(9,9'−ジオクチル−フルオレン−コ−ビチオフェン)、ポリ(3,3'''−ジドデシル−クォーターチオフェン)、ポリ(3,6−ジオクチルチエノ[3,2−b]チオフェン)、ポリ(2,5−ビス(3−デシルチオフェン−2−イル)チエノ[3,2−b]チオフェン)、ポリ(3,4−ジデシルチオフェン−コ−チエノ[3,2−b]チオフェン)、ポリ(3,6−ジオクチルチエノ[3,2−b]チオフェン−コ−チエノ[3,2−b]チオフェン)、ポリ(3,6−ジオクチルチエノ[3,2−b]チオフェン−コ−チオフェン)若しくはポリ(3,6−ジオクチルチエノ[3,2−b]チオフェン−コ−ビチオフェン)等のポリチオフェン化合物、ポリ[2−メトキシ−5−(2−エチルヘキシルオキシ)−1,4−フェニレンビニレン]、ポリ[2−メトキシ−5−(3,7−ジメチルオクチルオキシ)−1,4−フェニレンビニレン]若しくはポリ[(2−メトキシ−5−(2−エチルフェキシルオキシ)−1,4−フェニレンビニレン)−コ−(4,4'−ビフェニレン−ビニレン)]等のポリフェニレンビニレン化合物、ポリ(9,9'−ジドデシルフルオレニル−2,7−ジイル)、ポリ[(9,9−ジオクチル−2,7−ジビニレンフルオレン)−alt−コ−(9,10−アントラセン)]、ポリ[(9,9−ジオクチル−2,7−ジビニレンフルオレン)−alt−コ−(4,4'−ビフェニレン)]、ポリ[(9,9−ジオクチル−2,7−ジビニレンフルオレン)−alt−コ−(2−メトキシ−5−(2−エチルヘキシルオキシ)−1,4−フェニレン)]若しくはポリ[(9,9−ジオクチル−2,7−ジイル)−コ−(1,4−(2,5−ジヘキシルオキシ)ベンゼン)]等のポリフルオレン化合物、ポリ[2,5−ジオクチルオキシ−1,4−フェニレン]、ポリ[2,5−ジ(2−エチルヘキシルオキシ−1,4−フェニレン]等のポリフェニレン化合物、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレニル−2,7−ジイル)−alt−コ−(N,N'−ジフェニル)−N,N'−ジ(p−ヘキシルフェニル)−1,4−ジアミノベンゼン]、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレニル−2,7−ジイル)−alt−コ−(N,N'−ビス(4−オクチルオキシフェニル)ベンジジン−N,N'−(1,4−ジフェニレン)]、ポリ[(N,N'−ビス(4−オクチルオキシフェニル)ベンジジン−N,N'−(1,4−ジフェニレン)]、ポリ[(N,N'−ビス(4−(2−エチルヘキシルオキシ)フェニル)ベンジジン−N,N'−(1,4−ジフェニレン)]、ポリ[フェニルイミノ−1,4−フェニレンビニレン−2,5−ジオクチルオキシ−1,4−フェニレンビニレン−1,4−フェニレン]、ポリ[p−トリルイミノ−1,4−フェニレンビニレン−2,5−ジ(2−エチルヘキシルオキシ)−1,4−フェニレンビニレン−1,4−フェニレン]若しくはポリ[4−(2−エチルヘキシルオキシ)フェニルイミノ−1,4−ビフェニレン]等のポリアリールアミン化合物又はポリ[(9,9−ジオクチルフルオレニル−2,7−ジイル)−alt−コ−(1,4−ベンゾ(2,1',3)チアジアゾール]若しくはポリ(3,4−ジデシルチオフェン−コ−(1,4−ベンゾ(2,1',3)チアジアゾール)等のポリチアジアゾール化合物を挙げることができる。この中で、キャリア移動度やイオン化ポテンシャルを考慮すると、ポリチオフェン化合物とポリアリールアミン化合物が特に好ましい。
また、上記に示した無機及び有機のホール輸送化合物に各種添加剤を加えても良い。
As the polymer material used for the hole transport layer in contact with the second electrode 7 used in the laminated structure, a known hole transport polymer material is used, and specific examples thereof include poly (3-n-hexylthiophene). ), Poly (3-n-octyloxythiophene), poly (9,9′-dioctyl-fluorene-co-bithiophene), poly (3,3 ′ ″-didodecyl-quarterthiophene), poly (3,6- Dioctylthieno [3,2-b] thiophene), poly (2,5-bis (3-decylthiophen-2-yl) thieno [3,2-b] thiophene), poly (3,4-didecylthiophene- Co-thieno [3,2-b] thiophene), poly (3,6-dioctylthieno [3,2-b] thiophene-co-thieno [3,2-b] thiophene), poly (3,6-dio Polythiophene compounds such as tilthieno [3,2-b] thiophene-co-thiophene) or poly (3,6-dioctylthieno [3,2-b] thiophene-co-bithiophene), poly [2-methoxy-5- ( 2-ethylhexyloxy) -1,4-phenylenevinylene], poly [2-methoxy-5- (3,7-dimethyloctyloxy) -1,4-phenylenevinylene] or poly [(2-methoxy-5- ( 2-ethylphenyloxy) -1,4-phenylenevinylene) -co- (4,4′-biphenylene-vinylene)] and the like, poly (9,9′-didodecylfluorenyl-2, 7-diyl), poly [(9,9-dioctyl-2,7-divinylenefluorene) -alt-co- (9,10-anthracene)], poly (9,9-dioctyl-2,7-divinylenefluorene) -alt-co- (4,4′-biphenylene)], poly [(9,9-dioctyl-2,7-divinylenefluorene) -alt- Co- (2-methoxy-5- (2-ethylhexyloxy) -1,4-phenylene)] or poly [(9,9-dioctyl-2,7-diyl) -co- (1,4- (2, Polyfluorene compounds such as 5-dihexyloxy) benzene)], poly [2,5-dioctyloxy-1,4-phenylene], poly [2,5-di (2-ethylhexyloxy-1,4-phenylene] and the like A polyphenylene compound, poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -alt-co- (N, N′-diphenyl) -N, N′-di (p-hexylphenyl) -1 , 4-Diamino Nene], poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -alt-co- (N, N′-bis (4-octyloxyphenyl) benzidine-N, N ′-(1, 4-diphenylene)], poly [(N, N′-bis (4-octyloxyphenyl) benzidine-N, N ′-(1,4-diphenylene)]], poly [(N, N′-bis (4- (2-Ethylhexyloxy) phenyl) benzidine-N, N ′-(1,4-diphenylene)], poly [phenylimino-1,4-phenylenevinylene-2,5-dioctyloxy-1,4-phenylenevinylene- 1,4-phenylene], poly [p-tolylimino-1,4-phenylenevinylene-2,5-di (2-ethylhexyloxy) -1,4-phenylenevinylene-1,4-phenylene] or poly [ A polyarylamine compound such as 4- (2-ethylhexyloxy) phenylimino-1,4-biphenylene] or poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -alt-co- (1, Mentioning polythiadiazole compounds such as 4-benzo (2,1 ′, 3) thiadiazole] or poly (3,4-didecylthiophene-co- (1,4-benzo (2,1 ′, 3) thiadiazole). Can do. Of these, polythiophene compounds and polyarylamine compounds are particularly preferred in consideration of carrier mobility and ionization potential.
Various additives may be added to the inorganic and organic hole transport compounds shown above.

添加剤としては、例えば、ヨウ素、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化セシウム、ヨウ化カルシウム、ヨウ化銅、ヨウ化鉄若しくはヨウ化銀等の金属ヨウ化物、ヨウ化テトラアルキルアンモニウム若しくはヨウ化ピリジニウム等の4級アンモニウム塩、臭化リチウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化セシウム若しくは臭化カルシウム等の金属臭化物、臭化テトラアルキルアンモニウム若しくは臭化ピリジニウム等の4級アンモニウム化合物の臭素塩、塩化銅若しくは塩化銀等の金属塩化物、酢酸銅、酢酸銀若しくは酢酸パラジウム等の酢酸金属塩、硫酸銅若しくは硫酸亜鉛等の金属硫酸塩、フェロシアン酸塩−フェリシアン酸塩若しくはフェロセン−フェリシニウムイオン等の金属錯体、ポリ硫化ナトリウム若しくはアルキルチオール−アルキルジスルフィド等のイオウ化合物、ビオロゲン色素、ヒドロキノン等、ヨウ化1,2−ジメチル−3−n−プロピルイミダゾイニウム塩、ヨウ化1−メチル−3−n−ヘキシルイミダゾリニウム塩、1,2−ジメチル−3−エチルイミダゾリウムトリフロオロメタンスルホン酸塩、1−メチル−3−ブチルイミダゾリウムノナフルオロブチルスルホン酸塩若しくは1−メチル−3−エチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチル)スルホニルイミド等のInorg. Chem. 35 (1996) 1168に記載のイオン液体、ピリジン、4−t−ブチルピリジン若しくはベンズイミダゾール等の塩基性化合物又はリチウムトリフルオロメタンスルホニルイミド若しくはリチウムジイソプロピルイミド等のリチウム化合物等を挙げることができる。   Examples of the additive include iodine, lithium iodide, sodium iodide, potassium iodide, cesium iodide, calcium iodide, copper iodide, iron iodide, silver iodide, and other metal iodides, tetraalkyl iodide. Quaternary ammonium salt such as ammonium or pyridinium iodide, metal bromide such as lithium bromide, sodium bromide, potassium bromide, cesium bromide or calcium bromide, quaternary ammonium such as tetraalkylammonium bromide or pyridinium bromide Compound bromine salts, metal chlorides such as copper chloride or silver chloride, metal acetates such as copper acetate, silver acetate or palladium acetate, metal sulfates such as copper sulfate or zinc sulfate, ferrocyanate-ferricyanate Or metal complex such as ferrocene-ferricinium ion, sodium polysulfide Or sulfur compounds such as alkylthiol-alkyldisulfides, viologen dyes, hydroquinones, etc., 1,2-dimethyl-3-n-propylimidazolinium iodide, 1-methyl-3-n-hexylimidazolinium iodide Salt, 1,2-dimethyl-3-ethylimidazolium trifluoromethanesulfonate, 1-methyl-3-butylimidazolium nonafluorobutylsulfonate or 1-methyl-3-ethylimidazolium bis (trifluoromethyl ) Inorganic chemistry such as sulfonylimide, etc. Inorg. Chem. 35 (1996) 1168, basic compounds such as pyridine, 4-t-butylpyridine or benzimidazole, or lithium compounds such as lithium trifluoromethanesulfonylimide or lithium diisopropylimide Etc. It can be.

また、導電性を向上させる目的で、有機のホール輸送材料の一部をラジカルカチオンにするための酸化剤を添加しても良い。   Further, for the purpose of improving the conductivity, an oxidizing agent for making a part of the organic hole transport material a radical cation may be added.

酸化剤としては、例えば、ヘキサクロロアンチモン酸トリス(4−ブロモフェニル)アミニウム、ヘキサフルオロアンチモネート銀、ニトロソニウムテトラフルオボラート、硝酸銀、コバルト錯体等が挙げられる。なお、酸化剤の添加によって全ての有機のホール輸送材料が酸化される必要はなく、一部のみが酸化されていれば良い。また、添加した酸化剤は添加した後、系外に取り出しても、取り出さなくても良い。   Examples of the oxidizing agent include tris (4-bromophenyl) aminium hexachloroantimonate, silver hexafluoroantimonate, nitrosonium tetrafluorate, silver nitrate, cobalt complex, and the like. Note that it is not necessary for all organic hole transport materials to be oxidized by the addition of an oxidizing agent, and only a part of the hole transporting material needs to be oxidized. Further, the added oxidizing agent may be taken out of the system after the addition or may not be taken out.

無機及び有機のホール輸送層は、ペロブスカイト化合物層5上に、直接形成される。有機のホール輸送層の作製方法は、特に限定されず、例えば、真空蒸着等の真空中で薄膜を形成する方法や湿式製膜法等が挙げられる。製造コスト等を考慮した場合、特に湿式製膜法が好ましく、ペロブスカイト化合物層5上に塗布する方法が好ましい。   The inorganic and organic hole transport layers are directly formed on the perovskite compound layer 5. The method for producing the organic hole transport layer is not particularly limited, and examples thereof include a method of forming a thin film in a vacuum such as vacuum deposition, a wet film forming method, and the like. In consideration of the manufacturing cost and the like, a wet film forming method is particularly preferable, and a method of applying the film on the perovskite compound layer 5 is preferable.

湿式製膜法を用いる場合、塗布方法は特に限定されず、公知の方法に従って行なうことができる。塗布方法は、例えば、ディップ法、スプレー法、ワイヤーバー法、スピンコート法、ローラーコート法、ブレードコート法、グラビアコート法等を用いることができる。また、凸版、オフセット、グラビア、凹版、ゴム版、スクリーン等を用いた印刷法を用いても良い。また、超臨界流体又は亜臨界流体中で製膜しても良い。   When the wet film forming method is used, the coating method is not particularly limited, and can be performed according to a known method. As a coating method, for example, a dipping method, a spray method, a wire bar method, a spin coating method, a roller coating method, a blade coating method, a gravure coating method, or the like can be used. Further, a printing method using a relief plate, offset, gravure, intaglio plate, rubber plate, screen or the like may be used. Moreover, you may form into a film in a supercritical fluid or a subcritical fluid.

超臨界流体としては、気体と液体が共存できる限界(臨界点)を超えた温度・圧力領域において非凝集性高密度流体として存在し、圧縮しても凝集せず、臨界温度以上、かつ臨界圧力以上の状態にある流体であれば特に限定されない。超臨界流体は、当業者が目的に応じて適宜選択することができるが、臨界温度が低いものが好ましい。   As a supercritical fluid, it exists as a non-aggregating high-density fluid in a temperature and pressure range that exceeds the limit (critical point) at which gas and liquid can coexist, and does not aggregate even when compressed. The fluid is not particularly limited as long as it is in the above state. The supercritical fluid can be appropriately selected according to the purpose by those skilled in the art, but those having a low critical temperature are preferred.

超臨界流体は、例えば、一酸化炭素、二酸化炭素、アンモニア、窒素、水、メタノール、エタノール若しくはn−ブタノール等のエルコール系溶媒、エタン、プロパン、2,3−ジメチルブタン、ベンゼン若しくはトルエン等の炭化水素系溶媒、塩化メチレン若しくはクロロトリフロロメタン等のハロゲン系溶媒又はジメチルエーテル等のエーテル系溶媒が好適である。   Supercritical fluids are, for example, carbon monoxide, carbon dioxide, ammonia, nitrogen, water, ercol solvents such as methanol, ethanol or n-butanol, carbonization such as ethane, propane, 2,3-dimethylbutane, benzene or toluene. A hydrogen-based solvent, a halogen-based solvent such as methylene chloride or chlorotrifluoromethane, or an ether-based solvent such as dimethyl ether is preferred.

これらの中でも、二酸化炭素は、臨界圧力が7.3MPa、臨界温度が31℃であることから、容易に超臨界状態をつくり出せるとともに、不燃性で取扱いが容易であるため、特に好ましい。また、これらの流体は、単独であっても二種以上の混合であっても良い。   Among these, carbon dioxide is particularly preferable because it has a critical pressure of 7.3 MPa and a critical temperature of 31 ° C., so that it can easily create a supercritical state and is nonflammable and easy to handle. These fluids may be used alone or as a mixture of two or more.

亜臨界流体としては、臨界点近傍の温度及び圧力領域において、高圧液体として存在する限り特に限定はなく、当業者が目的に応じて適宜選択することができる。   The subcritical fluid is not particularly limited as long as it exists as a high-pressure liquid in a temperature and pressure region near the critical point, and can be appropriately selected by those skilled in the art according to the purpose.

なお、上述した超臨界流体として挙げられる化合物は、亜臨界流体としても好適に使用することができる。   In addition, the compound mentioned as a supercritical fluid mentioned above can be used conveniently also as a subcritical fluid.

また、超臨界流体の臨界温度及び臨界圧力は特に限定されず、当業者が目的に応じて適宜選択することができるが、臨界温度としては、−273℃以上300℃以下が好ましく、0℃以上200℃以下が特に好ましい。   The critical temperature and critical pressure of the supercritical fluid are not particularly limited and can be appropriately selected by those skilled in the art according to the purpose. The critical temperature is preferably −273 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, preferably 0 ° C. or higher. 200 degrees C or less is especially preferable.

さらに、上述の超臨界流体及び亜臨界流体に加え、有機溶媒やエントレーナーを併用することもできる。有機溶媒及びエントレーナーの添加により、超臨界流体中での溶解度の調整をより容易に行なうことができる。   Furthermore, in addition to the above supercritical fluid and subcritical fluid, an organic solvent or an entrainer can be used in combination. By adding an organic solvent and an entrainer, the solubility in the supercritical fluid can be adjusted more easily.

このような有機溶媒としては、特に限定されず、例えば、アセトン、メチルエチルケトン若しくはメチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、ギ酸エチル、酢酸エチル若しくは酢酸n−ブチル等のエステル系溶媒、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン若しくはジオキサン等のエーテル系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド若しくはN−メチル−2−ピロリドン等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、ブロモホルム、ヨウ化メチル、ジクロロエタン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、フルオロベンゼン、ブロモベンゼン、ヨードベンゼン若しくは1−クロロナフタレン等のハロゲン化炭化水素系溶媒又はn−ペンタン、n−ヘキサン、n−オクタン、1,5−ヘキサジエン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘキサジエン、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、エチルベンゼン若しくはクメン等の炭化水素系溶媒等が挙げられる。   Such an organic solvent is not particularly limited, and examples thereof include ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, ester solvents such as ethyl formate, ethyl acetate and n-butyl acetate, diisopropyl ether, dimethoxyethane, Ether solvents such as tetrahydrofuran, dioxolane or dioxane, amide solvents such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide or N-methyl-2-pyrrolidone, dichloromethane, chloroform, bromoform, methyl iodide, dichloroethane, Halogenated hydrocarbon solvents such as trichloroethane, trichloroethylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, fluorobenzene, bromobenzene, iodobenzene or 1-chloronaphthalene Or hydrocarbons such as n-pentane, n-hexane, n-octane, 1,5-hexadiene, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexadiene, benzene, toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, ethylbenzene or cumene System solvents and the like.

また、無機及び有機のホール輸送層6を設けた後、プレス処理を施しても良い。プレス処理を施すことにより、無機及び有機のホール輸送層6がよりペロブスカイト化合物層5と密着するため、光電変換特性が改善すると考えられる。   Further, after the inorganic and organic hole transport layer 6 is provided, press treatment may be performed. By applying the press treatment, the inorganic and organic hole transport layer 6 is more closely attached to the perovskite compound layer 5, and it is considered that the photoelectric conversion characteristics are improved.

プレス処理方法は、特に限定されず、例えば、IR錠剤整形器に代表されるような平板を用いたプレス成型法、ローラ等を用いたロールプレス法等を挙げることができる。プレス処理する圧力としては、10kgf/cm以上が好ましく、30kgf/cm以上がより好ましい。プレス処理する時間は、特に限定されず、1時間以内で行なうことが好ましい。また、プレス処理時に熱を加えても良い。 The press processing method is not particularly limited, and examples thereof include a press molding method using a flat plate represented by an IR tablet shaper, a roll press method using a roller and the like. The pressure for the press treatment is preferably 10 kgf / cm 2 or more, more preferably 30 kgf / cm 2 or more. The time for the press treatment is not particularly limited, and it is preferably performed within 1 hour. Further, heat may be applied during the pressing process.

また、上述のプレス処理の際、プレス機と電極間に離型材を挟んでも良い。離型材としては、例えば、ポリ四フッ化エチレン、ポリクロロ三フッ化エチレン、四フッ化エチレン六フッ化プロピレン共重合体、ペルフルオロアルコキシフッ化樹脂、ポリフッ化ビニリデン、エチレン四フッ化エチレン共重合体、エチレンクロロ三フッ化エチレン共重合体、ポリフッ化ビニル等のフッ素樹脂を挙げることができる。   Further, a release material may be sandwiched between the press and the electrode during the above-described press treatment. Examples of the release material include polytetrafluoroethylene, polychlorotrifluoride ethylene, tetrafluoroethylene hexafluoropropylene copolymer, perfluoroalkoxy fluoride resin, polyvinylidene fluoride, ethylene tetrafluoride ethylene copolymer, Examples thereof include fluororesins such as ethylene chlorotrifluoride ethylene copolymer and polyvinyl fluoride.

上記プレス処理工程を行った後、第二電極7を設ける前に、無機あるいは有機のホール輸送層6と第二電極7との間に金属酸化物を設けても良い。金属酸化物としては、例えば、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化バナジウム、酸化ニッケル等を挙げることができ、特に酸化モリブデンが好ましい。   A metal oxide may be provided between the inorganic or organic hole transport layer 6 and the second electrode 7 after the pressing process and before the second electrode 7 is provided. Examples of the metal oxide include molybdenum oxide, tungsten oxide, vanadium oxide, nickel oxide, and the like, and molybdenum oxide is particularly preferable.

金属酸化物をホール輸送材料上に設ける方法は、特に限定されず、スパッタリングや真空蒸着等の真空中で薄膜を形成する方法や湿式製膜法が挙げることができる。   The method for providing the metal oxide on the hole transport material is not particularly limited, and examples thereof include a method for forming a thin film in a vacuum such as sputtering and vacuum deposition, and a wet film forming method.

湿式製膜法は、金属酸化物の粉末又はゾルを分散したペーストを調製し、ホール輸送層上に塗布する方法が好ましい。   The wet film forming method is preferably a method in which a paste in which a metal oxide powder or sol is dispersed is prepared and applied onto the hole transport layer.

湿式製膜法を用いた場合、塗布方法は特に限定されず、公知の方法に従って行なうことができる。塗布方法は、例えば、ディップ法、スプレー法、ワイヤーバー法、スピンコート法、ローラーコート法、ブレードコート法、グラビアコート法等を用いることができる。また、凸版、オフセット、グラビア、凹版、ゴム版、スクリーン等を用いた印刷法を用いても良い。   When the wet film forming method is used, the coating method is not particularly limited, and can be performed according to a known method. As a coating method, for example, a dipping method, a spray method, a wire bar method, a spin coating method, a roller coating method, a blade coating method, a gravure coating method, or the like can be used. Further, a printing method using a relief plate, offset, gravure, intaglio plate, rubber plate, screen or the like may be used.

金属酸化物の膜厚は、特に限定されないが、0.1〜50nmが好ましく、1〜10nmがより好ましい。   Although the film thickness of a metal oxide is not specifically limited, 0.1-50 nm is preferable and 1-10 nm is more preferable.

<ホール集電電極>
第二の電極7(以下、ホール集電電極と称する)としては、例えば、白金、金、銀、銅、アルミニウム、ロジウム若しくはインジウム等の金属、グラファイト、フラーレン若しくはカーボンナノチューブ等の炭素系化合物、ITO、フッ素ドープ酸化スズ(以下、FTOと称す)、アンチモンドープ酸化スズ(以下、ATOと称す)等の導電性金属酸化物又はポリチオフェン若しくはポリアニリン等の導電性高分子等が挙げられる。
<Hall current collector electrode>
Examples of the second electrode 7 (hereinafter referred to as a hole collecting electrode) include metals such as platinum, gold, silver, copper, aluminum, rhodium or indium, carbon compounds such as graphite, fullerene or carbon nanotubes, ITO. And conductive metal oxides such as fluorine-doped tin oxide (hereinafter referred to as FTO) and antimony-doped tin oxide (hereinafter referred to as ATO), and conductive polymers such as polythiophene and polyaniline.

ホール集電電極の膜厚は、特に限定されない。また、ホール集電電極は、上述の材料を単独又は2種以上を混合又は積層して用いても良い。   The film thickness of the hole collector electrode is not particularly limited. The hole collecting electrode may be used alone or in combination of two or more of the above materials.

[実施例1]
(電子輸送層の作製)
チタニウムテトラ−n−プロポキシド2ml、酢酸4ml、イオン交換水1ml、2−プロパノール40mlを混合し、FTOガラス基板上にスピンコートし、室温で乾燥後、空気中450℃で30分間焼成した。再度同一溶液を用いて、得た電極上に膜厚100nmになるようにスピンコートで塗布し、空気中450℃で30分間焼成して緻密な電子輸送層を形成した。
[Example 1]
(Preparation of electron transport layer)
Titanium tetra-n-propoxide (2 ml), acetic acid (4 ml), ion exchange water (1 ml), and 2-propanol (40 ml) were mixed, spin-coated on an FTO glass substrate, dried at room temperature, and baked at 450 ° C. for 30 minutes in air. Using the same solution again, it was applied on the obtained electrode by spin coating so as to have a film thickness of 100 nm, and baked in air at 450 ° C. for 30 minutes to form a dense electron transport layer.

(多孔質層の作製)
Dyesol社製18NR-T(酸化チタンペースト)をエタノールで薄めたペーストを用いて、上記緻密な電子輸送層上にスピンコートで塗布し、120℃、3分で温風乾燥した後、空気中500℃で30分間焼成し、多孔質層を形成した。多孔質層の膜厚は308nmであった。
(Preparation of porous layer)
A Dyesol 18NR-T (titanium oxide paste) was applied by spin coating on the dense electron transport layer using a paste diluted with ethanol, dried in warm air at 120 ° C. for 3 minutes, and then dried in air. Baking at 30 ° C. for 30 minutes formed a porous layer. The film thickness of the porous layer was 308 nm.

(ペロブスカイト層の作製)
ヨウ化鉛(II)(0.461g)を溶解したN,N−ジメチルホルムアミド(1.0ml)溶液を、上記多孔質酸化チタン電極上にスプレー(タミヤ製スプレーワークHGコンプレッサーレボ)を用いて塗布し、100℃で10分乾燥した。この電極上にヨウ化メチルアミンを溶解したイソプロピルアルコール溶液(濃度0.038M)をスピンコートにて塗布、乾燥し、再びこの電極上にヨウ化メチルアミンを溶解したイソプロピルアルコール溶液(濃度0.038M)をスピンコートで塗布、乾燥を繰り返した。最後に、イソプロピルアルコールをこの電極上にスピンコートにて塗布、乾燥してペロブスカイト層を形成した。ペロブスカイト層の膜厚は多孔質電子輸送層も含めて512nmであった。
(Preparation of perovskite layer)
A solution of N, N-dimethylformamide (1.0 ml) in which lead (II) iodide (0.461 g) is dissolved is applied onto the porous titanium oxide electrode using a spray (Tamiya Spray Work HG Compressor Revo). And dried at 100 ° C. for 10 minutes. An isopropyl alcohol solution (concentration 0.038M) in which methyl iodide is dissolved is applied onto the electrode by spin coating and dried, and then an isopropyl alcohol solution (concentration 0.038M in which methyl iodide is dissolved on the electrode). ) Was applied by spin coating and dried repeatedly. Finally, isopropyl alcohol was applied onto this electrode by spin coating and dried to form a perovskite layer. The film thickness of the perovskite layer was 512 nm including the porous electron transport layer.

(ホール輸送層、ホール集電電極の作製)
2,2(7,7(-テトラキス-(N,N-ジ-p−メトキシフェニルアミン)9,9(-スピロビフルオレン)))(50mM)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(30mM)、4−t−ブチルピリジン(200mM)を溶解したクロロベンゼン溶液をスピンコートにて製膜し、自然乾燥した。この上に金を真空蒸着で約100nm形成して太陽電池素子を作製した。
(Preparation of hole transport layer and hole collecting electrode)
2,2 (7,7 (-tetrakis- (N, N-di-p-methoxyphenylamine) 9,9 (-spirobifluorene))) (50 mM), lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (30 mM) A chlorobenzene solution in which 4-t-butylpyridine (200 mM) was dissolved was formed into a film by spin coating and air-dried. On this, gold was formed to a thickness of about 100 nm by vacuum deposition to produce a solar cell element.

(太陽電池特性の評価)
得た太陽電池の疑似太陽光照射下(AM1.5、100mW/cm)における光電変換効率を測定した。擬似太陽光は英弘精機社製ソーラーシミュレーターSS−80XIL、評価機器はNF回路設計ブロック社製太陽電池評価システムAs−510−PV03にて測定した。その結果、開放電圧=0.90V、短絡電流密度11.3mA/cm、形状因子=0.60、変換効率=6.1%という優れた特性を示した。
(Evaluation of solar cell characteristics)
The photoelectric conversion efficiency of the obtained solar cell under simulated sunlight irradiation (AM1.5, 100 mW / cm 2 ) was measured. The simulated solar light was measured by a solar simulator SS-80XIL manufactured by Eiko Seiki Co., Ltd., and the evaluation equipment was measured by a solar cell evaluation system As-510-PV03 manufactured by NF Circuit Design Block. As a result, excellent characteristics of an open circuit voltage = 0.90 V, a short circuit current density of 11.3 mA / cm 2 , a form factor = 0.60, and a conversion efficiency = 6.1% were exhibited.

[実施例2]
実施例1におけるペロブスカイト層を以下のように変更し、それ以外は実施例1と同様にして太陽電池を作製した。
[Example 2]
A perovskite layer in Example 1 was changed as follows, and a solar cell was fabricated in the same manner as in Example 1 except that.

(電子輸送層の作製、実施例1と同様)
チタニウムテトラ−n−プロポキシド2ml、酢酸4ml、イオン交換水1ml、2−プロパノール40mlを混合し、FTOガラス基板上にスピンコートし、室温で乾燥後、空気中450℃で30分間焼成した。再度同一溶液を用いて、得た電極上に膜厚100nmになるようにスピンコートで塗布し、空気中450℃で30分間焼成して緻密な電子輸送層を形成した。
(Preparation of electron transport layer, same as Example 1)
Titanium tetra-n-propoxide (2 ml), acetic acid (4 ml), ion exchange water (1 ml), and 2-propanol (40 ml) were mixed, spin-coated on an FTO glass substrate, dried at room temperature, and baked at 450 ° C. for 30 minutes in air. Using the same solution again, it was applied on the obtained electrode by spin coating so as to have a film thickness of 100 nm, and baked in air at 450 ° C. for 30 minutes to form a dense electron transport layer.

(多孔質層の作製、実施例1と同様)
Dyesol社製18NR−t(酸化チタンペースト)をエタノールで薄めたペーストを用いて、上記緻密な電子輸送層上にスピンコートで塗布し、120℃、3分で温風乾燥した後、空気中500℃で30分間焼成し、多孔質層を形成した。多孔質層の膜厚は308nmであった。
(Preparation of porous layer, as in Example 1)
Using a paste obtained by diluting Diessol 18NR-t (titanium oxide paste) with ethanol, the fine electron transport layer was applied by spin coating, dried in warm air at 120 ° C. for 3 minutes, and then in air. Baking at 30 ° C. for 30 minutes formed a porous layer. The film thickness of the porous layer was 308 nm.

(ペロブスカイト層の作製)
ヨウ化鉛(II)(0.461g)、ヨウ化メチルアミン(0.159g)を溶解したN,N−ジメチルホルムアミド(1.0ml)溶液を、上記多孔質酸化チタン電極上にスプレーを用いて塗布し、100℃で10分乾燥してペロブスカイト層を形成した。ペロブスカイト層の膜厚は533nmであった。
(Preparation of perovskite layer)
A solution of N, N-dimethylformamide (1.0 ml) in which lead (II) iodide (0.461 g) and methylamine iodide (0.159 g) were dissolved was sprayed on the porous titanium oxide electrode. It was applied and dried at 100 ° C. for 10 minutes to form a perovskite layer. The film thickness of the perovskite layer was 533 nm.

(ホール輸送層、ホール集電電極の作製、実施例1と同様)
2,2(7,7(-テトラキス-(N,N-ジ-p−メトキシフェニルアミン)9,9(-スピロビフルオレン)))(50mM)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(30mM)、4−t−ブチルピリジン(200mM)を溶解したクロロベンゼン溶液をスピンコートにて製膜し、自然乾燥した。この上に金を真空蒸着で約100nm形成して太陽電池素子を作製した。
作製した太陽電池を実施例1と同様にして評価した。その結果、開放電圧=0.88V、短絡電流密度10.8mA/cm、形状因子=0.61、変換効率=5.80%という優れた特性を示した。
(Preparation of hole transport layer and hole collecting electrode, same as Example 1)
2,2 (7,7 (-tetrakis- (N, N-di-p-methoxyphenylamine) 9,9 (-spirobifluorene))) (50 mM), lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (30 mM) A chlorobenzene solution in which 4-t-butylpyridine (200 mM) was dissolved was formed into a film by spin coating and air-dried. On this, gold was formed to a thickness of about 100 nm by vacuum deposition to produce a solar cell element.
The produced solar cell was evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, excellent characteristics of an open circuit voltage = 0.88 V, a short circuit current density of 10.8 mA / cm 2 , a form factor = 0.61, and a conversion efficiency = 5.80% were exhibited.

[実施例3]
実施例1におけるペロブスカイト層を以下のように変更し、それ以外は実施例1と同様にして太陽電池を作製した。
ヨウ化鉛(II)(0.461g)、ヨウ化メチルアミン(0.159g)を溶解したN,N−ジメチルホルムアミド(1.0ml)溶液を、上記多孔質酸化チタン電極上にスプレーを用いて塗布し、100℃で10分乾燥してペロブスカイト層を形成した。このペロブスカイト層の膜厚は多孔質電子輸送層も含めて462nmであった。このペロブスカイト層の上に、ヨウ化鉛(II)(0.461g)、ヨウ化メチルアミン(0.106g)、塩化メチルアミン(0.023 g)を溶解したN,N−ジメチルホルムアミド(1.0ml)溶液を、上記多孔質酸化チタン電極上にスプレーを用いて塗布し、100℃で10分乾燥してハロゲン原子の成分が異なるペロブスカイト層を積層した。ペロブスカイト層の膜厚は全体で539nmであった。
作製した太陽電池を実施例1と同様にして評価した。その結果、開放電圧=0.93V、短絡電流密度13.1mA/cm、形状因子=0.62、変換効率=7.55%という優れた特性を示した。
[Example 3]
A perovskite layer in Example 1 was changed as follows, and a solar cell was fabricated in the same manner as in Example 1 except that.
A solution of N, N-dimethylformamide (1.0 ml) in which lead (II) iodide (0.461 g) and methylamine iodide (0.159 g) were dissolved was sprayed on the porous titanium oxide electrode. It was applied and dried at 100 ° C. for 10 minutes to form a perovskite layer. The thickness of the perovskite layer was 462 nm including the porous electron transport layer. On this perovskite layer, N, N-dimethylformamide (1. 1) in which lead (II) iodide (0.461 g), methylamine iodide (0.106 g), and methylamine chloride (0.023 g) were dissolved. 0 ml) solution was applied onto the porous titanium oxide electrode by spraying and dried at 100 ° C. for 10 minutes to laminate a perovskite layer having different halogen atom components. The total thickness of the perovskite layer was 539 nm.
The produced solar cell was evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, it showed excellent characteristics of an open circuit voltage = 0.93V, a short circuit current density of 13.1 mA / cm 2 , a form factor = 0.62, and a conversion efficiency = 7.55%.

[実施例4]
実施例1におけるペロブスカイト層を以下のように変更し、それ以外は実施例1と同様にして太陽電池を作製した。
ヨウ化鉛(II)(0.461g)、ヨウ化メチルアミン(0.159g)を溶解したN,N−ジメチルホルムアミド(1.0ml)溶液を、上記多孔質酸化チタン電極上にスプレーを用いて塗布し、100℃で10分乾燥してペロブスカイト層を形成した。このペロブスカイト層の膜厚は多孔質電子輸送層も含めて462nmであった。このペロブスカイト層の上に、ヨウ化鉛(II)(0.461g)、ヨウ化メチルアミン(0.106g)、臭化メチルアミン(0.075g)を溶解したN,N−ジメチルホルムアミド(1.0ml)溶液を、上記多孔質酸化チタン電極上にスプレーを用いて塗布し、100℃で10分乾燥してハロゲン原子の成分が異なるペロブスカイト層を積層した。ペロブスカイト層の膜厚は全体で539nmであった。
作製した太陽電池を実施例1と同様にして評価した。その結果、開放電圧=0.92V、短絡電流密度11.2mA/cm、形状因子=0.60、変換効率=6.18%という優れた特性を示した。
[Example 4]
A perovskite layer in Example 1 was changed as follows, and a solar cell was fabricated in the same manner as in Example 1 except that.
A solution of N, N-dimethylformamide (1.0 ml) in which lead (II) iodide (0.461 g) and methylamine iodide (0.159 g) were dissolved was sprayed on the porous titanium oxide electrode. It was applied and dried at 100 ° C. for 10 minutes to form a perovskite layer. The thickness of the perovskite layer was 462 nm including the porous electron transport layer. On this perovskite layer, N, N-dimethylformamide (1...) In which lead (II) iodide (0.461 g), methylamine iodide (0.106 g), and methylamine bromide (0.075 g) were dissolved. 0 ml) solution was applied onto the porous titanium oxide electrode by spraying and dried at 100 ° C. for 10 minutes to laminate a perovskite layer having different halogen atom components. The total thickness of the perovskite layer was 539 nm.
The produced solar cell was evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, the excellent characteristics of an open circuit voltage = 0.92 V, a short circuit current density of 11.2 mA / cm 2 , a form factor = 0.60, and a conversion efficiency = 6.18% were exhibited.

[実施例5]
実施例1におけるペロブスカイト層を以下のように変更し、それ以外は実施例1と同様にして太陽電池を作製した。
ヨウ化鉛(II)(0.415g)とヨウ化アンチモン(III)(0.050g)を溶解したN,N−ジメチルホルムアミド(1.0ml)溶液を、上記多孔質酸化チタン電極上にスプレーを用いて塗布し、100℃で10分乾燥した。この電極上にヨウ化メチルアミンを溶解したイソプロピルアルコール溶液(濃度0.038M)をスピンコートにて塗布、乾燥し、再びこの電極上にヨウ化メチルアミンを溶解したイソプロピルアルコール溶液(濃度0.038M)をスピンコートで塗布、乾燥を繰り返した。最後に、イソプロピルアルコールをこの電極上にスピンコートにて塗布、乾燥してペロブスカイト層を形成した。ペロブスカイト層の膜厚は多孔質電子輸送層も含めて512nmであった。このペロブスカイト層の膜厚は多孔質電子輸送層を含めて506nmであった。
作製した太陽電池を実施例1と同様にして評価した。その結果、開放電圧=0.90V、短絡電流密度12.2mA/cm、形状因子=0.59、変換効率=6.48%という優れた特性を示した。
[Example 5]
A perovskite layer in Example 1 was changed as follows, and a solar cell was fabricated in the same manner as in Example 1 except that.
A solution of N, N-dimethylformamide (1.0 ml) in which lead (II) iodide (0.415 g) and antimony iodide (III) (0.050 g) are dissolved is sprayed on the porous titanium oxide electrode. And then dried at 100 ° C. for 10 minutes. An isopropyl alcohol solution (concentration 0.038M) in which methyl iodide is dissolved is applied onto the electrode by spin coating and dried, and then an isopropyl alcohol solution (concentration 0.038M in which methyl iodide is dissolved on the electrode). ) Was applied by spin coating and dried repeatedly. Finally, isopropyl alcohol was applied onto this electrode by spin coating and dried to form a perovskite layer. The film thickness of the perovskite layer was 512 nm including the porous electron transport layer. The film thickness of this perovskite layer was 506 nm including the porous electron transport layer.
The produced solar cell was evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, excellent characteristics of an open circuit voltage = 0.90 V, a short circuit current density of 12.2 mA / cm 2 , a form factor = 0.59, and a conversion efficiency = 6.48% were exhibited.

[実施例6]
実施例1におけるペロブスカイト層を以下のように変更し、それ以外は実施例1と同様にして太陽電池を作製した。
ヨウ化鉛(II)(0.415g)とヨウ化インジウム(III)(0.050g)を溶解したN,N−ジメチルホルムアミド(1.0ml)溶液を、上記多孔質酸化チタン電極上にスプレーを用いて塗布し、100℃で10分乾燥した。この電極上にヨウ化メチルアミンを溶解したイソプロピルアルコール溶液(濃度0.038M)をスピンコートにて塗布、乾燥し、再びこの電極上にヨウ化メチルアミンを溶解したイソプロピルアルコール溶液(濃度0.038M)をスピンコートで塗布、乾燥を繰り返した。最後に、イソプロピルアルコールをこの電極上にスピンコートにて塗布、乾燥してペロブスカイト層を形成した。ペロブスカイト層の膜厚は多孔質電子輸送層も含めて512nmであった。このペロブスカイト層の膜厚は多孔質電子輸送層を含めて506nmであった。このペロブスカイト層の膜厚は多孔質電子輸送層を含めて519nmであった。上記のようにして作製した太陽電池を実施例1と同様にして評価した。その結果、開放電圧=0.90V、短絡電流密度11.5mA/cm、形状因子=0.59、変換効率=6.11%という優れた特性を示した。
[Example 6]
A perovskite layer in Example 1 was changed as follows, and a solar cell was fabricated in the same manner as in Example 1 except that.
A solution of N, N-dimethylformamide (1.0 ml) in which lead (II) iodide (0.415 g) and indium (III) iodide (0.050 g) are dissolved is sprayed on the porous titanium oxide electrode. And then dried at 100 ° C. for 10 minutes. An isopropyl alcohol solution (concentration 0.038M) in which methyl iodide is dissolved is applied onto the electrode by spin coating and dried, and then an isopropyl alcohol solution (concentration 0.038M in which methyl iodide is dissolved on the electrode). ) Was applied by spin coating and dried repeatedly. Finally, isopropyl alcohol was applied onto this electrode by spin coating and dried to form a perovskite layer. The film thickness of the perovskite layer was 512 nm including the porous electron transport layer. The film thickness of this perovskite layer was 506 nm including the porous electron transport layer. The film thickness of this perovskite layer was 519 nm including the porous electron transport layer. The solar cell produced as described above was evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, the excellent characteristics of an open circuit voltage = 0.90 V, a short circuit current density of 11.5 mA / cm 2 , a form factor = 0.59, and a conversion efficiency = 6.11% were exhibited.

[実施例7]
実施例1におけるペロブスカイト層を以下のように変更し、それ以外は実施例1と同様にして太陽電池を作製した。
ヨウ化鉛(II)(0.415g)、ヨウ化インジウム(0.050g)、ヨウ化メチルアミン(0.159g)を溶解したN,N−ジメチルホルムアミド(1.0ml)溶液を、上記多孔質酸化チタン電極上にスプレーを用いて塗布し、100℃で10分乾燥してペロブスカイト層を形成した。このペロブスカイト層の膜厚は多孔質電子輸送層も含めて455nmであった。このペロブスカイト層の上に、ヨウ化鉛(II)(0.415g)、ヨウ化インジウム(0.050g)、ヨウ化メチルアミン(0.106g)、塩化メチルアミン(0.023g)を溶解したN,N−ジメチルホルムアミド(1.0ml)溶液を、上記多孔質酸化チタン電極上にスプレーを用いて塗布し、100℃で10分乾燥してハロゲン原子の成分が異なるペロブスカイト層を積層した。ペロブスカイト層の膜厚は全体で522nmであった。上記のようにして作製した太陽電池を実施例3と同様にして評価した。その結果、開放電圧=0.92V、短絡電流密度13.8mA/cm、形状因子=0.60、変換効率=7.62%という優れた特性を示した。
[Example 7]
A perovskite layer in Example 1 was changed as follows, and a solar cell was fabricated in the same manner as in Example 1 except that.
A solution of N, N-dimethylformamide (1.0 ml) in which lead (II) iodide (0.415 g), indium iodide (0.050 g) and methylamine iodide (0.159 g) were dissolved was used as the porous material. A perovskite layer was formed by coating on a titanium oxide electrode using a spray and drying at 100 ° C. for 10 minutes. The thickness of the perovskite layer was 455 nm including the porous electron transport layer. N in which lead (II) iodide (0.415 g), indium iodide (0.050 g), methylamine iodide (0.106 g), and methylamine chloride (0.023 g) were dissolved on the perovskite layer. , N-dimethylformamide (1.0 ml) solution was applied onto the porous titanium oxide electrode by spraying and dried at 100 ° C. for 10 minutes to laminate a perovskite layer having different halogen atom components. The total thickness of the perovskite layer was 522 nm. The solar cell produced as described above was evaluated in the same manner as in Example 3. As a result, the excellent characteristics of an open circuit voltage = 0.92 V, a short circuit current density of 13.8 mA / cm 2 , a form factor = 0.60, and a conversion efficiency = 7.62% were exhibited.

[実施例8]
実施例1におけるペロブスカイト層を以下のように変更し、それ以外は実施例1と同様にして太陽電池を作製した。
ヨウ化鉛(II)(0.415g)とヨウ化インジウム(III)(0.050g)を溶解したN,N−ジメチルホルムアミド(1.0ml)溶液を、上記多孔質酸化チタン電極上にスプレーを用いて塗布し、100℃で10分乾燥した。このペロブスカイト層の上に、ヨウ化鉛(II)(0.415g)、ヨウ化インジウム(0.050g)、ヨウ化メチルアミン(0.106g)、塩化メチルアミン(0.023g)を溶解したN,N−ジメチルホルムアミド(1.0ml)溶液を、上記多孔質酸化チタン電極上にスプレーを用いて塗布し、100℃で10分乾燥してハロゲン原子の成分が異なるペロブスカイト層を積層した。ペロブスカイト層の膜厚は全体で522nmであった。上記のようにして作製した太陽電池を実施例3と同様にして評価した。その結果、開放電圧=0.91V、短絡電流密度13.7mA/cm、形状因子=0.61、変換効率=7.6%という優れた特性を示した。
[Example 8]
A perovskite layer in Example 1 was changed as follows, and a solar cell was fabricated in the same manner as in Example 1 except that.
A solution of N, N-dimethylformamide (1.0 ml) in which lead (II) iodide (0.415 g) and indium (III) iodide (0.050 g) are dissolved is sprayed on the porous titanium oxide electrode. And then dried at 100 ° C. for 10 minutes. N in which lead (II) iodide (0.415 g), indium iodide (0.050 g), methylamine iodide (0.106 g), and methylamine chloride (0.023 g) were dissolved on the perovskite layer. , N-dimethylformamide (1.0 ml) solution was applied onto the porous titanium oxide electrode by spraying and dried at 100 ° C. for 10 minutes to laminate a perovskite layer having different halogen atom components. The total thickness of the perovskite layer was 522 nm. The solar cell produced as described above was evaluated in the same manner as in Example 3. As a result, the excellent characteristics of an open circuit voltage = 0.91 V, a short circuit current density of 13.7 mA / cm 2 , a form factor = 0.61, and a conversion efficiency = 7.6% were exhibited.

[実施例9]
実施例1におけるペロブスカイト層を以下のように変更し、それ以外は実施例1と同様にして太陽電池を作製した。
ヨウ化鉛(II)(0.415g)とヨウ化インジウム(III)(0.050g)を溶解したN,N−ジメチルホルムアミド(1.0ml)溶液を、上記多孔質酸化チタン電極上にスプレーを用いて塗布し、100℃で10分乾燥した。この電極上にヨウ化メチルアミンを溶解したイソプロピルアルコール溶液(濃度0.038M)をスピンコートにて塗布、乾燥し、再びこの電極上にヨウ化メチルアミンを溶解したイソプロピルアルコール溶液(濃度0.038M)をスピンコートで塗布、乾燥を繰り返した。最後に、イソプロピルアルコールをこの電極上にスピンコートにて塗布、乾燥してペロブスカイト層を形成した。このペロブスカイト層の上に再度、ヨウ化鉛(II)(0.415g)とヨウ化インジウム(III)(0.050g)を溶解したN,N−ジメチルホルムアミド(1.0ml)溶液を、上記多孔質酸化チタン電極上にスプレーを用いて塗布し、100℃で10分乾燥した。この電極上にヨウ化メチルアミンを溶解したイソプロピルアルコール溶液(濃度0.038M)をスピンコートにて塗布、乾燥し、再びこの電極上にヨウ化メチルアミンを溶解したイソプロピルアルコール溶液(濃度0.038M)をスピンコートで塗布、乾燥を繰り返した。最後に、イソプロピルアルコールをこの電極上にスピンコートにて塗布、乾燥してペロブスカイト層を形成した。ペロブスカイト層の膜厚は全体で531nmであった。上記のようにして作製した太陽電池を実施例1と同様にして評価した。その結果、開放電圧=0.92V、短絡電流密度12.1mA/cm、形状因子=0.59、変換効率=6.57%という優れた特性を示した。
[Example 9]
A perovskite layer in Example 1 was changed as follows, and a solar cell was fabricated in the same manner as in Example 1 except that.
A solution of N, N-dimethylformamide (1.0 ml) in which lead (II) iodide (0.415 g) and indium (III) iodide (0.050 g) are dissolved is sprayed on the porous titanium oxide electrode. And then dried at 100 ° C. for 10 minutes. An isopropyl alcohol solution (concentration 0.038M) in which methyl iodide is dissolved is applied onto the electrode by spin coating and dried, and then an isopropyl alcohol solution (concentration 0.038M in which methyl iodide is dissolved on the electrode). ) Was applied by spin coating and dried repeatedly. Finally, isopropyl alcohol was applied onto this electrode by spin coating and dried to form a perovskite layer. On the perovskite layer, an N, N-dimethylformamide (1.0 ml) solution in which lead (II) iodide (0.415 g) and indium (III) iodide (0.050 g) were dissolved was again added to the porous layer. It apply | coated using the spray on the quality titanium oxide electrode, and it dried for 10 minutes at 100 degreeC. An isopropyl alcohol solution (concentration 0.038M) in which methyl iodide is dissolved is applied onto the electrode by spin coating and dried, and then an isopropyl alcohol solution (concentration 0.038M in which methyl iodide is dissolved on the electrode). ) Was applied by spin coating and dried repeatedly. Finally, isopropyl alcohol was applied onto this electrode by spin coating and dried to form a perovskite layer. The total thickness of the perovskite layer was 531 nm. The solar cell produced as described above was evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, the excellent characteristics of an open circuit voltage = 0.92 V, a short circuit current density of 12.1 mA / cm 2 , a form factor = 0.59, and a conversion efficiency = 6.57% were exhibited.

[実施例10]
実施例1におけるペロブスカイト層を以下のように変更し、それ以外は実施例1と同様にして太陽電池を作製した。
ヨウ化鉛(II)(0.461g)を溶解したN,N−ジメチルホルムアミド(1.0ml)溶液を、上記多孔質酸化チタン電極上にスプレーを用いて塗布し、100℃で10分乾燥した。この電極上にヨウ化ホルムアミジンを溶解したイソプロピルアルコール溶液(濃度0.038M)をスピンコートにて塗布、乾燥し、再びこの電極上にヨウ化メチルアミンを溶解したイソプロピルアルコール溶液(濃度0.038M)をスピンコートで塗布、乾燥を繰り返した。最後に、イソプロピルアルコールをこの電極上にスピンコートにて塗布、乾燥してペロブスカイト層を形成した。ペロブスカイト層の膜厚は多孔質電子輸送層も含めて497nmであった。上記のようにして作製した太陽電池を実施例1と同様にして評価した。その結果、開放電圧=0.87V、短絡電流密度13.4mA/cm、形状因子=0.59、変換効率=6.88%という優れた特性を示した。
[Example 10]
A solar cell was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the perovskite layer in Example 1 was changed as follows.
A solution of N, N-dimethylformamide (1.0 ml) in which lead (II) iodide (0.461 g) was dissolved was applied onto the porous titanium oxide electrode by spraying and dried at 100 ° C. for 10 minutes. . An isopropyl alcohol solution (concentration 0.038M) in which formamidine iodide is dissolved is applied onto the electrode by spin coating and dried, and then an isopropyl alcohol solution (concentration 0.038M in which methylamine iodide is dissolved on the electrode). ) Was applied by spin coating and dried repeatedly. Finally, isopropyl alcohol was applied onto this electrode by spin coating and dried to form a perovskite layer. The thickness of the perovskite layer was 497 nm including the porous electron transport layer. The solar cell produced as described above was evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, excellent characteristics of an open circuit voltage = 0.87 V, a short circuit current density of 13.4 mA / cm 2 , a form factor = 0.59, and a conversion efficiency = 6.88% were exhibited.

[実施例11]
実施例2における多孔質層を以下のように変更し、それ以外は実施例2と同様にして太陽電池を作製した。
シーアイ化成社製酸化亜鉛を分散した溶液を用いて、緻密な電子輸送層上にスピンコートで塗布し、120℃、3分で温風乾燥した後、空気中500℃で30分間焼成し、多孔質層を形成した。多孔質層の膜厚は279nmであった。上記のようにして作製した太陽電池を実施例2と同様にして評価した。その結果、開放電圧=0.73V、短絡電流密度9.77mA/cm、形状因子=0.56、変換効率=3.99%という特性を示した。
[Example 11]
A solar cell was fabricated in the same manner as in Example 2 except that the porous layer in Example 2 was changed as follows.
Using a solution in which zinc oxide dispersed by CII Kasei Co., Ltd. was dispersed, it was applied onto a dense electron transport layer by spin coating, dried with warm air at 120 ° C. for 3 minutes, then baked at 500 ° C. for 30 minutes in the air, and porous A quality layer was formed. The film thickness of the porous layer was 279 nm. The solar cell produced as described above was evaluated in the same manner as in Example 2. As a result, the open circuit voltage = 0.73 V, the short circuit current density 9.77 mA / cm 2 , the shape factor = 0.56, and the conversion efficiency = 3.99% were exhibited.

[実施例12]
実施例2における多孔質層を以下のように変更し、それ以外は実施例2と同様にして太陽電池を作製した。
シーアイ化成社製酸化スズを分散した溶液を用いて、緻密な電子輸送層上にスピンコートで塗布し、120℃、3分で温風乾燥した後、空気中500℃で30分間焼成し、多孔質層を形成した。多孔質層の膜厚は311nmであった。上記のようにして作製した太陽電池を実施例2と同様にして評価した。その結果、開放電圧=0.75V、短絡電流密度8.96mA/cm、形状因子=0.57、変換効率=3.83%という特性を示した。
[Example 12]
A solar cell was fabricated in the same manner as in Example 2 except that the porous layer in Example 2 was changed as follows.
Using a solution in which tin oxide manufactured by CII Kasei Co., Ltd. was dispersed, it was applied onto a dense electron transport layer by spin coating, dried with warm air at 120 ° C. for 3 minutes, and then baked at 500 ° C. for 30 minutes in the air. A quality layer was formed. The film thickness of the porous layer was 311 nm. The solar cell produced as described above was evaluated in the same manner as in Example 2. As a result, the open circuit voltage was 0.75 V, the short circuit current density was 8.96 mA / cm 2 , the form factor was 0.57, and the conversion efficiency was 3.83%.

[実施例13]
実施例2における多孔質層を以下のように変更し、それ以外は実施例2と同様にして太陽電池を作製した。
シーアイ化成社製酸化アルミニウムを分散した溶液を用いて、緻密な電子輸送層上にスピンコートで塗布し、120℃、3分で温風乾燥した後、空気中500℃で30分間焼成し、多孔質層を形成した。多孔質層の膜厚は304nmであった。上記のようにして作製した太陽電池を実施例2と同様にして評価した。その結果、開放電圧=0.66V、短絡電流密度6.12mA/cm、形状因子=0.49、変換効率=1.98%という特性を示した。
[Example 13]
A solar cell was fabricated in the same manner as in Example 2 except that the porous layer in Example 2 was changed as follows.
Using a solution in which aluminum oxide manufactured by CI Kasei Co., Ltd. is dispersed, it is applied onto a dense electron transport layer by spin coating, dried with warm air at 120 ° C. for 3 minutes, and then baked at 500 ° C. for 30 minutes in the air. A quality layer was formed. The film thickness of the porous layer was 304 nm. The solar cell produced as described above was evaluated in the same manner as in Example 2. As a result, the open circuit voltage = 0.66 V, the short circuit current density 6.12 mA / cm 2 , the shape factor = 0.49, and the conversion efficiency = 1.98% were exhibited.

[実施例14]
実施例2における多孔質層を以下のように変更し、それ以外は実施例2と同様にして太陽電池を作製した。
酸化ニオブを分散した溶液を用いて、緻密な電子輸送層上にスピンコートで塗布し、120℃、3分で温風乾燥した後、空気中500℃で30分間焼成し、多孔質層を形成した。多孔質層の膜厚は288nmであった。上記のようにして作製した太陽電池を実施例2と同様にして評価した。その結果、開放電圧=0.81V、短絡電流密度6.12mA/cm、形状因子=0.52、変換効率=2.58%という特性を示した。
[Example 14]
A solar cell was fabricated in the same manner as in Example 2 except that the porous layer in Example 2 was changed as follows.
Using a solution in which niobium oxide is dispersed, it is applied onto a dense electron transport layer by spin coating, dried in warm air at 120 ° C. for 3 minutes, and then baked in air at 500 ° C. for 30 minutes to form a porous layer did. The film thickness of the porous layer was 288 nm. The solar cell produced as described above was evaluated in the same manner as in Example 2. As a result, an open circuit voltage = 0.81 V, a short circuit current density of 6.12 mA / cm 2 , a form factor = 0.52, and a conversion efficiency = 2.58% were exhibited.

[実施例15]
実施例2における多孔質層を以下のように変更し、それ以外は実施例2と同様にして太陽電池を作製した。
シーアイ化成製酸化イットリウムを分散した溶液を用いて、緻密な電子輸送層上にスピンコートで塗布し、120℃、3分で温風乾燥した後、空気中500℃で30分間焼成し、多孔質層を形成した。多孔質層の膜厚は293nmであった。上記のようにして作製した太陽電池を実施例2と同様にして評価した。その結果、開放電圧=0.84V、短絡電流密度7.39mA/cm、形状因子=0.47、変換効率=2.92%という特性を示した。
[Example 15]
A solar cell was fabricated in the same manner as in Example 2 except that the porous layer in Example 2 was changed as follows.
Using a solution in which yttrium oxide manufactured by Cai Kasei Co., Ltd. is dispersed, it is applied onto a dense electron transport layer by spin coating, dried with warm air at 120 ° C. for 3 minutes, and then baked at 500 ° C. for 30 minutes in the air. A layer was formed. The film thickness of the porous layer was 293 nm. The solar cell produced as described above was evaluated in the same manner as in Example 2. As a result, the open circuit voltage = 0.84 V, the short-circuit current density 7.39 mA / cm 2 , the form factor = 0.47, and the conversion efficiency = 2.92% were exhibited.

[実施例16]
実施例2における多孔質層を以下のように変更し、それ以外は実施例2と同様にして太陽電池を作製した。
チタン酸バリウムを分散した溶液を用いて、緻密な電子輸送層上にスピンコートで塗布し、120℃、3分で温風乾燥した後、空気中500℃で30分間焼成し、多孔質層を形成した。多孔質層の膜厚は293nmであった。上記のようにして作製した太陽電池を実施例1と同様にして評価した。その結果、開放電圧=0.61V、短絡電流密度8.86mA/cm、形状因子=0.44、変換効率=2.38%という特性を示した。
[Example 16]
A solar cell was fabricated in the same manner as in Example 2 except that the porous layer in Example 2 was changed as follows.
Using a solution in which barium titanate is dispersed, a fine electron transport layer is applied by spin coating, dried in warm air at 120 ° C. for 3 minutes, and then fired in air at 500 ° C. for 30 minutes to form a porous layer. Formed. The film thickness of the porous layer was 293 nm. The solar cell produced as described above was evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, an open circuit voltage = 0.61V, a short circuit current density of 8.86 mA / cm 2 , a form factor = 0.44, and a conversion efficiency = 2.38% were exhibited.

[実施例17]
実施例2における電子輸送層を以下のように変更し、それ以外は実施例1と同様にして太陽電池を作製した。
FTOガラス基板上にスパッタにて酸化ニオブを約10nm設けて緻密な電子輸送層を形成した。上記のようにして作製した太陽電池を実施例2と同様にして評価した。その結果、開放電圧=0.91V、短絡電流密度10.9mA/cm、形状因子=0.62、変換効率=6.15%という特性を示した。
[Example 17]
A solar cell was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the electron transport layer in Example 2 was changed as follows.
A dense electron transport layer was formed by providing about 10 nm of niobium oxide on the FTO glass substrate by sputtering. The solar cell produced as described above was evaluated in the same manner as in Example 2. As a result, the open circuit voltage = 0.91 V, the short-circuit current density 10.9 mA / cm 2 , the form factor = 0.62, and the conversion efficiency = 6.15% were exhibited.

[実施例18]
実施例2における電子輸送層を以下のように変更し、それ以外は実施例2と同様にして太陽電池を作製した。
FTOガラス基板上にコスパッタにて酸化チタンと酸化ニオブの混合(1:1)を約10nm設けて緻密な電子輸送層を形成した。上記のようにして作製した太陽電池を実施例2と同様にして評価した。その結果、開放電圧=0.91V、短絡電流密度11.2mA/cm、形状因子=0.61、変換効率=6.22%という特性を示した。
[Example 18]
A solar cell was fabricated in the same manner as in Example 2 except that the electron transport layer in Example 2 was changed as follows.
A dense electron transport layer was formed by providing about 10 nm of a mixture (1: 1) of titanium oxide and niobium oxide on a FTO glass substrate by co-sputtering. The solar cell produced as described above was evaluated in the same manner as in Example 2. As a result, the open circuit voltage = 0.91V, the short circuit current density 11.2 mA / cm 2 , the shape factor = 0.61, and the conversion efficiency = 6.22% were exhibited.

[実施例19]
実施例2における電子輸送層を以下のように変更し、それ以外は実施例2と同様にして太陽電池を作製した。
FTOガラス基板上にスパッタにて酸化イットリウムを約2nm設けて緻密な電子輸送層を形成した。上記のようにして作製した太陽電池を実施例2と同様にして評価した。その結果、開放電圧=0.92V、短絡電流密度10.9mA/cm、形状因子=0.61、変換効率=6.12%という特性を示した。
[Example 19]
A solar cell was fabricated in the same manner as in Example 2 except that the electron transport layer in Example 2 was changed as follows.
A dense electron transport layer was formed by providing about 2 nm of yttrium oxide on the FTO glass substrate by sputtering. The solar cell produced as described above was evaluated in the same manner as in Example 2. As a result, the open circuit voltage = 0.92V, the short circuit current density 10.9 mA / cm 2 , the form factor = 0.61, and the conversion efficiency = 6.12% were exhibited.

[実施例20]
実施例2におけるホール輸送層を以下のように変更し、それ以外は実施例2と同様にして太陽電池を作製した。
2,2(7,7(-テトラキス-(N,N-ジ-p−メトキシフェニルアミン)9,9(-スピロビフルオレン)))(50mM)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(30mM)、4−t−ブチルピリジン(200mM)、トリス(2-(1H-ピラゾール-1-イル)-4-tert-ブチルピリジン)コバルト(III) ビス(トリフルオトメタンスルホニル)イミド(6mM)を溶解したクロロベンゼン溶液をスピンコートにて製膜し、自然乾燥した。その結果、開放電圧=0.87V、短絡電流密度11.5mA/cm、形状因子=0.64、変換効率=6.4%という特性を示した。
[Example 20]
A hole transport layer in Example 2 was changed as follows, and a solar cell was fabricated in the same manner as in Example 2 except that.
2,2 (7,7 (-tetrakis- (N, N-di-p-methoxyphenylamine) 9,9 (-spirobifluorene))) (50 mM), lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (30 mM) 4-t-butylpyridine (200 mM), tris (2- (1H-pyrazol-1-yl) -4-tert-butylpyridine) cobalt (III) bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (6 mM) A chlorobenzene solution was formed by spin coating and air-dried. As a result, the open circuit voltage = 0.87 V, the short circuit current density 11.5 mA / cm 2 , the form factor = 0.64, and the conversion efficiency = 6.4% were exhibited.

[実施例21]
実施例2におけるホール輸送層を以下のように変更し、それ以外は実施例2と同様にして太陽電池を作製した。
2,2(7,7(-テトラキス-(N,N-ジ-p−メトキシフェニルアミン)9,9(-スピロビフルオレン)))(50mM)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(30mM)、4−t−ブチルピリジン(200mM)、トリス(2-(1H-ピラゾール-1-イル)-4-tert-ブチルピリジン)コバルト(III) ヘキサフルオロフォスフェート(6mM)を溶解したクロロベンゼン溶液をスピンコートにて製膜し、自然乾燥した。その結果、開放電圧=0.88V、短絡電流密度12.1mA/cm、形状因子=0.62、変換効率=6.6%という特性を示した。
[Example 21]
A hole transport layer in Example 2 was changed as follows, and a solar cell was fabricated in the same manner as in Example 2 except that.
2,2 (7,7 (-tetrakis- (N, N-di-p-methoxyphenylamine) 9,9 (-spirobifluorene))) (50 mM), lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (30 mM) Spin a chlorobenzene solution in which 4-t-butylpyridine (200 mM), tris (2- (1H-pyrazol-1-yl) -4-tert-butylpyridine) cobalt (III) hexafluorophosphate (6 mM) was dissolved The film was formed with a coat and dried naturally. As a result, the characteristics of an open circuit voltage = 0.88 V, a short circuit current density of 12.1 mA / cm 2 , a form factor = 0.62, and a conversion efficiency = 6.6% were exhibited.

[実施例22]
実施例2におけるホール輸送層を以下のように変更し、それ以外は実施例2と同様にして太陽電池を作製した。
2,2(7,7(-テトラキス-(N,N-ジ-p−メトキシフェニルアミン)9,9(-スピロビフルオレン)))(50mM)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(30mM)、4−t−ブチルピリジン(200mM)、トリス(2,2‘−ビピリジン)コバルト(III) ヘキサフルオロフォスフェート(6mM)を溶解したクロロベンゼン溶液をスピンコートにて製膜し、自然乾燥した。その結果、開放電圧=0.87V、短絡電流密度11.8mA/cm、形状因子=0.64、変換効率=6.57%という特性を示した。
[Example 22]
A hole transport layer in Example 2 was changed as follows, and a solar cell was fabricated in the same manner as in Example 2 except that.
2,2 (7,7 (-tetrakis- (N, N-di-p-methoxyphenylamine) 9,9 (-spirobifluorene))) (50 mM), lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (30 mM) A chlorobenzene solution in which 4-t-butylpyridine (200 mM), tris (2,2′-bipyridine) cobalt (III) hexafluorophosphate (6 mM) was dissolved was formed by spin coating, and air-dried. As a result, an open circuit voltage = 0.87 V, a short circuit current density of 11.8 mA / cm 2 , a form factor = 0.64, and a conversion efficiency = 6.57% were exhibited.

[実施例23]
(電子輸送層の作製)
FTOガラス基板上にコスパッタにて酸化チタンと酸化ニオブの混合(1:1)を約10nm設けて緻密な電子輸送層を形成した。
[Example 23]
(Preparation of electron transport layer)
A dense electron transport layer was formed by providing about 10 nm of a mixture (1: 1) of titanium oxide and niobium oxide on a FTO glass substrate by co-sputtering.

(多孔質層の作製)
Dyesol社製18NR−T(酸化チタンペースト)をエタノールで薄めたペーストを用いて、上記緻密な電子輸送層上にスピンコートで塗布し、120℃、3分で温風乾燥した後、空気中500℃で30分間焼成し、多孔質層を形成した。多孔質層の膜厚は308nmであった。
(Preparation of porous layer)
Using a paste obtained by diluting Diesol 18NR-T (titanium oxide paste) with ethanol, the fine electron transport layer was applied by spin coating, dried in warm air at 120 ° C. for 3 minutes, and then in air. Baking at 30 ° C. for 30 minutes formed a porous layer. The film thickness of the porous layer was 308 nm.

(ペロブスカイト層の作製)
ヨウ化鉛(II)(0.415g)とヨウ化アンチモン(III)(0.050g)を溶解したN,N−ジメチルホルムアミド(1.0ml)溶液を、上記多孔質酸化チタン電極上にスプレーを用いて塗布し、100℃で10分乾燥した。この電極上にヨウ化メチルアミンを溶解したイソプロピルアルコール溶液(濃度0.038M)をスピンコートにて塗布、乾燥し、再びこの電極上にヨウ化メチルアミンを溶解したイソプロピルアルコール溶液(濃度0.038M)をスピンコートで塗布、乾燥を繰り返した。最後に、イソプロピルアルコールをこの電極上にスピンコートにて塗布、乾燥してペロブスカイト層を形成した。このペロブスカイト層の膜厚は多孔質電子輸送層も含めて457nmであった。このペロブスカイト層の上に、ヨウ化鉛(II)(0.415g)、ヨウ化インジウム(0.050g)、ヨウ化メチルアミン(0.106g)、塩化メチルアミン(0.023g)を溶解したN,N−ジメチルホルムアミド(1.0ml)溶液を、上記多孔質酸化チタン電極上にスプレーを用いて塗布し、100℃で10分乾燥してハロゲン原子の成分が異なるペロブスカイト層を積層した。ペロブスカイト層の膜厚は全体で514nmであった。
(Preparation of perovskite layer)
A solution of N, N-dimethylformamide (1.0 ml) in which lead (II) iodide (0.415 g) and antimony iodide (III) (0.050 g) are dissolved is sprayed on the porous titanium oxide electrode. And then dried at 100 ° C. for 10 minutes. An isopropyl alcohol solution (concentration 0.038M) in which methyl iodide is dissolved is applied onto the electrode by spin coating and dried, and then an isopropyl alcohol solution (concentration 0.038M in which methyl iodide is dissolved on the electrode). ) Was applied by spin coating and dried repeatedly. Finally, isopropyl alcohol was applied onto this electrode by spin coating and dried to form a perovskite layer. The film thickness of this perovskite layer was 457 nm including the porous electron transport layer. N in which lead (II) iodide (0.415 g), indium iodide (0.050 g), methylamine iodide (0.106 g), and methylamine chloride (0.023 g) were dissolved on the perovskite layer. , N-dimethylformamide (1.0 ml) solution was applied onto the porous titanium oxide electrode by spraying and dried at 100 ° C. for 10 minutes to laminate a perovskite layer having different halogen atom components. The total thickness of the perovskite layer was 514 nm.

(ホール輸送層、ホール集電電極の作製)
2,2(7,7(-テトラキス-(N,N-ジ-p−メトキシフェニルアミン)9,9(-スピロビフルオレン)))(50mM)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(30mM)、4−t−ブチルピリジン(200mM)、トリス(2-(1H-ピラゾール-1-イル)-4-tert-ブチルピリジン)コバルト(III) ヘキサフルオロフォスフェート(6mM)を溶解したクロロベンゼン溶液をスピンコートにて製膜し、自然乾燥した。この上に金を真空蒸着で約100nm形成して太陽電池素子を作製した。
(Preparation of hole transport layer and hole collecting electrode)
2,2 (7,7 (-tetrakis- (N, N-di-p-methoxyphenylamine) 9,9 (-spirobifluorene))) (50 mM), lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (30 mM) Spin a chlorobenzene solution in which 4-t-butylpyridine (200 mM), tris (2- (1H-pyrazol-1-yl) -4-tert-butylpyridine) cobalt (III) hexafluorophosphate (6 mM) was dissolved The film was formed with a coat and dried naturally. On this, gold was formed to a thickness of about 100 nm by vacuum deposition to produce a solar cell element.

(太陽電池特性の評価)
得た太陽電池の疑似太陽光照射下(AM1.5、100mW/cm2)における光電変換効率を測定した。擬似太陽光は英弘精機社製ソーラーシミュレーターSS−80XIL、評価機器はNF回路設計ブロック社製太陽電池評価システムAs−510−PV03にて測定した。その結果、開放電圧=0.94V、短絡電流密度13.7mA/cm2、形状因子=0.65、変換効率=8.37%という優れた特性を示した。
(Evaluation of solar cell characteristics)
The photoelectric conversion efficiency of the obtained solar cell under pseudo-sunlight irradiation (AM 1.5, 100 mW / cm 2) was measured. The simulated solar light was measured by a solar simulator SS-80XIL manufactured by Eihiro Seiki Co., Ltd., and the evaluation equipment was measured by a solar cell evaluation system As-510-PV03 manufactured by NF Circuit Design Block. As a result, the excellent characteristics of an open circuit voltage = 0.94 V, a short circuit current density of 13.7 mA / cm 2, a form factor = 0.65, and a conversion efficiency = 8.37% were exhibited.

[比較例1]
実施例2におけるスプレーによって形成したペロブスカイト層を、スピンコートによって形成したペロブスカイト層に変更した以外は実施例1と同様にして太陽電池を作製し、評価した。スピンコートによって形成したペロブスカイト層の膜厚は、多孔質電子輸送層を含めて527nmであった。この太陽電池の特性は、開放電圧=0.88V、短絡電流密度10.6mA/cm、形状因子=0.60、変換効率=5.60%という値であった。同じ1段階析出法によって作製した実施例2に比較して、スピンコートで作製した比較例1の太陽電池は低い特性であった。
[Comparative Example 1]
A solar cell was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the perovskite layer formed by spraying in Example 2 was changed to a perovskite layer formed by spin coating. The thickness of the perovskite layer formed by spin coating was 527 nm including the porous electron transport layer. The characteristics of this solar cell were as follows: open circuit voltage = 0.88 V, short circuit current density 10.6 mA / cm 2 , form factor = 0.60, conversion efficiency = 5.60%. Compared with Example 2 produced by the same one-step deposition method, the solar cell of Comparative Example 1 produced by spin coating had lower characteristics.

[比較例2]
実施例3におけるスプレーにおけるペロブスカイト層を、スピンコートによって形成したペロブスカイト層に変更した以外は実施例1と同様にして太陽電池を作製し、評価した。スピンコートによって形成したペロブスカイト層の膜厚は、多孔質電子輸送層を含めて411nmであった。この太陽電池の特性は、開放電圧=0.64V、短絡電流密度4.7mA/cm、形状因子=0.44、変換効率=1.32%という値であった。同じペロブスカイト層の積層である実施例3に比較して、スピンコートで作製した比較例2の太陽電池は低い特性であった。これは、1度製膜したペロブスカイト層の上に、もう一度スピンコ−トで積層使用とすると、下地のペロブスカイト層が溶け出してしまったためだと推測される。
[Comparative Example 2]
A solar cell was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the perovskite layer in the spray in Example 3 was changed to a perovskite layer formed by spin coating. The thickness of the perovskite layer formed by spin coating was 411 nm including the porous electron transport layer. The characteristics of this solar cell were values of open circuit voltage = 0.64 V, short circuit current density 4.7 mA / cm 2 , form factor = 0.44, and conversion efficiency = 1.32%. The solar cell of Comparative Example 2 produced by spin coating had lower characteristics than Example 3 where the same perovskite layer was laminated. This is presumed to be because the underlying perovskite layer was melted out once the perovskite layer formed once was laminated on the spin coat.

[比較例3]
実施例1におけるスプレーによって形成したペロブスカイト層を、スピンコートによって形成したペロブスカイト層に変更した以外は実施例1と同様にして太陽電池を作製し、評価した。スピンコートによって形成したペロブスカイト層の膜厚は、多孔質電子輸送層を含めて496nmであった。この太陽電池の特性は、開放電圧=0.84V、短絡電流密度10.1mA/cm、形状因子=0.60、変換効率=5.09%という値であった。同じ2段階析出法によって作製した実施例1に比較して、スピンコートで作製した比較例3の太陽電池は低い特性であった。
[Comparative Example 3]
A solar cell was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the perovskite layer formed by spraying in Example 1 was changed to a perovskite layer formed by spin coating. The thickness of the perovskite layer formed by spin coating was 496 nm including the porous electron transport layer. The characteristics of the solar cell were as follows: open circuit voltage = 0.84 V, short circuit current density 10.1 mA / cm 2 , form factor = 0.60, and conversion efficiency = 0.09%. Compared with Example 1 produced by the same two-step deposition method, the solar cell of Comparative Example 3 produced by spin coating had lower characteristics.

[比較例4]
実施例8におけるスプレーにおけるペロブスカイト層を、スピンコートによって形成したペロブスカイト層に変更した以外は実施例1と同様にして太陽電池を作製し、評価した。スピンコートによって形成したペロブスカイト層の膜厚は、多孔質電子輸送層を含めて442nmであった。この太陽電池の特性は、開放電圧=0.61V、短絡電流密度4.4mA/cm、形状因子=0.49、変換効率=1.32%という値であった。同じペロブスカイト層の積層である実施例8に比較して、スピンコートで作製した比較例4の太陽電池は低い特性であった。これは、1度製膜したペロブスカイト層の上に、もう一度スピンコ−トで積層使用とすると、下地のペロブスカイト層が溶け出してしまったためだと推測される。
下記の表1に実施例、比較例を纏めたものを示す。
[Comparative Example 4]
A solar cell was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the perovskite layer in the spray in Example 8 was changed to a perovskite layer formed by spin coating. The thickness of the perovskite layer formed by spin coating was 442 nm including the porous electron transport layer. The characteristics of the solar cell were as follows: open circuit voltage = 0.61 V, short circuit current density 4.4 mA / cm 2 , form factor = 0.49, and conversion efficiency = 1.32%. The solar cell of Comparative Example 4 produced by spin coating had lower characteristics than Example 8 where the same perovskite layer was laminated. This is presumed to be because the underlying perovskite layer was melted out once the perovskite layer formed once was laminated on the spin coat.
Table 1 below summarizes the examples and comparative examples.

Figure 2016009737
Figure 2016009737

以上、本発明のペロブスカイト型太陽電池は、実施例1、2の結果よりスプレーにて製膜したペロブスカイト層は優れた特性の太陽電池を得ることができ、実施例3、4、7、8、9の結果より、スプレー製膜にて積層することで、より高い性能を得ることができることが分かる。実施例5〜9の結果より、金属として鉛だけでなく、アンチモンやインジウムを混合することでより良好な特性を得ることができることが分かる。更に、実施例10の結果より、ハロゲン化メチルアミンだけでなく、ホルムアミジンでも良好な特性を得ることができ、実施例11〜16の結果より、多孔質層に用いる酸化物は、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化アルミニウム、酸化ニオブ、酸化イットリウム、チタン酸バリウムでも太陽電池特性を得ることができるが、酸化チタンが最良の結果を得ることが分かる。また、実施例17〜23の結果より、電子輸送層に酸化チタンだけでなく、酸化ニオブやその混合物、あるいは酸化イットリウムを用いることで、より高い性能を得ることができることが分かる。更に、実施例20〜23の結果より、ホール輸送層にCo錯体を添加することでより高い性能を得ることができることが分かる。   As described above, the perovskite solar cell of the present invention can obtain a solar cell having excellent characteristics in the perovskite layer formed by spraying from the results of Examples 1 and 2, and Examples 3, 4, 7, 8, From the result of 9, it is understood that higher performance can be obtained by laminating by spray film formation. From the results of Examples 5 to 9, it can be seen that better characteristics can be obtained by mixing not only lead but also antimony or indium as a metal. Furthermore, from the result of Example 10, not only halogenated methylamine but also formamidine can obtain good characteristics. From the results of Examples 11 to 16, the oxide used for the porous layer is zinc oxide, Although solar cell characteristics can be obtained with tin oxide, aluminum oxide, niobium oxide, yttrium oxide, and barium titanate, it can be seen that titanium oxide provides the best results. From the results of Examples 17 to 23, it can be seen that higher performance can be obtained by using not only titanium oxide but also niobium oxide, a mixture thereof, or yttrium oxide in the electron transport layer. Furthermore, from the results of Examples 20 to 23, it can be seen that higher performance can be obtained by adding a Co complex to the hole transport layer.

以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。   As mentioned above, although the form which concerns on implementation of this invention was demonstrated, the said content does not limit the content of invention.

1 基板
2 第一の電極
3 電子輸送層
4 多孔質層
5 ペロブスカイト層
6 ホール輸送層
7 第二の電極
1 Substrate 2 First electrode 3 Electron transport layer 4 Porous layer 5 Perovskite layer 6 Hole transport layer 7 Second electrode

特許第2664194号公報Japanese Patent No. 2664194 特開平11−144773号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-144773 特開2000−106223号公報JP 2000-106223 A WO07/100095号公報WO07 / 100095 publication

Nature,353(1991)737Nature, 353 (1991) 737 J.Am.Chem.Soc.,115(1993)6382J. Am. Chem. Soc., 115 (1993) 6382 Semicond.Sci.Technol.,10(1995)1689Semicond.Sci.Technol., 10 (1995) 1689 Electrochemistry,70(2002)432Electrochemistry, 70 (2002) 432 Synthetic Metals,89(1997)215Synthetic Metals, 89 (1997) 215 Nature,398(1998)583Nature, 398 (1998) 583 Chem.Lett.,(1997)471Chem. Lett., (1997) 471 J.Am.Chem.Soc.,131(2009)6050J.Am.Chem.Soc., 131 (2009) 6050 Science,338(2012)643Science, 338 (2012) 643

Claims (10)

透明導電膜基板上に、電子輸送層を設けた第一電極、前記電子輸送層上に設けられた多孔質層、前記多孔質層上に設けられたペロブスカイト化合物層、前記ペロブスカイト化合物層上に設けられたホール輸送層、前記ホール輸送層上に第二電極を具備したペロブスカイト型太陽電池の製造方法であって、ハロゲン化アルキルアミン、金属ハロゲン化物の溶液を、前記多孔質層上にスプレーして下記一般式(1)にて表されるペロブスカイト化合物層を、該多孔質層上に形成する工程を有することを特徴とするペロブスカイト型太陽電池の製造方法。
XαYβMγ ・・・一般式(1)
(式中、Xはハロゲン原子、Yはアルキルアミン化合物、Mは金属を含み、α:β:γの比率が3:1:1であり、β及びγは1より大きい整数を表す。)
A first electrode provided with an electron transport layer on a transparent conductive film substrate, a porous layer provided on the electron transport layer, a perovskite compound layer provided on the porous layer, and provided on the perovskite compound layer And a method for producing a perovskite solar cell comprising a second electrode on the hole transport layer, wherein a solution of an alkylamine halide and a metal halide is sprayed on the porous layer. A method for producing a perovskite solar cell, comprising a step of forming a perovskite compound layer represented by the following general formula (1) on the porous layer.
XαYβMγ General formula (1)
(In the formula, X is a halogen atom, Y is an alkylamine compound, M contains a metal, the ratio of α: β: γ is 3: 1: 1, and β and γ represent integers greater than 1.)
透明導電膜基板上に、電子輸送層を設けた第一電極、前記電子輸送層上に設けられた多孔質層、前記多孔質層上に設けられたペロブスカイト化合物層、前記ペロブスカイト化合物層上に設けられたホール輸送層、前記ホール輸送層上に第二電極を具備したペロブスカイト型太陽電池において、下記一般式(1)にて表されるペロブスカイト化合物が、ハロゲン化アルキルアミン、金属ハロゲン化物を有機溶剤中に含む溶液の前記多孔質層上へのスプレーにて形成されたものであることを特徴とするペロブスカイト型太陽電池。
XαYβMγ ・・・一般式(1)
(式中、Xはハロゲン原子、Yはアルキルアミン化合物、Mは金属を含み、α:β:γの比率が3:1:1であり、β及びγは1より大きい整数を表す。)
A first electrode provided with an electron transport layer on a transparent conductive film substrate, a porous layer provided on the electron transport layer, a perovskite compound layer provided on the porous layer, and provided on the perovskite compound layer And a perovskite solar cell having a second electrode on the hole transport layer, wherein the perovskite compound represented by the following general formula (1) contains an alkylamine halide and a metal halide as an organic solvent: A perovskite solar cell, which is formed by spraying the solution contained therein onto the porous layer.
XαYβMγ General formula (1)
(In the formula, X is a halogen atom, Y is an alkylamine compound, M contains a metal, the ratio of α: β: γ is 3: 1: 1, and β and γ represent integers greater than 1.)
前記ペロブスカイト化合物層が、前記一般式(1)におけるXがヨウ素からなるペロブスカイト層の上に、Xがヨウ素と他のハロゲン原子の混合からなるペロブスカイト層を積層されていることを特徴とする請求項2に記載のペロブスカイト型太陽電池。   The perovskite compound layer, wherein a perovskite layer in which X is a mixture of iodine and other halogen atoms is laminated on a perovskite layer in which X in the general formula (1) is iodine. 2. A perovskite solar cell according to 2. 前記一般式におけるMが、少なくとも鉛を含有することを特徴とする請求項2又は3に記載のペロブスカイト型太陽電池。   4. The perovskite solar cell according to claim 2, wherein M in the general formula contains at least lead. 前記一般式におけるMが鉛と、インジウム、アンチモン、スズのいずれか1種類とを含有することを特徴とする請求項2乃至4のいずれかに記載のペロブスカイト型太陽電池。   The perovskite solar cell according to any one of claims 2 to 4, wherein M in the general formula contains lead and any one of indium, antimony, and tin. 前記一般式(1)におけるYのハロゲン化アルキルアミンが、ハロゲン化メチルアミン、ハロゲン化ホルムアミジンの何れかであることを特徴とする請求項2乃至5のいずれかに記載のペロブスカイト型太陽電池。   The perovskite solar cell according to any one of claims 2 to 5, wherein the halogenated alkylamine of Y in the general formula (1) is either a halogenated methylamine or a halogenated formamidine. 前記多孔質層が、金属酸化物を含むことを特徴とする請求項2乃至6のいずれかに記載のペロブスカイト型太陽電池。   The perovskite solar cell according to claim 2, wherein the porous layer contains a metal oxide. 前記金属酸化物が酸化チタンであることを特徴とする請求項2乃至7のいずれかに記載のペロブスカイト型太陽電池。   The perovskite solar cell according to any one of claims 2 to 7, wherein the metal oxide is titanium oxide. 前記電子輸送層が少なくとも酸化チタン、酸化ニオブ、酸化イットリウムの少なくとも1種類を含むことを特徴とする請求項2乃至8のいずれかに記載のペロブスカイト型太陽電池。   The perovskite solar cell according to any one of claims 2 to 8, wherein the electron transport layer contains at least one of titanium oxide, niobium oxide, and yttrium oxide. 前記ホール輸送層が、酸化剤を含有することを特徴とする請求項2乃至9のいずれかに記載のペロブスカイト型太陽電池。   The perovskite solar cell according to any one of claims 2 to 9, wherein the hole transport layer contains an oxidizing agent.
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