JP2016119468A - Organic inorganic hybrid solar cell - Google Patents

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麻由美 堀木
Mayumi HORIKI
麻由美 堀木
明伸 早川
Akinobu Hayakawa
明伸 早川
峻士 小原
Shunji Ohara
峻士 小原
智仁 宇野
Tomohito Uno
智仁 宇野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic inorganic hybrid solar cell low in leakage current, excellent in photoelectric conversion efficiency, and suppressed in photo-deterioration.SOLUTION: A solar cell 1 shown in (a) is a laminate and comprises a substrate 2, an electrode 3, a thin film layer 4, an organic inorganic hybrid semiconductor layer 6, a hole transport layer 7 and a counter electrode 8, and a solar cell 1 shown in (b) is a composite film, the organic inorganic hybrid semiconductor layer 6 entering a clearance of a porous layer 5 and forming a composite body with the porous layer 5. The electrode 3 has an arithmetic average roughness Ra of 25 nm or less, and the organic inorganic hybrid semiconductor layer 6 has a perovskite structure represented by general formula R-M-X(where, R represents an organic molecule, M represents a metal atom, and X represents a halogen atom or a chalcogen atom).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、もれ電流が少なく、光電変換効率に優れており、光劣化が抑制された有機無機ハイブリッド太陽電池に関する。 The present invention relates to an organic-inorganic hybrid solar cell with little leakage current, excellent photoelectric conversion efficiency, and suppressed photodegradation.

近年、液晶、プラズマ、有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)等の各種ディスプレイを作製するにあたり、透明電極は必須の構成部材としてその開発が進められている。また上記以外にも各種太陽電池においても透明電極基板は不可欠の要素として挙げられる。太陽電池用途の透明電極基板には、低抵抗であること及び高い光透過性を有することが要求物性として挙げられている。 In recent years, a transparent electrode has been developed as an indispensable constituent member in producing various displays such as liquid crystal, plasma, and organic electroluminescence (organic EL). In addition to the above, the transparent electrode substrate is also an indispensable element in various solar cells. A transparent electrode substrate for use in solar cells is required to have low resistance and high light transmittance as required physical properties.

従来、透明電極としてはAu、Ag、Pt等の金属薄膜、スズドープ酸化インジウム(ITO)、亜鉛ドープ酸化インジウム(IZO)、アルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO)、ガリウムドープ酸化亜鉛(GZO)、フッ素ドープ酸化錫(FTO)、アンチモンドープ酸化錫(ATO)等の金属酸化物薄膜、TiN、ZrN、HfN等の導電性窒化物薄膜、LaB等の導電性ホウ素化物薄膜が用いられる。太陽電池用途の透明電極としては、上記のように低抵抗率と高光透過性とを両立させる必要があるが、金属薄膜ではそれらの両立が難しく、金属酸化物薄膜が最も良い特性を持っているため、透明電極の主流となってきている。 Conventionally, as transparent electrodes, metal thin films such as Au, Ag, Pt, tin-doped indium oxide (ITO), zinc-doped indium oxide (IZO), aluminum-doped zinc oxide (AZO), gallium-doped zinc oxide (GZO), fluorine-doped oxidation Metal oxide thin films such as tin (FTO) and antimony-doped tin oxide (ATO), conductive nitride thin films such as TiN, ZrN, and HfN, and conductive boride thin films such as LaB 6 are used. As a transparent electrode for solar cell applications, it is necessary to achieve both low resistivity and high light transmittance as described above. However, it is difficult to achieve both of them in a metal thin film, and a metal oxide thin film has the best characteristics. Therefore, it has become the mainstream of transparent electrodes.

一方、太陽電池においては、N型半導体層とP型半導体層とを積層した積層体である光電変換層を少なくとも一方を上記の透明電極を用いた二つの電極で挟むことにより光電変換素子とする。また、光電変換層としては積層体の代わりに、N型半導体とP型半導体とを混合して複合化した複合膜を用いることも検討されている。このような光電変換素子では、光励起により光キャリアが生成し、電子がN型半導体を、ホールがP型半導体を移動することで、電界が生じる。 On the other hand, in a solar cell, a photoelectric conversion element is formed by sandwiching at least one of a photoelectric conversion layer, which is a stacked body of an N-type semiconductor layer and a P-type semiconductor layer, with two electrodes using the transparent electrode. . In addition, as a photoelectric conversion layer, use of a composite film obtained by mixing and compounding an N-type semiconductor and a P-type semiconductor instead of a stacked body has been studied. In such a photoelectric conversion element, photocarriers are generated by photoexcitation, and an electric field is generated by electrons moving through an N-type semiconductor and holes moving through a P-type semiconductor.

現在実用化されている光電変換素子の多くはシリコン等の無機半導体を用いた無機太陽電池であるが、製造コストが高く大型かつリジットであるため利用範囲が限られている。そこで特許文献1に記載のような有機半導体を用いた有機太陽電池に注目が集まるが、光電変換効率が無機太陽電池に比べて劣るものとなっている。 Many of the photoelectric conversion elements currently in practical use are inorganic solar cells using an inorganic semiconductor such as silicon. However, the range of use is limited because of high manufacturing cost, large size, and rigid size. Therefore, attention is focused on organic solar cells using organic semiconductors as described in Patent Document 1, but photoelectric conversion efficiency is inferior to that of inorganic solar cells.

そこで近年、特許文献2又は非特許文献1に記載のような有機無機ハイブリッド半導体と呼ばれる、中心金属に鉛、スズ等を用いたペロブスカイト構造を有する光電変換材料が発見されている。 Therefore, in recent years, a photoelectric conversion material having a perovskite structure using lead, tin or the like as a central metal, which is called an organic-inorganic hybrid semiconductor as described in Patent Document 2 or Non-Patent Document 1, has been discovered.

特開2006−344794号公報JP 2006-344794 A 特開2014−72327号公報JP 2014-72327 A

M.M.Lee,et al,Science,2012,338,643M.M. M.M. Lee, et al, Science, 2012, 338, 643

しかしながら、特許文献2又は非特許文献1に記載の有機無機ハイブリッド太陽電池にはもれ電流が存在することから、もれ電流を抑制することで更なる効率向上が期待される。また、特許文献2又は非特許文献1に記載の有機無機ハイブリッド太陽電池は、光を当て続けると性能が低下する現象(光劣化)が確認された。よって、本発明は、もれ電流が少なく、光電変換効率に優れており、光劣化が抑制された有機無機ハイブリッド太陽電池を提供することを目的とする。 However, since the leakage current exists in the organic-inorganic hybrid solar cell described in Patent Document 2 or Non-Patent Document 1, further efficiency improvement is expected by suppressing the leakage current. In addition, the organic-inorganic hybrid solar cell described in Patent Document 2 or Non-Patent Document 1 has been confirmed to exhibit a phenomenon in which performance deteriorates when light is continuously applied (light degradation). Therefore, an object of the present invention is to provide an organic-inorganic hybrid solar cell that has little leakage current, is excellent in photoelectric conversion efficiency, and is suppressed from photodegradation.

本発明は、JIS B 0601−2001に準拠して測定された、算術平均粗さRaが25nm以下である電極を有する基板と、電子輸送層と、一般式R−M−X(但し、Rは有機分子、Mは金属原子、Xはハロゲン原子又はカルコゲン原子である。)で表されるペロブスカイト構造を有する有機無機ハイブリッド半導体層と、を有する有機無機ハイブリッド太陽電池である。
以下、本発明を詳述する。
The present invention relates to a substrate having an electrode having an arithmetic average roughness Ra of 25 nm or less, an electron transport layer, a general formula R-M-X 3 (provided that R is measured according to JIS B 0601-2001). Is an organic molecule, M is a metal atom, X is a halogen atom or a chalcogen atom.) And an organic-inorganic hybrid semiconductor layer having a perovskite structure.
The present invention is described in detail below.

本発明者らは、もれ電流値が大きくなり、光劣化が起こる原因を鋭意検討した結果、電極を有する基板の電極表面の表面粗さが原因であると推測した。電極の表面粗さが大きいことで、電極上に積層する半導体層の製膜性が低下し、クラック、ピンホール等ができることにより対向電極等が電極に直接接触することで、もれ電流が発生すると思われる。すなわち、本発明者らは、電極のJIS B 0601−2001に準拠して測定された算術平均粗さRaを25nm以下にすることでもれ電流を抑制し、光電変換効率を向上させることができ、更に光劣化を抑制できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
なお、電極の算術平均粗さRaを25nm以下にすることによるもれ電流の抑制及び光劣化の抑制は、電荷分離能の高いペロブスカイト構造を有する有機無機ハイブリッド半導体層を用いた場合に顕著に見られる効果であり、例えば、無機半導体層を用いた場合には電極の算術平均粗さRaを25nm以下にしたとしても顕著なもれ電流の抑制及び光劣化の抑制は見られない。
As a result of intensive studies on the cause of the photocurrent deterioration due to the increase of the leakage current value, the present inventors speculated that the cause was the surface roughness of the electrode surface of the substrate having the electrodes. Due to the large surface roughness of the electrode, the film-forming property of the semiconductor layer laminated on the electrode is reduced, and the leakage current is generated when the counter electrode etc. is in direct contact with the electrode due to the formation of cracks, pinholes, etc. It seems to be. That is, the present inventors can suppress the leakage current and improve the photoelectric conversion efficiency by setting the arithmetic average roughness Ra measured in accordance with JIS B 0601-2001 of the electrode to 25 nm or less. Furthermore, it discovered that light deterioration could be suppressed and came to complete this invention.
In addition, suppression of leakage current and suppression of photodegradation by setting the arithmetic average roughness Ra of the electrode to 25 nm or less are noticeable when an organic-inorganic hybrid semiconductor layer having a perovskite structure with high charge separation ability is used. For example, in the case of using an inorganic semiconductor layer, even if the arithmetic average roughness Ra of the electrode is set to 25 nm or less, no significant leakage current suppression or light degradation suppression is observed.

太陽電池の電池特性は、一般的に短絡電流密度、開放電圧及びフィルファクター(FF)の三因子の積によって表すことができる。その中でもFFとは、生成したキャリアの回収効率を示すものであり、バルク又は各半導体層の界面等における抵抗値が低く、もれ電流が少ないとFFは高い値を示し、結果として光電変換効率が向上する。 The battery characteristics of a solar cell can be generally expressed by a product of three factors of a short circuit current density, an open circuit voltage, and a fill factor (FF). Among them, FF indicates the recovery efficiency of the generated carrier, and the resistance value at the interface of the bulk or each semiconductor layer is low, and when the leakage current is small, the FF shows a high value, resulting in the photoelectric conversion efficiency. Will improve.

本発明の有機無機ハイブリッド太陽電池は、電極を有する基板を有する。
上記電極は、JIS B 0601−2001に準拠して測定された算術平均粗さRaが25nm以下である。上記算術平均粗さRaの下限は特に限定されず、1nm以上であってもよい。上記電極上には、半導体層が多層積層されるが、上記算術平均粗さRaを25nm以下に抑えることによって、各層の製膜性が向上し、クラック、ピンホール等を抑制することができ、もれ電流を抑制することができる。上記算術平均粗さRaは20nm以下であることが好ましく、15nm以下であることがより好ましい。
上記算術平均粗さRaはBruker社製のDimension FastScan AFMのScanasist Airモード等を用いて測定することができる。
The organic-inorganic hybrid solar cell of the present invention has a substrate having electrodes.
The electrode has an arithmetic average roughness Ra measured in accordance with JIS B 0601-2001 of 25 nm or less. The lower limit of the arithmetic average roughness Ra is not particularly limited, and may be 1 nm or more. On the electrode, semiconductor layers are stacked in multiple layers, but by suppressing the arithmetic average roughness Ra to 25 nm or less, the film formability of each layer is improved, cracks, pinholes, etc. can be suppressed, Leakage current can be suppressed. The arithmetic average roughness Ra is preferably 20 nm or less, and more preferably 15 nm or less.
The arithmetic average roughness Ra can be measured using a Dimension FastScan AFM Scanist Air mode manufactured by Bruker.

上記電極としては、透明電極又は金属電極等が挙げられる。
上記透明電極にはITO、IZO、AZO、GZO、FTO、ATO等の金属酸化物薄膜、TiN、ZrN、HfN等の導電性窒化物薄膜、LaB等の導電性ホウ素化物薄膜が挙げられる。なかでも、低抵抗性と高い光透過性との観点からITO、IZO、AZO、GZO、FTO又はATOが好ましく、有機無機ハイブリッド太陽電池を製造する際には上記透明電極の上に積層する半導体層を加熱処理することから、高耐熱性を有するFTO又はATOがより好ましい。
Examples of the electrode include a transparent electrode and a metal electrode.
The above transparent electrode ITO, IZO, AZO, GZO, FTO, metal oxide thin film of ATO, etc., TiN, ZrN, conductive nitride film such as HfN, include conductive boride thin film such as LaB 6. Of these, ITO, IZO, AZO, GZO, FTO, or ATO are preferable from the viewpoint of low resistance and high light transmittance, and a semiconductor layer laminated on the transparent electrode when manufacturing an organic-inorganic hybrid solar cell. FTO or ATO having high heat resistance is more preferable because of heat treatment.

上記電極が透明電極である場合、上記基板は特に限定されないが、例えば、ソーダライムガラス、無アルカリガラス等の透明ガラス基板、セラミック基板、透明プラスチック基板等が挙げられる。 When the electrode is a transparent electrode, the substrate is not particularly limited, and examples thereof include a transparent glass substrate such as soda lime glass and non-alkali glass, a ceramic substrate, and a transparent plastic substrate.

上記透明電極のJIS B 0601−2001に準拠して測定された算術平均粗さRaは電極の種類又は作製方法によって、変化することが分かっており、上記透明電極の作製方法としては、例えばスパッタリング法等の乾式プロセス法、ゾル−ゲル法等の湿式プロセス法、スプレーパイロリシスデポジション法等が挙げられる。スプレーパイロリシスデポジション法においては、スプレーの噴霧量、噴霧速度、基板の温度等を調節することにより、容易に透明電極の算術平均粗さRaを調節することができる。 It has been found that the arithmetic average roughness Ra measured in accordance with JIS B 0601-2001 of the transparent electrode varies depending on the type of electrode or the production method. Examples of the production method of the transparent electrode include a sputtering method. And dry process methods such as sol-gel method, spray pyrolysis deposition method and the like. In the spray pyrolysis deposition method, the arithmetic average roughness Ra of the transparent electrode can be easily adjusted by adjusting the spray amount, spray speed, substrate temperature, and the like.

上記電極が金属電極である場合、上記金属電極の材料としては、特に限定されないが、チタン、アルミニウム、SUS、銅等が挙げられる。なかでも、光劣化の抑止に優れる観点からはチタンが好ましい。チタンが光劣化を抑制する理由については不明であるが、チタン電極と電子輸送層との界面に酸化チタン層が生じ、該酸化チタンが電子輸送層の密度を向上させるからではないかと考えられる。上記金属電極は、上記金属電極の材料を薄膜としたものであってもよいし、基板上にスパッタリング法、蒸着法等によって上記金属電極の材料を積層したものであってもよい。 When the electrode is a metal electrode, the material of the metal electrode is not particularly limited, and examples thereof include titanium, aluminum, SUS, and copper. Of these, titanium is preferable from the viewpoint of excellent suppression of light degradation. The reason why titanium suppresses photodegradation is unclear, but it is thought that a titanium oxide layer is formed at the interface between the titanium electrode and the electron transport layer, and the titanium oxide improves the density of the electron transport layer. The metal electrode may be a thin film of the metal electrode material, or may be a laminate of the metal electrode material on a substrate by sputtering, vapor deposition, or the like.

上記電極が金属電極である場合の上記基板としては、特に限定されないが、ソーダライムガラス、無アルカリガラス等の透明ガラス基板、セラミック基板、透明プラスチック基板、金属薄膜等が挙げられる。上記基板として上記金属薄膜を用いた場合、上記金属薄膜は、上記金属電極と同じ材料でもよく、異なる材料でもよい。また、上記基板として金属薄膜を用いた場合は、上記金属薄膜の種類によって、上記電極の算術平均粗さRaを調整することができる。上記金属薄膜の膜厚の好ましい下限は1μm、好ましい上限は500μmである。 Although it does not specifically limit as said board | substrate in case the said electrode is a metal electrode, Transparent glass substrates, such as soda-lime glass and an alkali free glass, a ceramic substrate, a transparent plastic substrate, a metal thin film, etc. are mentioned. When the metal thin film is used as the substrate, the metal thin film may be the same material as the metal electrode or a different material. When a metal thin film is used as the substrate, the arithmetic average roughness Ra of the electrode can be adjusted according to the type of the metal thin film. The preferable lower limit of the thickness of the metal thin film is 1 μm, and the preferable upper limit is 500 μm.

基板として上記金属薄膜を用いる場合、上記金属薄膜上に絶縁材料を積層し、更に電極を積層することが好ましい。
上記の構成にすることで、有機無機ハイブリッド太陽電池の性能を向上させることができる。上記絶縁材料としては、絶縁性を有する材料であれば特に限定されず、無機絶縁膜、絶縁樹脂等が挙げられる。上記無機絶縁膜としてはSiO2やAl2O3等が、上記絶縁樹脂としてはポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。なかでも、電極の算術平均粗さRaを上記上限以下に調整しやすい観点からは、上記絶縁材料は絶縁樹脂であることが好ましい。特に耐熱性、及び機械的強度に優れるので、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂等がより好ましい。上記絶縁材料の厚さは、下限が500nm、上限は50μmであることが好ましい。
When the metal thin film is used as a substrate, it is preferable to laminate an insulating material on the metal thin film and further laminate an electrode.
By setting it as said structure, the performance of an organic inorganic hybrid solar cell can be improved. The insulating material is not particularly limited as long as it is an insulating material, and examples thereof include an inorganic insulating film and an insulating resin. Examples of the inorganic insulating film include SiO2 and Al2O3, and examples of the insulating resin include polyimide resin, silicone resin, and acrylic resin. Especially, it is preferable that the said insulating material is an insulating resin from a viewpoint which adjusts arithmetic mean roughness Ra of an electrode below the said upper limit easily. In particular, polyimide resin and silicone resin are more preferable because of excellent heat resistance and mechanical strength. The insulating material preferably has a lower limit of 500 nm and an upper limit of 50 μm.

上記基板として上記金属薄膜を用いる場合、金属薄膜をそのまま上記電極を有する基板としてもよい。上記金属薄膜をそのまま電極を有する基板として用いることによって、得られる薄膜太陽電池をフレキシブル太陽電池とすることができる。なお、電極を有する基板として金属薄膜を用いた場合、金属薄膜表面の算術平均粗さが上記電極の算術平均粗さに相当する。 When the metal thin film is used as the substrate, the metal thin film may be used as the substrate having the electrodes as it is. By using the metal thin film as it is as a substrate having an electrode, the obtained thin film solar cell can be a flexible solar cell. In addition, when a metal thin film is used as a board | substrate which has an electrode, the arithmetic mean roughness of the metal thin film surface is equivalent to the arithmetic mean roughness of the said electrode.

上記電極の膜厚の好ましい下限は10nm、好ましい上限は1000nmである。電極の厚みを上記範囲内とすることにより、電極としての充分な性能を発揮できるとともに、光を照射し続けることによる光電変換効率の低下(光劣化)を確実に抑制することができる。 The preferable lower limit of the film thickness of the electrode is 10 nm, and the preferable upper limit is 1000 nm. By setting the thickness of the electrode within the above range, sufficient performance as an electrode can be exhibited, and a decrease in photoelectric conversion efficiency (photodegradation) due to continued irradiation with light can be reliably suppressed.

本発明の有機無機ハイブリッド太陽電池は、上記電極を有する基板の他に、電子輸送層と、一般式R−M−X(但し、Rは有機分子、Mは金属原子、Xはハロゲン原子又はカルコゲン原子である。)で表されるペロブスカイト構造を有する有機無機ハイブリッド半導体層と、を有するものである。また、上記電子輸送層と上記有機無機ハイブリッド半導体層とが互いに接していることが好ましく、上記電極、上記電子輸送層、上記有機無機ハイブリッド半導体層がこの順で並ぶことが好ましい。上記電子輸送層は、上記電極と、上記有機無機ハイブリッド半導体層との間に設けられていることが好ましい。このような有機無機ハイブリッド太陽電池においては、光励起により上記有機無機ハイブリッド半導体層で光キャリア(電子−ホール対)が生成し、それら光キャリアが半導体内を移動することで、電界が生じる。
なお、本発明の有機無機ハイブリッド太陽電池は、光電変換層として上記有機無機ハイブリッド半導体層と上記電子輸送層とを含有していればよく、上記電子輸送層及び上記有機無機ハイブリッド半導体層が積層体であってもよいし、上記電子輸送層と上記有機無機ハイブリッド半導体層とを複合化された複合膜であってもよいが、上記有機無機ハイブリッド半導体層の電荷分離効率を向上させることができるため、複合膜のほうが好ましい。上記積層体とは、各層が薄膜状に連なる後述する図1(a)のような構造をいい、上記複合膜とは、後述する図1(b)のように各層が混在している状態の膜をいう。
In addition to the substrate having the above electrode, the organic-inorganic hybrid solar cell of the present invention has an electron transport layer, a general formula R-M-X 3 (where R is an organic molecule, M is a metal atom, and X is a halogen atom or An organic-inorganic hybrid semiconductor layer having a perovskite structure represented by a chalcogen atom). The electron transport layer and the organic / inorganic hybrid semiconductor layer are preferably in contact with each other, and the electrode, the electron transport layer, and the organic / inorganic hybrid semiconductor layer are preferably arranged in this order. The electron transport layer is preferably provided between the electrode and the organic-inorganic hybrid semiconductor layer. In such an organic-inorganic hybrid solar cell, photocarriers (electron-hole pairs) are generated in the organic-inorganic hybrid semiconductor layer by photoexcitation, and an electric field is generated by the movement of the photocarriers in the semiconductor.
The organic / inorganic hybrid solar cell of the present invention only needs to contain the organic / inorganic hybrid semiconductor layer and the electron transport layer as a photoelectric conversion layer, and the electron transport layer and the organic / inorganic hybrid semiconductor layer are stacked. Or a composite film in which the electron transport layer and the organic-inorganic hybrid semiconductor layer are combined, but the charge separation efficiency of the organic-inorganic hybrid semiconductor layer can be improved. A composite membrane is preferred. The laminated body has a structure as shown in FIG. 1A, in which each layer is connected in a thin film shape. The composite film is a state in which the layers are mixed as shown in FIG. 1B described later. A membrane.

上記電子輸送層は上記電極上に積層されるのが好ましく、上記電子輸送層の材料は酸化物半導体が好ましい。上記酸化物半導体は特に限定されないが、チタン、アルミニウム、亜鉛、ニオブ、ケイ素、タンタル又はスズの酸化物が好ましい。これらの材料は単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。上記電子輸送層は例えば酸化チタンのように、生成した電子を電極に輸送する働きを持つ。 The electron transport layer is preferably stacked on the electrode, and the material of the electron transport layer is preferably an oxide semiconductor. The oxide semiconductor is not particularly limited, but an oxide of titanium, aluminum, zinc, niobium, silicon, tantalum, or tin is preferable. These materials may be used alone or in combination of two or more. The electron transport layer has a function of transporting generated electrons to the electrode, such as titanium oxide.

上記電子輸送層は少なくとも二層構造を有することが好ましい。上記電極側に配置される第一の層は下層に対する追従性が高く、製膜性の良い層であることが好ましい(この層を以下薄膜層とする)。追従性が高いとは、下層の形状に従い製膜されることにより、製膜後にクラック、ピンホール等がなく、下層が露出しづらい膜が形成される状態である。上記薄膜層を上記電極側に設けることにより、上記電子輸送層よりも上層の上記有機無機ハイブリッド半導体層及びホール輸送層、更に対向電極が上記電極と直接接触することを抑制し、もれ電流を抑制することができる。 The electron transport layer preferably has at least a two-layer structure. The first layer disposed on the electrode side is preferably a layer having high followability to the lower layer and good film forming properties (this layer is hereinafter referred to as a thin film layer). High followability is a state in which a film that does not have cracks, pinholes, or the like and is difficult to expose the lower layer is formed by forming the film according to the shape of the lower layer. By providing the thin film layer on the electrode side, the organic / inorganic hybrid semiconductor layer and the hole transport layer above the electron transport layer, and further, the counter electrode is prevented from coming into direct contact with the electrode, and leakage current is reduced. Can be suppressed.

上記薄膜層の製膜方法は特に限定されず、各元素のアルコキシド溶液又は錯体溶液をスプレーパイロリシス法又はスピンコート法等により製膜する方法が挙げられる。 The method for forming the thin film layer is not particularly limited, and examples thereof include a method for forming an alkoxide solution or a complex solution of each element by a spray pyrolysis method or a spin coating method.

上記電子輸送層の第二の層は多孔質層であることが好ましい。すなわち、上記電子輸送層は、上記薄膜層と上記多孔質層とを有し、上記薄膜層が、上記電極側に配置されていることが好ましい。
上記多孔質層の細孔の平均径は5〜100nmであることが好ましい。上記電子輸送層が上記多孔質層を含有することにより、上記多孔質層の細孔に上記有機無機ハイブリッド半導体層及びホール輸送層が浸透する(入り込む)ことができ、各界面の表面積が増加し、生成する電荷量を増加させることができる。細孔の平均径が5nm以上であると、充分な界面面積が確保されるために、生成電荷量が上昇する。細孔の平均径が100nm以下であると、上記多孔質層の細孔に上記有機無機ハイブリッド半導体層及びホール輸送層が充分に浸透しやすくなる等の理由により生成電荷量が上昇する。細孔の平均径のより好ましい下限は8nmであり、より好ましい上限は70nmであり、更に好ましい下限は12nmであり、更に好ましい上限は50nmである。
また、ここにおける細孔とは多孔質層内に孤立したものではなく、膜表面まで三次元的に繋がった構造のことをいう。細孔の平均径はガス吸着法等によって測定できる。
The second layer of the electron transport layer is preferably a porous layer. That is, it is preferable that the electron transport layer includes the thin film layer and the porous layer, and the thin film layer is disposed on the electrode side.
The average diameter of the pores of the porous layer is preferably 5 to 100 nm. When the electron transport layer contains the porous layer, the organic-inorganic hybrid semiconductor layer and the hole transport layer can penetrate (enter) into the pores of the porous layer, and the surface area of each interface increases. , The amount of charge generated can be increased. When the average diameter of the pores is 5 nm or more, a sufficient interface area is ensured, and the amount of generated charges increases. When the average diameter of the pores is 100 nm or less, the amount of generated charges increases due to the reason that the organic-inorganic hybrid semiconductor layer and the hole transport layer are sufficiently easily penetrated into the pores of the porous layer. The more preferable lower limit of the average diameter of the pores is 8 nm, the more preferable upper limit is 70 nm, the still more preferable lower limit is 12 nm, and the still more preferable upper limit is 50 nm.
In addition, the pores herein are structures that are not isolated in the porous layer but are three-dimensionally connected to the film surface. The average diameter of the pores can be measured by a gas adsorption method or the like.

上記多孔質層の製膜方法は特に限定されないが、スピンコート法、スクリーン印刷法、スプレーパイロリシス法、エアロゾルデポジション法等が挙げられる。 The method for forming the porous layer is not particularly limited, and examples thereof include a spin coating method, a screen printing method, a spray pyrolysis method, and an aerosol deposition method.

上記多孔質層の製膜方法の一例としてスクリーン印刷法が挙げられる。スクリーン印刷法とは電子輸送材料からなる粒子を有機溶媒中に分散させた分散液を下層上に印刷し、上記有機溶媒を揮発させて多孔質層を形成する方法である。
このようなスクリーン印刷法によって上記多孔質層を製膜する場合には、上記分散液には有機バインダを含有させてもよい。その場合、上記電子輸送材料からなる粒子と上記有機バインダと上記有機溶媒とを含有した分散液(ペースト)を下層上に印刷し、上記有機溶媒を揮発させた後、更に高温焼成処理にて上記有機バインダを消失させる必要がある。
上記有機バインダは特に限定されないが、エチルセルロース又は(メタ)アクリル樹脂を用いるのが好ましい。低温分解性に優れ、低温焼成を行う場合でも有機残渣量が少ないペーストとすることができることから(メタ)アクリル樹脂が特に好ましい。
One example of the method for forming the porous layer is a screen printing method. The screen printing method is a method in which a dispersion liquid in which particles made of an electron transport material are dispersed in an organic solvent is printed on a lower layer, and the organic solvent is volatilized to form a porous layer.
When the porous layer is formed by such a screen printing method, the dispersion may contain an organic binder. In that case, after the dispersion liquid (paste) containing the particle | grains which consist of the said electron transport material, the said organic binder, and the said organic solvent is printed on a lower layer, the said organic solvent is volatilized, and also the above-mentioned by high temperature baking processing. It is necessary to eliminate the organic binder.
The organic binder is not particularly limited, but it is preferable to use ethyl cellulose or (meth) acrylic resin. A (meth) acrylic resin is particularly preferred because it is excellent in low-temperature decomposability and can be made into a paste with a small amount of organic residue even when performing low-temperature firing.

上記(メタ)アクリル樹脂としては300℃程度の低温で分解するものであれば特に限定されないが、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソボロニル(メタ)アクリレート、n−ステアリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート及びポリオキシアルキレン構造を有する(メタ)アクリルモノマーからなる群より選択される少なくとも1種を重合してなる重合体が好適に用いられる。ここで、例えば(メタ)アクリレートとは、アクリレート又はメタクリレートを意味する。なかでも、少ない樹脂の量で高い粘度を得ることができることから、ガラス転移温度(Tg)が高く、かつ、低温脱脂性に優れるイソブチルメタクリレートの重合体であるポリイソブチルメタクリレートが好適である。また、上記多孔質層の細孔の平均径は上記電子輸送材料からなる粒子の粒子径を変えること以外に上記有機バインダの種類又は添加量を変更することによっても調整することができる。 The (meth) acrylic resin is not particularly limited as long as it decomposes at a low temperature of about 300 ° C., and examples thereof include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, and n-butyl (meth) ) Acrylate, tert-butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, n-stearyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate In addition, a polymer obtained by polymerizing at least one selected from the group consisting of (meth) acrylic monomers having a polyoxyalkylene structure is suitably used. Here, for example, (meth) acrylate means acrylate or methacrylate. Among them, polyisobutyl methacrylate, which is a polymer of isobutyl methacrylate having a high glass transition temperature (Tg) and excellent low-temperature degreasing property, is preferable because a high viscosity can be obtained with a small amount of resin. Moreover, the average diameter of the pores of the porous layer can be adjusted by changing the type or addition amount of the organic binder in addition to changing the particle diameter of the particles made of the electron transport material.

上記電子輸送層には結晶性向上及びネッキング性の向上のため、加熱焼成を行うことが好ましい。焼成温度の好ましい下限は100℃、好ましい上限は600℃であり、更に好ましい下限は150℃、更に好ましい上限は500℃である。また、上記電子輸送層に活性エネルギー線を照射することにより加熱焼成と同様の効果を得ることができる。上記加熱焼成の後に活性エネルギー線を照射することにより、有機残渣量をより一層低減することができる。 The electron transport layer is preferably heated and fired in order to improve crystallinity and necking. The preferable lower limit of the firing temperature is 100 ° C., the preferable upper limit is 600 ° C., the more preferable lower limit is 150 ° C., and the more preferable upper limit is 500 ° C. Moreover, the same effect as heat-firing can be obtained by irradiating the electron transport layer with active energy rays. The amount of organic residue can be further reduced by irradiating with active energy rays after the heating and baking.

上記活性エネルギー線としては、例えば、紫外線、プラズマ、電子線等が挙げられる。
上記紫外線を照射する場合には、紫外線をその積算光量が100J/cm以上となるように照射することが好ましい。上記積算光量が100J/cm未満であると、有機残渣の除去を充分に行うことができないことがある。上記積算光量のより好ましい下限は150J/cmであり、好ましい上限は10000J/cmである。なお、積算光量は照射強度(mW/cm)×照射時間(秒)にて簡易的に算出することができる。
Examples of the active energy rays include ultraviolet rays, plasma, and electron beams.
In the case of irradiating the ultraviolet rays, it is preferable to irradiate the ultraviolet rays so that the integrated light amount becomes 100 J / cm 2 or more. If the integrated light quantity is less than 100 J / cm 2 , organic residues may not be sufficiently removed. A more preferred lower limit of the cumulative light quantity is 150 J / cm 2, preferable upper limit is 10000 J / cm 2. The integrated light quantity can be simply calculated by irradiation intensity (mW / cm 2 ) × irradiation time (seconds).

また、紫外線の照射強度は0.5〜1000mW/cmであることが好ましい。更に、紫外線の照射時間は1秒〜300分間であることが好ましく、1秒〜60分間であることがより好ましい。照射強度が小さすぎたり、照射時間が短すぎたりすると、有機残渣の除去が部分的にしか進行しないため充分な効果を得ることができず、照射強度が大きすぎたり、照射時間が長すぎたりすると、上記電極を有する基板の紫外線劣化又は熱的劣化を及ぼすことがある。 Moreover, it is preferable that the irradiation intensity of an ultraviolet-ray is 0.5-1000 mW / cm < 2 >. Furthermore, the irradiation time of ultraviolet rays is preferably 1 second to 300 minutes, more preferably 1 second to 60 minutes. If the irradiation intensity is too low or the irradiation time is too short, the removal of the organic residue will only partially proceed, so that a sufficient effect cannot be obtained, the irradiation intensity is too high, or the irradiation time is too long. Then, ultraviolet deterioration or thermal deterioration of the substrate having the electrode may be exerted.

上記活性エネルギー線を照射する方法としては特に限定されず、例えば、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、水銀−キセノンランプ等を用いて紫外線を照射する方法、プラズマ発生装置等を用いてプラズマを照射する方法等が挙げられる。 The method of irradiating the active energy ray is not particularly limited, and for example, a method of irradiating ultraviolet rays using a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, a mercury-xenon lamp, or the like, or irradiating plasma using a plasma generator or the like. Methods and the like.

上記活性エネルギー線を照射する場合には、上記電子輸送層の表側(上記電極を有する基板と反対側)及び裏側(上記電極を有する基板側)の両方から活性エネルギー線を照射することが好ましい。これにより、上記電子輸送層の内部まで充分に活性エネルギー線を照射することができる。その結果、少ない積算光量でも充分に、活性エネルギー線照射の効果を得ることができ、製造工程全体の時間短縮に繋げることができる。なお、表側からの照射、及び、裏側からの照射は、同時に行ってもよく、複数回に分けて順次行ってもよい。 When irradiating the active energy ray, it is preferable to irradiate the active energy ray from both the front side (the side opposite to the substrate having the electrode) and the back side (the substrate side having the electrode) of the electron transport layer. Thereby, active energy rays can be sufficiently irradiated to the inside of the electron transport layer. As a result, even with a small amount of integrated light, the effect of active energy ray irradiation can be obtained sufficiently, leading to a reduction in the time of the entire manufacturing process. Note that the irradiation from the front side and the irradiation from the back side may be performed simultaneously, or may be performed sequentially in a plurality of times.

上記電子輸送層に活性エネルギー線を照射した後、更に上記電子輸送層にパルス幅の小さいパルス白色光を照射することが好ましい。上記パルス白色光を照射することで、上記電子輸送材料からなる粒子間の表面の溶融による緻密化が起こり、その結果、表面抵抗を低下させることができる。 After irradiating the electron transport layer with active energy rays, it is preferable to further irradiate the electron transport layer with pulsed white light having a small pulse width. By irradiating the pulsed white light, densification due to melting of the surface between the particles made of the electron transport material occurs, and as a result, the surface resistance can be reduced.

上記パルス白色光は、パルス幅が0.1〜10msであることが好ましい。これにより、瞬間的に強力な光エネルギーを照射することができる。 The pulse white light preferably has a pulse width of 0.1 to 10 ms. Thereby, powerful light energy can be irradiated instantaneously.

上記パルス白色光の積算光量としては特に限定されないが、4J/cm以上であることが好ましく、15〜40J/cmであることがより好ましい。これにより、上記電子輸送材料からなる粒子間の表面の溶融に充分なエネルギーを加えることができる。上記パルス白色光の照射回数は1〜5回であることが好ましい。 The cumulative amount of the pulsed white light is not particularly limited, but is preferably 4 J / cm 2 or more, and more preferably 15 to 40 J / cm 2 . Thereby, sufficient energy can be applied to the melting of the surface between the particles made of the electron transport material. The number of times of irradiation with the pulsed white light is preferably 1 to 5 times.

上記パルス白色光を照射する方法としては特に限定されず、例えば、ハロゲンフラッシュランプ、キセノンフラッシュランプ、LEDフラッシュランプ等を用いる方法が挙げられ、特にキセノンフラッシュランプを用いる方法が好ましい。 The method of irradiating the pulsed white light is not particularly limited, and examples thereof include a method using a halogen flash lamp, a xenon flash lamp, an LED flash lamp and the like, and a method using a xenon flash lamp is particularly preferable.

上記有機無機ハイブリッド半導体層は、一般式R−M−X(但し、Rは有機分子、Mは金属原子、Xはハロゲン原子又はカルコゲン原子である。)で表されるペロブスカイト構造をとるものである。上記有機無機ハイブリッド半導体層の結晶構造(ペロブスカイト構造)の一例を図3に模式的に示す。詳細は明らかではないが、上記ペロブスカイト構造を有することにより、結晶格子内の八面体の向きが容易に変わることができるため、上記有機無機ハイブリッド半導体層中の電子の移動度が高くなることから、高い光電変換効率を実現することができると推定される。 The organic-inorganic hybrid semiconductor layer has a perovskite structure represented by the general formula R-M-X 3 (where R is an organic molecule, M is a metal atom, and X is a halogen atom or a chalcogen atom). is there. An example of the crystal structure (perovskite structure) of the organic-inorganic hybrid semiconductor layer is schematically shown in FIG. Although details are not clear, by having the perovskite structure, since the orientation of the octahedron in the crystal lattice can be easily changed, the mobility of electrons in the organic-inorganic hybrid semiconductor layer is increased, It is estimated that high photoelectric conversion efficiency can be realized.

上記有機無機ハイブリッド半導体層の一般式R−M−Xにおいて、RはC(l、m、nはいずれも正の整数)で示される分子であることが好ましい。Rは具体的にはメチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、エチルメチルアミン、メチルプロピルアミン、ブチルメチルアミン、メチルペンチルアミン、ヘキシルメチルアミン、エチルプロピルアミン、エチルブチルアミン、イミダゾール、アゾール、ピロール、アジリジン、アジリン、アゼチジン、アゼト、アゾール、イミダゾリン、カルバゾール、メチルカルボキシアミン、エチルカルボキシアミン、プロピルカルボキシアミン、ブチルカルボキシアミン、ペンチルカルボキシアミン、ヘキシルカルボキシアミン、ホルムアミジニウム、グアニジン及びこれらのイオン(例えば、メチルアンモニウム(CHNH)等)、及びフェネチルアンモニウム等が挙げられる。なかでも、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、プロピルカルボキシアミン、ブチルカルボキシアミン、ペンチルカルボキシアミン、ホルムアミジニウム、グアニジン又はこれらのイオンやフェネチルアンモニウムが好ましく、メチルアミン、エチルアミン、ペンチルカルボキシアミン、ホルムアミジニウム、グアニジン又はこれらのイオンがより好ましい。 In the general formula R-M-X 3 of the organic-inorganic hybrid semiconductor layer, R is preferably a molecule represented by C 1 N m H n (l, m, and n are all positive integers). R is specifically methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, pentylamine, hexylamine, dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, dibutylamine, dipentylamine, dihexylamine, trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, tributylamine , Tripentylamine, trihexylamine, ethylmethylamine, methylpropylamine, butylmethylamine, methylpentylamine, hexylmethylamine, ethylpropylamine, ethylbutylamine, imidazole, azole, pyrrole, aziridine, azirine, azetidine, azeto, Azole, imidazoline, carbazole, methylcarboxyamine, ethylcarboxyamine, propylcarboxyamine, butylcal Kishiamin, pentyl carboxyamine, hexyl carboxyamine, formamidinium, guanidine and their ions (e.g., such as ammonium (CH 3 NH 3)), and phenethyl ammonium, and the like. Of these, methylamine, ethylamine, propylamine, propylcarboxyamine, butylcarboxyamine, pentylcarboxyamine, formamidinium, guanidine or their ions and phenethylammonium are preferred, and methylamine, ethylamine, pentylcarboxyamine, formamidinium are preferred. More preferred are guanidine or these ions.

Mは鉛、スズ、亜鉛、チタン、アンチモン、ビスマス、ニッケル、鉄、コバルト、銀、銅、ガリウム、ゲルマニウム、マグネシウム、カルシウム、インジウム、アルミニウム、マンガン、クロム、モリブデン、ユーロピウム等が挙げられる。なかでも、電子軌道の重なりの観点から鉛、スズが好ましい。これらの金属原子は単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。 Examples of M include lead, tin, zinc, titanium, antimony, bismuth, nickel, iron, cobalt, silver, copper, gallium, germanium, magnesium, calcium, indium, aluminum, manganese, chromium, molybdenum, and europium. Among these, lead and tin are preferable from the viewpoint of overlapping of electron orbits. These metal atoms may be used independently and 2 or more types may be used together.

Xはハロゲン原子又はカルコゲン原子であり、例えば、塩素、臭素、ヨウ素、硫黄等が挙げられる。これらのハロゲン原子又はカルコゲン原子は単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。なかでも、構造中にハロゲン原子を含有することで、上記有機無機ハイブリッド半導体層を構成する材料が有機溶媒に可溶になりやすくなり、安価な印刷法等への適用が可能になることから、ハロゲン原子を含むことが好ましい。更に、上記有機無機ハイブリッド半導体層のエネルギーバンドギャップが狭くなることから、ヨウ素を含むことがより好ましい。 X is a halogen atom or a chalcogen atom, and examples thereof include chlorine, bromine, iodine, and sulfur. These halogen atoms or chalcogen atoms may be used alone or in combination of two or more. Among them, by containing a halogen atom in the structure, the material constituting the organic-inorganic hybrid semiconductor layer is likely to be soluble in an organic solvent, and can be applied to an inexpensive printing method, etc. It preferably contains a halogen atom. Furthermore, since the energy band gap of the said organic-inorganic hybrid semiconductor layer becomes narrow, it is more preferable that iodine is included.

上記有機無機ハイブリッド半導体層は、結晶性半導体であることが好ましい。結晶性半導体とはX線散乱強度分布を測定し、散乱ピークが検出できる半導体を意味している。上記有機無機ハイブリッド半導体層が結晶性半導体であることにより上記有機無機ハイブリッド半導体層中の電子の移動度が高くなり、光電変換効率が向上する。
また、結晶化の指標として結晶化度を評価することもできる。結晶化度とはX線散乱強度分布測定により検出された結晶質由来の散乱ピークと非晶質部由来のハローとをフィッティングにより分離し、それぞれの強度積分を求めて、全体のうちの結晶部分の比を算出することにより求めることができる。上記有機無機ハイブリッド半導体層の好ましい結晶化度は30%以上である。結晶化度が30%以上であると、上記有機無機ハイブリッド半導体層中の電子の移動度が高くなり、光電変換効率が上昇する。より好ましい結晶化度は50%以上であり、更に好ましい結晶度は70%以上である。また、上記有機無機ハイブリッド半導体層の結晶化度を上げる方法としては熱アニール、レーザー等の強度の強い光の照射、プラズマ照射等の方法が挙げられる。
The organic-inorganic hybrid semiconductor layer is preferably a crystalline semiconductor. A crystalline semiconductor means a semiconductor capable of measuring an X-ray scattering intensity distribution and detecting a scattering peak. When the organic-inorganic hybrid semiconductor layer is a crystalline semiconductor, the mobility of electrons in the organic-inorganic hybrid semiconductor layer is increased, and the photoelectric conversion efficiency is improved.
In addition, the degree of crystallization can be evaluated as an index of crystallization. Crystallinity refers to the separation of the crystalline-derived scattering peak and the amorphous-derived halo detected by X-ray scattering intensity distribution measurement by fitting, and obtaining the respective intensity integrals to obtain the crystalline portion of the whole. Can be obtained by calculating the ratio. The preferred crystallinity of the organic-inorganic hybrid semiconductor layer is 30% or more. When the crystallinity is 30% or more, the mobility of electrons in the organic-inorganic hybrid semiconductor layer increases, and the photoelectric conversion efficiency increases. A more preferable crystallinity is 50% or more, and a further preferable crystallinity is 70% or more. Examples of a method for increasing the crystallinity of the organic-inorganic hybrid semiconductor layer include thermal annealing, irradiation with intense light such as laser, and plasma irradiation.

本発明の有機無機ハイブリッド太陽電池には、上記の各層の他に、ホール輸送層を設けることがより好ましい。上記ホール輸送層は、上記有機無機ハイブリッド半導体層と、後述する対向電極との間に設けられていることが好ましい。ホール輸送層の材料は特に限定されず、例えば、スピロビフルオレン骨格、チオフェン骨格、パラフェニレンビニレン骨格、ビニルカルバゾール骨格、アニリン骨格、ポリアセチレン骨格、フタロシアニン骨格、ナフタロシアニン骨格、ペンタセン骨格、ポルフィリン骨格又はベンゾポルフィリン骨格のいずれかを有する有機導電性材料、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化ニッケル、酸化銅、酸化スズ等のP型金属酸化物、硫化モリブデン、硫化タングステン、硫化銅、硫化スズ等のP型金属硫化物、フルオロ基含有ホスホン酸、カルボニル基含有ホスホン酸等の界面活性剤が挙げられる。なかでも、比較的耐久性の高いP型半導体となることから、スピロビフルオレン骨格、チオフェン骨格、フタロシアニン骨格、ナフタロシアニン骨格又はベンゾポルフィリン骨格のいずれかを有する有機導電性材料が好ましい。これら有機導電性材料は低分子でも高分子でもよい。また、上記有機導電性材料はリチウム等のドーパントを含有していてもよい。 In the organic-inorganic hybrid solar cell of the present invention, it is more preferable to provide a hole transport layer in addition to the above layers. The hole transport layer is preferably provided between the organic-inorganic hybrid semiconductor layer and a counter electrode described later. The material of the hole transport layer is not particularly limited. Organic conductive materials having any of porphyrin skeleton, molybdenum oxide, vanadium oxide, tungsten oxide, nickel oxide, copper oxide, tin oxide and other P-type metal oxides, molybdenum sulfide, tungsten sulfide, copper sulfide, tin sulfide, etc. Surfactants such as P-type metal sulfide, fluoro group-containing phosphonic acid, and carbonyl group-containing phosphonic acid can be mentioned. Among these, an organic conductive material having any one of a spirobifluorene skeleton, a thiophene skeleton, a phthalocyanine skeleton, a naphthalocyanine skeleton, or a benzoporphyrin skeleton is preferable because it becomes a relatively durable P-type semiconductor. These organic conductive materials may be low molecules or polymers. The organic conductive material may contain a dopant such as lithium.

本発明の有機無機ハイブリッド太陽電池は、上記電極の他に、対向電極を更に有することが好ましい。対向電極の材料は特に限定されず、従来公知の材料を用いることができるが、例えば、金、銀、白金等の金属、CuI、ITO、SnO、FTO、AZO、IZO、GZO等の導電性透明材料、導電性透明ポリマー等が挙げられる。また、対向電極(陽極)の材料として、例えば、CuI、ITO、SnO、FTO、AZO、IZO、GZO等の導電性透明材料、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム、マグネシウム、アルミニウム、マグネシウム−銀混合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金、Al/Al混合物、Al/LiF混合物等が挙げられる。これらの材料は単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。 The organic-inorganic hybrid solar cell of the present invention preferably further has a counter electrode in addition to the above electrodes. The material of the counter electrode is not particularly limited, and conventionally known materials can be used. For example, metals such as gold, silver, and platinum, conductive materials such as CuI, ITO, SnO 2 , FTO, AZO, IZO, and GZO Examples thereof include a transparent material and a conductive transparent polymer. Further, as the material of the counter electrode (anode), for example, CuI, ITO, SnO 2, FTO, AZO, IZO, a conductive transparent material such as GZO, sodium, sodium - potassium alloy, lithium, magnesium, aluminum, magnesium - silver Examples thereof include a mixture, a magnesium-indium mixture, an aluminum-lithium alloy, an Al / Al 2 O 3 mixture, and an Al / LiF mixture. These materials may be used alone or in combination of two or more.

本発明の有機無機ハイブリッド太陽電池の一例を図1(a)に模式的に示す。図1(a)に示す有機無機ハイブリッド太陽電池1は積層体であり、基板2、電極3、薄膜層4、有機無機ハイブリッド半導体層6、ホール輸送層7、対向電極8で構成されており、そのうち薄膜層4の膜厚の好ましい下限は10nm、好ましい上限は2μmであり、有機無機ハイブリッド半導体層6及びホール輸送層7の膜厚の好ましい下限はそれぞれ10nm、好ましい上限はそれぞれ1μmである。 An example of the organic-inorganic hybrid solar cell of the present invention is schematically shown in FIG. The organic / inorganic hybrid solar cell 1 shown in FIG. 1 (a) is a laminated body, and includes a substrate 2, an electrode 3, a thin film layer 4, an organic / inorganic hybrid semiconductor layer 6, a hole transport layer 7, and a counter electrode 8. Among these, the preferable lower limit of the film thickness of the thin film layer 4 is 10 nm, and the preferable upper limit is 2 μm. The preferable lower limit of the film thickness of the organic-inorganic hybrid semiconductor layer 6 and the hole transport layer 7 is 10 nm, and the preferable upper limit is 1 μm.

本発明の有機無機ハイブリッド太陽電池の別の一例を図1(b)に模式的に示す。図1(b)に示す有機無機ハイブリッド太陽電池1は複合膜であり、基板2、電極3、薄膜層4、多孔質層5、有機無機ハイブリッド半導体層6、ホール輸送層7、対向電極8で構成されており、そのうち有機無機ハイブリッド半導体層6は多孔質層5の隙間に入り込み、多孔質層5と複合体を形成している。多孔質層5と有機無機ハイブリッド半導体層6とが含まれる層の膜厚の好ましい下限は50nm、好ましい上限は5μmである。上記膜厚が50nm以上であると、光を充分に吸収することにより、光電変換効率が上昇する。また、上記厚みが5μm以下であると、生成した電荷が効率的に電極に回収されやすくなり、このため光電変換効率が上昇する。多孔質層5と有機無機ハイブリッド半導体層6が含まれる層の膜厚のより好ましい下限が100nm、より好ましい上限が2μmである。 Another example of the organic-inorganic hybrid solar cell of the present invention is schematically shown in FIG. The organic / inorganic hybrid solar cell 1 shown in FIG. 1B is a composite film, and includes a substrate 2, an electrode 3, a thin film layer 4, a porous layer 5, an organic / inorganic hybrid semiconductor layer 6, a hole transport layer 7, and a counter electrode 8. Among them, the organic-inorganic hybrid semiconductor layer 6 enters the gap between the porous layers 5 and forms a composite with the porous layer 5. The preferable lower limit of the film thickness of the layer including the porous layer 5 and the organic-inorganic hybrid semiconductor layer 6 is 50 nm, and the preferable upper limit is 5 μm. When the film thickness is 50 nm or more, photoelectric conversion efficiency is increased by sufficiently absorbing light. Further, when the thickness is 5 μm or less, the generated charges are easily collected efficiently by the electrode, and thus the photoelectric conversion efficiency is increased. The more preferable lower limit of the film thickness of the layer including the porous layer 5 and the organic-inorganic hybrid semiconductor layer 6 is 100 nm, and the more preferable upper limit is 2 μm.

基板に金属薄膜を用いた場合の本発明の有機無機ハイブリッド太陽電池の一例を図2に模式的に示す。基板に金属薄膜を用いた本発明の有機無機ハイブリッド太陽電池は、図1の基板2に当たる部位が金属薄膜9、絶縁材料層10、の積層体になっており更にその上に電極3が積層されている。電極3より上の層は、図2(a)のように積層体となっていてもよいし、図2(b)のように複合膜となっていてもよい。 An example of the organic-inorganic hybrid solar cell of the present invention when a metal thin film is used for the substrate is schematically shown in FIG. In the organic / inorganic hybrid solar cell of the present invention using a metal thin film as a substrate, a portion corresponding to the substrate 2 in FIG. 1 is a laminate of a metal thin film 9 and an insulating material layer 10, and an electrode 3 is further laminated thereon. ing. The layer above the electrode 3 may be a laminate as shown in FIG. 2A, or may be a composite film as shown in FIG.

上記電極を有する基板として、金属薄膜をそのまま用いた場合の本発明の有機無機ハイブリッド太陽電池の一例を図3に模式的に示す。金属薄膜をそのまま用いた場合の本発明の有機無機ハイブリッド太陽電池は、金属薄膜9の上に電子輸送層(薄膜層4)が直接積層する構造となっている。薄膜層より上の層は、図2(a)のように積層体となっていてもよいし、図2(b)のように複合膜となっていてもよい。 FIG. 3 schematically shows an example of the organic-inorganic hybrid solar cell of the present invention when a metal thin film is used as it is as the substrate having the electrode. When the metal thin film is used as it is, the organic-inorganic hybrid solar cell of the present invention has a structure in which the electron transport layer (thin film layer 4) is directly laminated on the metal thin film 9. The layer above the thin film layer may be a laminate as shown in FIG. 2 (a) or a composite film as shown in FIG. 2 (b).

本発明によれば、もれ電流が少なく、光電変換効率に優れており、光劣化が抑制された有機無機ハイブリッド太陽電池を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an organic-inorganic hybrid solar cell that has low leakage current, excellent photoelectric conversion efficiency, and suppressed photodegradation.

本発明の有機無機ハイブリッド太陽電池における積層体(a)と複合膜体(b)の一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically an example of the laminated body (a) and composite film body (b) in the organic-inorganic hybrid solar cell of this invention. 電極に金属電極を、基板に金属薄膜を用いた本発明の有機無機ハイブリッド太陽電池における積層体(a)と複合膜体(b)の一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically an example of the laminated body (a) and composite film body (b) in the organic-inorganic hybrid solar cell of this invention which used the metal electrode for the electrode and the metal thin film for the board | substrate. 電極を有する基板として、金属薄膜をそのまま用いた場合の本発明の有機無機ハイブリッド太陽電池における積層体(a)と複合膜体(b)の一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically an example of the laminated body (a) and composite film body (b) in the organic-inorganic hybrid solar cell of this invention at the time of using a metal thin film as it is as a board | substrate which has an electrode. 有機無機ハイブリッド半導体層の結晶構造(ペロブスカイト構造)の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the crystal structure (perovskite structure) of an organic inorganic hybrid semiconductor layer.

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
ガラス基板上に、陰極として厚み1000nmのFTO膜をスプレーパイロリシスデポジション法にて、算術平均粗さRa=8.8nmとなるように形成し、純水、アセトン、メタノールをこの順に用いて各10分間超音波洗浄した後、乾燥させた。FTO膜の算術平均粗さRaは、JIS B 0601−2001に準拠してBruker社製のDimension FastScan AFMのScanasist Airモードを用いて測定した。
FTO膜の表面上に、電子輸送層として2重量%に調整したチタンイソプロポキシドエタノール溶液をスピンコート法により塗布した後、500℃で10分間焼成し、薄膜層を作製した。薄膜層の膜厚は50nmであった。更に、有機バインダとしてのポリイソブチルメタクリレートと酸化チタン(平均粒子径16nm)とを含有した酸化チタンペーストを同じくスピンコート法により積層し、500℃で10分間焼成することで、細孔の平均径が15nmの多孔質層を作製した。電子輸送層(薄膜層と多孔質層との合計)は約300nmの厚みを有していた。次いで、PbIをDMFに溶解させて1Mの溶液を調製した。これを上記多孔質層上にスピンコート法によって製膜した。更に、ヨウ化メチルアンモニウムをプロパノールに溶解させて1Mの溶液を調製した。この溶液内に上記のPbIを製膜したサンプルを浸漬させることによってCHNHPbIを含む有機無機ハイブリッド半導体層を形成した。最後にホール輸送層としてSpiro−OMeTAD(スピロビフルオレン骨格を有する)を68mM、Tert−butylpyridineを55mM、Lithium Bis(trifluoromethylsulfonyl)imide塩を9mM溶解させた溶液をスピンコート法により積層した。電子輸送層と有機無機ハイブリッド半導体層とホール輸送層との合計膜厚は450nmとなった。
ホール輸送層上に、陽極として真空蒸着により厚み100nmの金膜を形成し、有機無機ハイブリッド太陽電池を得た。
Example 1
On a glass substrate, an FTO film having a thickness of 1000 nm is formed as a cathode by a spray pyrolysis deposition method so as to have an arithmetic average roughness Ra = 8.8 nm, and pure water, acetone, and methanol are used in this order. After ultrasonic cleaning for 10 minutes, it was dried. The arithmetic average roughness Ra of the FTO film was measured using a Dimension FastScan AFM Scanist Air mode according to Bruker in accordance with JIS B 0601-2001.
On the surface of the FTO film, a titanium isopropoxide ethanol solution adjusted to 2% by weight as an electron transport layer was applied by spin coating, and then baked at 500 ° C. for 10 minutes to produce a thin film layer. The film thickness of the thin film layer was 50 nm. Furthermore, a titanium oxide paste containing polyisobutyl methacrylate as an organic binder and titanium oxide (average particle size 16 nm) is laminated by the same spin coat method, and baked at 500 ° C. for 10 minutes. A 15 nm porous layer was produced. The electron transport layer (the sum of the thin film layer and the porous layer) had a thickness of about 300 nm. Then, PbI 2 was dissolved in DMF to prepare a 1M solution. This was formed on the porous layer by spin coating. Furthermore, 1M solution was prepared by dissolving methylammonium iodide in propanol. An organic-inorganic hybrid semiconductor layer containing CH 3 NH 3 PbI 3 was formed by immersing the above-described sample formed of PbI 2 in this solution. Finally, as a hole transport layer, a solution in which Spiro-OMeTAD (having a spirobifluorene skeleton) was 68 mM, Tert-butylpyridine was 55 mM, and Lithium Bis (trifluoromethylsulfonyl) imide salt was dissolved by a spin coating method. The total film thickness of the electron transport layer, the organic / inorganic hybrid semiconductor layer, and the hole transport layer was 450 nm.
On the hole transport layer, a gold film having a thickness of 100 nm was formed as an anode by vacuum vapor deposition to obtain an organic-inorganic hybrid solar cell.

(実施例2)
実施例1において、Ra=15nmに調節した透明電極FTO付きガラス基板を用いた以外は、実施例1と同様にして、有機無機ハイブリッド太陽電池を得た。
(Example 2)
In Example 1, the organic-inorganic hybrid solar cell was obtained like Example 1 except having used the glass substrate with the transparent electrode FTO adjusted to Ra = 15nm.

(実施例3)
実施例1において、Ra=22nmに調節した透明電極FTO付きガラス基板を用いた以外は、実施例1と同様にして、有機無機ハイブリッド太陽電池を得た。
(Example 3)
In Example 1, the organic-inorganic hybrid solar cell was obtained like Example 1 except having used the glass substrate with the transparent electrode FTO adjusted to Ra = 22nm.

(実施例4)
実施例1において、Ra=4.2nmに調節した透明電極ITO付きガラス基板を用い、薄膜層及び多孔質層の焼成をそれぞれ400℃10分間にした以外は、実施例1と同様にして、有機無機ハイブリッド太陽電池を得た。
Example 4
In Example 1, a glass substrate with a transparent electrode ITO adjusted to Ra = 4.2 nm was used, and the thin film layer and the porous layer were each fired at 400 ° C. for 10 minutes. An inorganic hybrid solar cell was obtained.

(実施例5)
実施例1において、透明電極FTO付きガラス基板の代わりに、Al箔上にスピンコート法によってポリイミド(PI)を成膜し、更にポリイミド膜の上に蒸着によってTiを成膜したものを用いた以外は実施例1と同様にして、有機無機ハイブリッド太陽電池を得た。
(Example 5)
In Example 1, instead of using a glass substrate with a transparent electrode FTO, a polyimide (PI) film was formed on an Al foil by spin coating, and a Ti film was further formed on the polyimide film by vapor deposition. Obtained an organic-inorganic hybrid solar cell in the same manner as in Example 1.

(実施例6)
実施例5において、Al箔の代わりにTi箔を用いた以外は実施例5と同様にして、有機無機ハイブリッド太陽電池を得た。
(Example 6)
In Example 5, an organic-inorganic hybrid solar cell was obtained in the same manner as in Example 5 except that Ti foil was used instead of Al foil.

(実施例7)
実施例4において、樹脂(PET)基材にITOが成膜された基板を用いた以外は、実施例4と同様にして、有機無機ハイブリッド太陽電池を得た。
(Example 7)
In Example 4, an organic-inorganic hybrid solar cell was obtained in the same manner as in Example 4 except that a substrate in which ITO was formed on a resin (PET) base material was used.

(比較例1)
実施例1において、Ra=30nmに調節した透明電極FTO付きガラス基板を用いた以外は、実施例1と同様にして、有機無機ハイブリッド太陽電池を得た。
(Comparative Example 1)
In Example 1, the organic-inorganic hybrid solar cell was obtained like Example 1 except having used the glass substrate with the transparent electrode FTO adjusted to Ra = 30nm.

(比較例2)
実施例1において、Ra=27nmに調節した透明電極ITO付きガラス基板を用い、薄膜層及び多孔質層の焼成をそれぞれ400℃10分間にした以外は、実施例1と同様にして、有機無機ハイブリッド太陽電池を得た。
(Comparative Example 2)
In Example 1, an organic-inorganic hybrid was used in the same manner as in Example 1 except that a glass substrate with a transparent electrode ITO adjusted to Ra = 27 nm was used and the thin film layer and the porous layer were each fired at 400 ° C. for 10 minutes. A solar cell was obtained.

(比較例3)
実施例1において、光電変換層に有機無機ハイブリッド半導体層の代わりに、硫化アンチモンからなる層を用いた以外は、実施例1と同様にして、有機無機ハイブリッド太陽電池を得た。なお、硫化アンチモンからなる層は以下のようにして形成した。N,N−ジメチルホルムアミドに塩化アンチモンとチオ尿素と(モル比1:2)を溶かし、塩化アンチモンとチオ尿素との合計濃度を20重量%に調整し、硫化アンチモン形成用塗布液を調整した。これを上記多孔質層上にスピンコート法により塗布し、乾燥することで、硫化アンチモンからなる層を形成した。
(Comparative Example 3)
In Example 1, an organic-inorganic hybrid solar cell was obtained in the same manner as in Example 1 except that a layer made of antimony sulfide was used for the photoelectric conversion layer instead of the organic-inorganic hybrid semiconductor layer. The antimony sulfide layer was formed as follows. Antimony chloride and thiourea (molar ratio 1: 2) were dissolved in N, N-dimethylformamide, and the total concentration of antimony chloride and thiourea was adjusted to 20% by weight to prepare a coating solution for forming antimony sulfide. This was applied onto the porous layer by a spin coat method and dried to form a layer made of antimony sulfide.

(比較例4)
実施例2において、光電変換層に有機無機ハイブリッド半導体層の代わりに、硫化アンチモンからなる層を用いた以外は、実施例2と同様にして、有機無機ハイブリッド太陽電池を得た。
(Comparative Example 4)
In Example 2, an organic-inorganic hybrid solar cell was obtained in the same manner as in Example 2 except that a layer made of antimony sulfide was used for the photoelectric conversion layer instead of the organic-inorganic hybrid semiconductor layer.

(比較例5)
実施例3において、光電変換層に有機無機ハイブリッド半導体層の代わりに、硫化アンチモンからなる層を用いた以外は、実施例3と同様にして、有機無機ハイブリッド太陽電池を得た。
(Comparative Example 5)
In Example 3, an organic-inorganic hybrid solar cell was obtained in the same manner as in Example 3 except that a layer made of antimony sulfide was used for the photoelectric conversion layer instead of the organic-inorganic hybrid semiconductor layer.

(比較例6)
比較例1において、光電変換層に有機無機ハイブリッド半導体層の代わりに、硫化アンチモンからなる層を用いた以外は、比較例1と同様にして、有機無機ハイブリッド太陽電池を得た。
(Comparative Example 6)
In Comparative Example 1, an organic-inorganic hybrid solar cell was obtained in the same manner as in Comparative Example 1, except that a layer made of antimony sulfide was used for the photoelectric conversion layer instead of the organic-inorganic hybrid semiconductor layer.

(比較例7)
実施例5において、ポリイミドを成膜する代わりにAl(平均粒径88nm)のエタノール10重量%分散液をスピンコート法によって塗布し、成膜した以外は、実施例5と同様にして、有機無機ハイブリッド太陽電池を得た。
(Comparative Example 7)
In Example 5, instead of forming a polyimide film, a 10 wt% ethanol dispersion of Al 2 O 3 (average particle size 88 nm) was applied by spin coating and formed in the same manner as in Example 5. An organic-inorganic hybrid solar cell was obtained.

(比較例8)
比較例7において、Al箔を用いる代わりにTi箔を用いた以外は、比較例7と同様にして、有機無機ハイブリッド太陽電池を得た。
(Comparative Example 8)
In Comparative Example 7, an organic-inorganic hybrid solar cell was obtained in the same manner as Comparative Example 7 except that Ti foil was used instead of Al foil.

(評価)
<もれ電流(フィルファクター:FF)の評価>
有機無機ハイブリッド太陽電池の電極間に、電源(KEYTHLEY社製、236モデル)を接続し、100mW/cmの強度のソーラーシミュレータ(山下電装社製)を用いて有機無機ハイブリッド太陽電池のフィルファクターを測定することで、もれ電流を評価した。結果を表1又は2に示した。
実施例1〜3及び比較例1については、比較例1のフィルファクターの値を1として相対評価し、実施例4、7及び比較例2については、比較例2のフィルファクターの値を1として相対評価し、実施例5、比較例7については比較例7のフィルファクターの値を1として相対評価し、実施例6、比較例8については比較例8のフィルファクターの値を1として相対評価し、比較例3〜6については、比較例6のフィルファクターの値を1として相対評価した。
◎:フィルファクターの相対値が1.3倍以上
○:フィルファクターの相対値が1.2倍以上1.3倍未満
△:フィルファクターの相対値が1.1倍以上1.2倍未満
×:フィルファクターの相対値が1.1倍未満
(Evaluation)
<Evaluation of leakage current (fill factor: FF)>
A power source (made by KEYTHLEY, 236 model) is connected between the electrodes of the organic-inorganic hybrid solar cell, and the fill factor of the organic-inorganic hybrid solar cell is measured using a solar simulator (manufactured by Yamashita Denso Co., Ltd.) having an intensity of 100 mW / cm 2. The leakage current was evaluated by measuring. The results are shown in Table 1 or 2.
For Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, the value of the fill factor of Comparative Example 1 was relatively evaluated as 1, and for Examples 4, 7 and Comparative Example 2, the value of the fill factor of Comparative Example 2 was set to 1. Relative evaluation was performed, and the values of Example 5 and Comparative Example 7 were evaluated relative to the value of the fill factor of Comparative Example 7 as 1, and the values of Example 6 and Comparative Example 8 were compared to the value of the fill factor of Comparative Example 8 as 1. And about Comparative Examples 3-6, the value of the fill factor of the comparative example 6 was set to 1, and relative evaluation was carried out.
◎: The relative value of the fill factor is 1.3 times or more ○: The relative value of the fill factor is 1.2 times or more and less than 1.3 times △: The relative value of the fill factor is 1.1 times or more and less than 1.2 times × : Relative fill factor is less than 1.1 times

<光劣化の評価>
太陽電池の電極間に電源(KEITHLEY社製、236モデル)を接続し、ソーラーシミュレーション(山下電装社製)を用いて強度100mW/cmの光を照射した。光照射を開始した直後の光電変換効率と光照射を1時間続けた後の光電変換効率とをそれぞれ測定した。光照射を1時間続けた後の光電変換効率/光照射を開始した直後の光電変換効率の値を求め、下記の基準で評価した。
○○○:値が0.9以上
○○:値が0.8以上0.9未満
○:値が0.6以上0.8未満
×:値が0.6未満
<Evaluation of light degradation>
A power source (manufactured by KEITHLEY, model 236) was connected between the electrodes of the solar cell, and light with an intensity of 100 mW / cm 2 was irradiated using a solar simulation (manufactured by Yamashita Denso Co., Ltd.). The photoelectric conversion efficiency immediately after starting light irradiation and the photoelectric conversion efficiency after continuing light irradiation for 1 hour were measured, respectively. The photoelectric conversion efficiency after the light irradiation was continued for 1 hour / the value of the photoelectric conversion efficiency immediately after the light irradiation was started was determined and evaluated according to the following criteria.
○○○: Value is 0.9 or more ○○: Value is 0.8 or more and less than 0.9 ○: Value is 0.6 or more and less than 0.8 ×: Value is less than 0.6

Figure 2016119468
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Figure 2016119468
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比較例3〜6については有機無機ハイブリッド半導体層の代わりに無機半導体層を用いており、電極の算術平均粗さRaを調節した効果が得られなかった。 About Comparative Examples 3-6, the inorganic semiconductor layer was used instead of the organic-inorganic hybrid semiconductor layer, and the effect of adjusting the arithmetic average roughness Ra of the electrode was not obtained.

本発明によれば、もれ電流が少なく、光電変換効率に優れており、光劣化が抑制された有機無機ハイブリッド太陽電池を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an organic-inorganic hybrid solar cell that has low leakage current, excellent photoelectric conversion efficiency, and suppressed photodegradation.

1:有機無機ハイブリッド太陽電池
2:基板
3:電極
4:薄膜層
5:多孔質層
6:有機無機ハイブリッド半導体層
7:ホール輸送層
8:対向電極
9:金属薄膜
10:絶縁材料層
1: Organic / inorganic hybrid solar cell 2: Substrate 3: Electrode 4: Thin film layer 5: Porous layer 6: Organic / inorganic hybrid semiconductor layer 7: Hole transport layer 8: Counter electrode 9: Metal thin film 10: Insulating material layer

Claims (7)

JIS B 0601−2001に準拠して測定された、表面の算術平均粗さRaが25nm以下である電極を有する基板と、
電子輸送層と、
一般式R−M−X(但し、Rは有機分子、Mは金属原子、Xはハロゲン原子又はカルコゲン原子である。)で表されるペロブスカイト構造を有する有機無機ハイブリッド半導体層と、
を有することを特徴とする有機無機ハイブリッド太陽電池。
A substrate having an electrode whose surface has an arithmetic average roughness Ra of 25 nm or less, measured according to JIS B 0601-2001,
An electron transport layer;
An organic-inorganic hybrid semiconductor layer having a perovskite structure represented by a general formula R-M-X 3 (where R is an organic molecule, M is a metal atom, and X is a halogen atom or a chalcogen atom);
An organic-inorganic hybrid solar cell comprising:
電子輸送層は、薄膜層と多孔質層とを有し、前記薄膜層が、電極側に配置されていることを特徴とする請求項1記載の有機無機ハイブリッド太陽電池。 The organic-inorganic hybrid solar cell according to claim 1, wherein the electron transport layer includes a thin film layer and a porous layer, and the thin film layer is disposed on the electrode side. 一般式R−M−XにおけるXがハロゲン原子を含むことを特徴とする請求項1又は2記載の有機無機ハイブリッド太陽電池。 Formula inorganic hybrid solar cell according to claim 1 or 2, wherein X in R-M-X 3 is characterized in that it comprises a halogen atom. 電極の算術平均粗さRaが20nm以下であることを特徴とする請求項1、2又は3記載の有機無機ハイブリッド太陽電池。 The organic-inorganic hybrid solar cell according to claim 1, 2 or 3, wherein the arithmetic average roughness Ra of the electrode is 20 nm or less. 電極の算術平均粗さRaが15nm以下であることを特徴とする請求項4記載の有機無機ハイブリッド太陽電池。 5. The organic-inorganic hybrid solar cell according to claim 4, wherein the arithmetic average roughness Ra of the electrode is 15 nm or less. 電極がITO、FTO若しくはATOからなる透明電極又は金属電極であることを特徴とする請求項1、2、3、4又は5記載の有機無機ハイブリッド太陽電池。 6. The organic-inorganic hybrid solar cell according to claim 1, wherein the electrode is a transparent electrode or metal electrode made of ITO, FTO or ATO. 一般式R−M−XにおけるRがメチルアミン、エチルアミン、ペンチルカルボキシアミン、ホルムアミジニウム、グアニジン又はこれらのイオンであることを特徴とする請求項1、2、3、4、5又は6記載の有機無機ハイブリッド太陽電池。 7. R in general formula R-M-X 3 is methylamine, ethylamine, pentylcarboxyamine, formamidinium, guanidine or an ion thereof. Organic-inorganic hybrid solar cells.
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