JP2016174151A - Solar battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solar battery with a high photoelectric conversion efficiency.SOLUTION: A solar battery 1 comprises: a negative electrode 2; a positive electrode 3; and a photoelectric conversion layer 4 disposed between the negative electrode 2 and the positive electrode 3. The photoelectric conversion layer 4 includes an organic inorganic perovskite compound expressed by the following 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). In the solar battery, a resin layer 5 is disposed on one of the negative electrode 2 or the positive electrode 3; an inorganic layer 6 is disposed on the resin layer 5; the resin layer 5 has a surface which is wavy in geometry; and the ratio of an average length of a crest of the wave to its valley floor to its wavelength in a section of the resin layer 5 is 0.003-0.06.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、光電変換効率が高い太陽電池に関する。 The present invention relates to a solar cell with high photoelectric conversion efficiency.

従来から、対向する電極間にN型半導体層とP型半導体層とを配置した積層体を備えた光電変換素子が開発されている。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。 Conventionally, a photoelectric conversion element including a stacked body in which an N-type semiconductor layer and a P-type semiconductor layer are arranged between opposing electrodes has been developed. 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て製造される無機太陽電池である。しかしながら、無機太陽電池は製造にコストがかかるうえ大型化が困難であり、利用範囲が限られてしまうことから、無機半導体の代わりに有機半導体を用いて製造される有機太陽電池、無機半導体と有機半導体とを併用して製造される有機太陽電池等が注目されている(例えば、特許文献1参照)。 Currently, most of the photoelectric conversion elements in practical use are inorganic solar cells manufactured using an inorganic semiconductor such as silicon. However, since inorganic solar cells are expensive to manufacture and difficult to enlarge, and the range of use is limited, organic solar cells manufactured using organic semiconductors instead of inorganic semiconductors, inorganic semiconductors and organic semiconductors An organic solar cell or the like manufactured by using a semiconductor in combination has attracted attention (for example, see Patent Document 1).

有機太陽電池においては、対向する電極間にN型半導体層とP型半導体層とを配置した積層体の陰極側又は陽極側を、樹脂層で封止することが一般的である(例えば、非特許文献1参照)。しかしながら、このような樹脂層の封止のみでは充分な耐久性は得られず、更なる耐久性の向上が求められている。
また、有機太陽電池においては、無機太陽電池に比べて一般的に光電変換効率が低いことが課題であり、更なる光電変換効率の向上が求められている。
In an organic solar cell, it is common to seal the cathode side or anode side of a laminate in which an N-type semiconductor layer and a P-type semiconductor layer are arranged between opposing electrodes with a resin layer (for example, non- Patent Document 1). However, sufficient durability cannot be obtained only by sealing such a resin layer, and further improvement in durability is required.
Moreover, in an organic solar cell, it is a subject that generally photoelectric conversion efficiency is low compared with an inorganic solar cell, and the further improvement of photoelectric conversion efficiency is calculated | required.

特開2006−344794号公報JP 2006-344794 A

Proc.of SPIE Vol.7416 74160K−1Proc. of SPIE Vol. 7416 74160K-1

本発明は、光電変換効率が高い太陽電池を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the solar cell with high photoelectric conversion efficiency.

本発明は、陰極と、陽極と、前記陰極と前記陽極との間に配置された光電変換層とを有する太陽電池であって、前記光電変換層は、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。)で表される有機無機ペロブスカイト化合物を含み、前記陰極上又は前記陽極上のいずれか一方に樹脂層が配置され、前記樹脂層上に無機層が配置され、前記樹脂層は、表面が波状であり、前記樹脂層の断面における波長に対する山頂から谷底までの平均長さの比が0.003〜0.06である太陽電池である。
以下、本発明を詳述する。
The present invention is a solar cell having a cathode, an anode, and a photoelectric conversion layer disposed between the cathode and the anode, wherein the photoelectric conversion layer has the general formula R-M-X 3 (provided that , R is an organic molecule, M is a metal atom, and X is a halogen atom or a chalcogen atom.) And a resin layer is disposed on either the cathode or the anode. The inorganic layer is disposed on the resin layer, the surface of the resin layer is wavy, and the ratio of the average length from the peak to the bottom of the wavelength in the cross section of the resin layer is 0.003 to 0.06. It is a certain solar cell.
The present invention is described in detail below.

本発明者らは、陰極と、陽極と、上記陰極と上記陽極との間に配置された光電変換層とを有する太陽電池において、上記光電変換層に有機無機ペロブスカイト化合物を用いることを検討した。上記有機無機ペロブスカイト化合物を用いることで、高い光電変換効率が期待できる。また、本発明者らは、上記陰極上又は上記陽極上のいずれか一方に樹脂層を配置し、上記樹脂層上に無機層を配置することで封止を行い、太陽電池の耐久性を向上させることを検討した。
その結果、上記樹脂層上に、例えばスパッタリング等の方法により上記無機層を配置し、更に加熱すると、上記樹脂層に微細な表面凹凸(波状)が生じることがわかった。本発明者らは、このような波状における波長に対する山頂から谷底までの平均長さの比を特定範囲内に調整することで、光電変換効率を向上できることを見出し、本発明を完成させるに至った。光電変換効率が高くなる要因としては、太陽電池に入射した光が上記樹脂層の表面で反射しにくく、より多くの光を太陽電池の内部(光電変換層の内部)に留めることができることが考えられる。
The present inventors have examined the use of an organic / inorganic perovskite compound for the photoelectric conversion layer in a solar cell having a cathode, an anode, and a photoelectric conversion layer disposed between the cathode and the anode. By using the organic inorganic perovskite compound, high photoelectric conversion efficiency can be expected. In addition, the present inventors perform sealing by disposing a resin layer on either the cathode or the anode and disposing an inorganic layer on the resin layer, thereby improving the durability of the solar cell. We considered making it.
As a result, it was found that when the inorganic layer was disposed on the resin layer by a method such as sputtering, and further heated, fine surface irregularities (waves) were generated in the resin layer. The present inventors have found that the photoelectric conversion efficiency can be improved by adjusting the ratio of the average length from the peak to the valley bottom to the wavelength in such a wave shape, and have completed the present invention. . The reason why the photoelectric conversion efficiency is increased is that light incident on the solar cell is less likely to be reflected on the surface of the resin layer, and more light can be kept inside the solar cell (inside the photoelectric conversion layer). It is done.

本発明の太陽電池は、陰極と、陽極と、上記陰極と上記陽極との間に配置された光電変換層とを有する。
なお、本明細書中、層とは、明確な境界を有する層だけではなく、含有元素が徐々に変化する濃度勾配のある層をも意味する。なお、層の元素分析は、例えば、太陽電池の断面のFE−TEM/EDS線分析測定を行い、特定元素の元素分布を確認する等によって行うことができる。また、本明細書中、層とは、平坦な薄膜状の層だけではなく、他の層と一緒になって複雑に入り組んだ構造を形成しうる層をも意味する。
The solar cell of this invention has a cathode, an anode, and the photoelectric converting layer arrange | positioned between the said cathode and the said anode.
In this specification, the term “layer” means not only a layer having a clear boundary but also a layer having a concentration gradient in which contained elements gradually change. In addition, the elemental analysis of a layer can be performed by performing the FE-TEM / EDS ray analysis measurement of the cross section of a solar cell, and confirming the element distribution of a specific element etc., for example. In addition, in this specification, a layer means not only a flat thin film-like layer but also a layer that can form a complicated and complicated structure together with other layers.

上記陰極及び上記陽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。なお、上記陽極は、パターニングされた電極であることが多い。
陰極材料として、例えば、FTO(フッ素ドープ酸化スズ)、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。陽極材料として、例えば、金等の金属、CuI、ITO(インジウムスズ酸化物)、SnO、AZO(アルミニウム亜鉛酸化物)、IZO(インジウム亜鉛酸化物)、GZO(ガリウム亜鉛酸化物)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。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 materials for the cathode and the anode are not particularly limited, and conventionally known materials can be used. The anode is often a patterned electrode.
Examples of the cathode material include FTO (fluorine-doped tin oxide), sodium, sodium-potassium alloy, lithium, magnesium, aluminum, magnesium-silver mixture, magnesium-indium mixture, aluminum-lithium alloy, Al / Al 2 O 3 mixture, Al / LiF mixture etc. are mentioned. Examples of anode materials include metals such as gold, conductive materials such as CuI, ITO (indium tin oxide), SnO 2 , AZO (aluminum zinc oxide), IZO (indium zinc oxide), and GZO (gallium zinc oxide). Conductive transparent materials, conductive transparent polymers, and the like. These materials may be used alone or in combination of two or more.

上記光電変換層は、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。)で表される有機無機ペロブスカイト化合物を含む。上記光電変換層が上記有機無機ペロブスカイト化合物を含む太陽電池は、有機無機ハイブリッド型太陽電池とも呼ばれる。
上記光電変換層に上記有機無機ペロブスカイト化合物を用いることにより、太陽電池の光電変換効率を向上させることができる。また、上記有機無機ペロブスカイト化合物は耐湿性が低いことから、上記光電変換層に上記有機無機ペロブスカイト化合物を用いる場合には、太陽電池の耐久性の向上のために上記陰極上又は上記陽極上のいずれか一方に後述するような樹脂層及び無機層を配置することがより有効となる。
The photoelectric conversion layer includes an organic inorganic perovskite compound 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). The solar cell in which the photoelectric conversion layer includes the organic / inorganic perovskite compound is also referred to as an organic / inorganic hybrid solar cell.
By using the organic-inorganic perovskite compound for the photoelectric conversion layer, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell can be improved. In addition, since the organic / inorganic perovskite compound has low moisture resistance, when the organic / inorganic perovskite compound is used in the photoelectric conversion layer, either the above-described cathode or the above-mentioned anode is used to improve the durability of the solar cell. On the other hand, it becomes more effective to dispose a resin layer and an inorganic layer as described later.

上記Rは有機分子であり、C(l、m、nはいずれも正の整数)で示されることが好ましい。
上記Rは、具体的には例えば、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、カルバゾール及びこれらのイオン(例えば、メチルアンモニウム(CHNH)等)や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、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン及び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、プロピルアミン及びこれらのイオンがより好ましい。
The R is an organic molecule, and is preferably represented by C 1 N m H n (l, m, and n are all positive integers).
Specifically, R is, for example, methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, pentylamine, hexylamine, dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, dibutylamine, dipentylamine, dihexylamine, trimethylamine, triethylamine, tripropyl. Amine, tributylamine, tripentylamine, trihexylamine, ethylmethylamine, methylpropylamine, butylmethylamine, methylpentylamine, hexylmethylamine, ethylpropylamine, ethylbutylamine, imidazole, azole, pyrrole, aziridine, azirine, Azetidine, azeto, azole, imidazoline, carbazole and their ions (eg, methylammonium (CH 3 NH 3 )) and fluorine And enethylammonium. Of these, methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, pentylamine, hexylamine and their ions and phenethylammonium are preferred, and methylamine, ethylamine, propylamine and these ions are more preferred.

上記Mは金属原子であり、例えば、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。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。 M is a metal atom, for example, lead, tin, zinc, titanium, antimony, bismuth, nickel, iron, cobalt, silver, copper, gallium, germanium, magnesium, calcium, indium, aluminum, manganese, chromium, molybdenum, Europium etc. are mentioned. These metal atoms may be used independently and 2 or more types may be used together.

上記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、セレン等が挙げられる。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、構造中にハロゲンを含有することで、上記有機無機ペロブスカイト化合物が有機溶媒に可溶になり、安価な印刷法等への適用が可能になることから、ハロゲン原子が好ましい。更に、上記有機無機ペロブスカイト化合物のエネルギーバンドギャップが狭くなることから、ヨウ素がより好ましい。 X is a halogen atom or a chalcogen atom, and examples thereof include chlorine, bromine, iodine, sulfur, and selenium. These halogen atoms or chalcogen atoms may be used alone or in combination of two or more. Among these, the halogen atom is preferable because the organic / inorganic perovskite compound becomes soluble in an organic solvent and can be applied to an inexpensive printing method by containing halogen in the structure. Furthermore, iodine is more preferable because the energy band gap of the organic-inorganic perovskite compound becomes narrow.

上記有機無機ペロブスカイト化合物は、体心に金属原子M、各頂点に有機分子R、面心にハロゲン原子又はカルコゲン原子Xが配置された立方晶系の構造を有することが好ましい。
図1は、体心に金属原子M、各頂点に有機分子R、面心にハロゲン原子又はカルコゲン原子Xが配置された立方晶系の構造である、有機無機ペロブスカイト化合物の結晶構造の一例を示す模式図である。詳細は明らかではないが、上記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、上記有機無機ペロブスカイト化合物中の電子の移動度が高くなり、太陽電池の光電変換効率が向上すると推定される。
The organic / inorganic perovskite compound preferably has a cubic structure in which a metal atom M is disposed at the body center, an organic molecule R is disposed at each vertex, and a halogen atom or a chalcogen atom X is disposed at the face center.
FIG. 1 shows an example of a crystal structure of an organic / inorganic perovskite compound having a cubic structure in which a metal atom M is arranged at the body center, an organic molecule R is arranged at each vertex, and a halogen atom or a chalcogen atom X is arranged at the face center. It is a schematic diagram. Although details are not clear, since the orientation of the octahedron in the crystal lattice can be easily changed by having the structure described above, the mobility of electrons in the organic-inorganic perovskite compound is increased, and the photoelectric properties of the solar cell are increased. It is estimated that the conversion efficiency is improved.

上記有機無機ペロブスカイト化合物は、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。上記有機無機ペロブスカイト化合物が結晶性半導体であることにより、上記有機無機ペロブスカイト化合物中の電子の移動度が高くなり、太陽電池の光電変換効率が向上する。 The organic / inorganic perovskite compound is preferably a crystalline semiconductor. The crystalline semiconductor means a semiconductor capable of measuring the X-ray scattering intensity distribution and detecting a scattering peak. When the organic / inorganic perovskite compound is a crystalline semiconductor, the mobility of electrons in the organic / inorganic perovskite compound is increased, and the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is improved.

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。
上記有機無機ペロブスカイト化合物の結晶化度の好ましい下限は30%である。結晶化度が30%以上であると、上記有機無機ペロブスカイト化合物中の電子の移動度が高くなり、太陽電池の光電変換効率が向上する。結晶化度のより好ましい下限は50%、更に好ましい下限は70%である。
また、上記有機無機ペロブスカイト化合物の結晶化度を上げる方法として、例えば、熱アニール、レーザー等の強度の強い光の照射、プラズマ照射等が挙げられる。
In addition, the degree of crystallization can be evaluated as an index of crystallization. The degree of crystallinity is determined by separating the crystalline-derived scattering peak detected by the X-ray scattering intensity distribution measurement and the halo derived from the amorphous part by fitting, obtaining the respective intensity integrals, Can be obtained by calculating the ratio.
A preferable lower limit of the crystallinity of the organic-inorganic perovskite compound is 30%. When the crystallinity is 30% or more, the mobility of electrons in the organic / inorganic perovskite compound is increased, and the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is improved. A more preferred lower limit of the crystallinity is 50%, and a more preferred lower limit is 70%.
Examples of the method for increasing the crystallinity of the organic / inorganic perovskite compound include thermal annealing, irradiation with intense light such as laser, and plasma irradiation.

上記光電変換層が上記有機無機ペロブスカイト化合物を含む場合、上記光電変換層は、本発明の効果を損なわない範囲内であれば、上記有機無機ペロブスカイト化合物に加えて、更に、有機半導体又は無機半導体を含んでいてもよい。なお、ここでいう有機半導体又は無機半導体は、後述する電子輸送層又はホール輸送層としての役割を果たしてもよい。
上記有機半導体として、例えば、ポリ(3−アルキルチオフェン)等のチオフェン骨格を有する化合物等が挙げられる。また、例えば、ポリパラフェニレンビニレン骨格、ポリビニルカルバゾール骨格、ポリアニリン骨格、ポリアセチレン骨格等を有する導電性高分子等も挙げられる。更に、例えば、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、ベンゾポルフィリン骨格等のポルフィリン骨格、スピロビフルオレン骨格等を有する化合物や、表面修飾されていてもよいカーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレン等のカーボン含有材料も挙げられる。
When the photoelectric conversion layer contains the organic / inorganic perovskite compound, the photoelectric conversion layer further includes an organic semiconductor or an inorganic semiconductor in addition to the organic / inorganic perovskite compound as long as the effect of the present invention is not impaired. May be included. Note that the organic semiconductor or inorganic semiconductor referred to here may serve as an electron transport layer or a hole transport layer described later.
Examples of the organic semiconductor include compounds having a thiophene skeleton such as poly (3-alkylthiophene). In addition, for example, conductive polymers having a polyparaphenylene vinylene skeleton, a polyvinyl carbazole skeleton, a polyaniline skeleton, a polyacetylene skeleton, and the like can be given. Further, for example, compounds having a porphyrin skeleton such as a phthalocyanine skeleton, a naphthalocyanine skeleton, a pentacene skeleton, or a benzoporphyrin skeleton, a spirobifluorene skeleton, etc., and carbon-containing materials such as carbon nanotubes, graphene, and fullerene that may be surface-modified Also mentioned.

上記無機半導体として、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、酸化ガリウム、硫化スズ、硫化インジウム、硫化亜鉛、CuSCN、CuO、CuI、MoO、V、WO、MoS、MoSe、CuS等が挙げられる。 Examples of the inorganic semiconductor include titanium oxide, zinc oxide, indium oxide, tin oxide, gallium oxide, tin sulfide, indium sulfide, zinc sulfide, CuSCN, Cu 2 O, CuI, MoO 3 , V 2 O 5 , WO 3 , MoS 2, MoSe 2, Cu 2 S , and the like.

上記光電変換層は、上記有機無機ペロブスカイト化合物と上記有機半導体又は上記無機半導体とを含む場合、薄膜状の有機半導体又は無機半導体部位と薄膜状の有機無機ペロブスカイト化合物部位とを積層した積層体であってもよいし、有機半導体又は無機半導体部位と有機無機ペロブスカイト化合物部位とを複合化した複合膜であってもよい。製法が簡便である点では積層体が好ましく、上記有機半導体又は上記無機半導体中の電荷分離効率を向上させることができる点では複合膜が好ましい。 In the case where the photoelectric conversion layer includes the organic-inorganic perovskite compound and the organic semiconductor or the inorganic semiconductor, the photoelectric conversion layer is a laminated body in which a thin-film organic semiconductor or an inorganic semiconductor portion and a thin-film organic-inorganic perovskite compound portion are stacked. Alternatively, a composite film in which an organic semiconductor or inorganic semiconductor part and an organic / inorganic perovskite compound part are combined may be used. A laminated body is preferable in that the production method is simple, and a composite film is preferable in that the charge separation efficiency in the organic semiconductor or the inorganic semiconductor can be improved.

上記薄膜状の有機無機ペロブスカイト化合物部位の厚みは、好ましい下限が5nm、好ましい上限が5000nmである。上記厚みが5nm以上であれば、充分に光を吸収することができるようになり、光電変換効率が高くなる。上記厚みが5000nm以下であれば、電荷分離できない領域が発生することを抑制できるため、光電変換効率の向上につながる。上記厚みのより好ましい下限は10nm、より好ましい上限は1000nmであり、更に好ましい下限は20nm、更に好ましい上限は500nmである。 The preferable lower limit of the thickness of the thin-film organic / inorganic perovskite compound site is 5 nm, and the preferable upper limit is 5000 nm. If the thickness is 5 nm or more, light can be sufficiently absorbed, and the photoelectric conversion efficiency is increased. If the said thickness is 5000 nm or less, since it can suppress that the area | region which cannot carry out charge separation generate | occur | produces, it will lead to the improvement of photoelectric conversion efficiency. The more preferable lower limit of the thickness is 10 nm, the more preferable upper limit is 1000 nm, the still more preferable lower limit is 20 nm, and the still more preferable upper limit is 500 nm.

上記光電変換層が、有機半導体又は無機半導体部位と有機無機ペロブスカイト化合物部位とを複合化した複合膜である場合、上記複合膜の厚みの好ましい下限は30nm、好ましい上限は3000nmである。上記厚みが30nm以上であれば、充分に光を吸収することができるようになり、光電変換効率が高くなる。上記厚みが3000nm以下であれば、電荷が電極に到達しやすくなるため、光電変換効率が高くなる。上記厚みのより好ましい下限は40nm、より好ましい上限は2000nmであり、更に好ましい下限は50nm、更に好ましい上限は1000nmである。 When the photoelectric conversion layer is a composite film in which an organic semiconductor or an inorganic semiconductor part and an organic / inorganic perovskite compound part are combined, a preferable lower limit of the thickness of the composite film is 30 nm, and a preferable upper limit is 3000 nm. If the thickness is 30 nm or more, light can be sufficiently absorbed, and the photoelectric conversion efficiency is increased. If the said thickness is 3000 nm or less, since it becomes easy to reach | attain an electrode, a photoelectric conversion efficiency becomes high. The more preferable lower limit of the thickness is 40 nm, the more preferable upper limit is 2000 nm, the still more preferable lower limit is 50 nm, and the still more preferable upper limit is 1000 nm.

本発明の太陽電池においては、上記陰極と上記光電変換層との間に、電子輸送層が配置されていてもよい。
上記電子輸送層の材料は特に限定されず、例えば、N型導電性高分子、N型低分子有機半導体、N型金属酸化物、N型金属硫化物、ハロゲン化アルカリ金属、アルカリ金属、界面活性剤等が挙げられ、具体的には例えば、シアノ基含有ポリフェニレンビニレン、ホウ素含有ポリマー、バソキュプロイン、バソフェナントレン、ヒドロキシキノリナトアルミニウム、オキサジアゾール化合物、ベンゾイミダゾール化合物、ナフタレンテトラカルボン酸化合物、ペリレン誘導体、ホスフィンオキサイド化合物、ホスフィンスルフィド化合物、フルオロ基含有フタロシアニン、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、酸化ガリウム、硫化スズ、硫化インジウム、硫化亜鉛等が挙げられる。
In the solar cell of the present invention, an electron transport layer may be disposed between the cathode and the photoelectric conversion layer.
The material of the electron transport layer is not particularly limited. For example, N-type conductive polymer, N-type low molecular organic semiconductor, N-type metal oxide, N-type metal sulfide, alkali metal halide, alkali metal, surface activity Specific examples include, for example, cyano group-containing polyphenylene vinylene, boron-containing polymer, bathocuproine, bathophenanthrene, hydroxyquinolinato aluminum, oxadiazole compound, benzimidazole compound, naphthalene tetracarboxylic acid compound, perylene derivative, Examples include phosphine oxide compounds, phosphine sulfide compounds, fluoro group-containing phthalocyanines, titanium oxide, zinc oxide, indium oxide, tin oxide, gallium oxide, tin sulfide, indium sulfide, and zinc sulfide.

上記電子輸送層は、薄膜状の電子輸送層のみからなっていてもよいが、多孔質状の電子輸送層を含むことが好ましい。特に、上記光電変換層が、有機半導体又は無機半導体部位と有機無機ペロブスカイト化合物部位とを複合化した複合膜である場合、より複雑な複合膜(より複雑に入り組んだ構造)が得られ、光電変換効率が高くなることから、多孔質状の電子輸送層上に複合膜が製膜されていることが好ましい。 The electron transport layer may consist of only a thin film electron transport layer, but preferably includes a porous electron transport layer. In particular, when the photoelectric conversion layer is a composite film in which an organic semiconductor or an inorganic semiconductor part and an organic / inorganic perovskite compound part are combined, a more complex composite film (a more complicated and complicated structure) is obtained. In order to increase efficiency, it is preferable that the composite film is formed on the porous electron transport layer.

上記電子輸送層の厚みは、好ましい下限が1nm、好ましい上限が2000nmである。上記厚みが1nm以上であれば、充分にホールをブロックできるようになる。上記厚みが2000nm以下であれば、電子輸送の際の抵抗になり難く、光電変換効率が高くなる。上記電子輸送層の厚みのより好ましい下限は3nm、より好ましい上限は1000nmであり、更に好ましい下限は5nm、更に好ましい上限は500nmである。 The preferable lower limit of the thickness of the electron transport layer is 1 nm, and the preferable upper limit is 2000 nm. If the thickness is 1 nm or more, holes can be sufficiently blocked. If the said thickness is 2000 nm or less, it will become difficult to become resistance at the time of electron transport, and photoelectric conversion efficiency will become high. The more preferable lower limit of the thickness of the electron transport layer is 3 nm, and the more preferable upper limit is 1000 nm.

本発明の太陽電池においては、上記陽極と上記光電変換層との間に、ホール輸送層が配置されていてもよい。
上記ホール輸送層の材料は特に限定されず、例えば、P型導電性高分子、P型低分子有機半導体、P型金属酸化物、P型金属硫化物、界面活性剤等が挙げられ、具体的には例えば、ポリエチレンジオキシチオフェンのポリスチレンスルホン酸付加物、カルボキシル基含有ポリチオフェン、フタロシアニン、ポルフィリン、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、硫化モリブデン、硫化タングステン、硫化銅、硫化スズ等、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、CuSCN、CuI等の銅化合物、表面修飾されていてもよいカーボンナノチューブ、グラフェン等のカーボン含有材料等が挙げられる。
In the solar cell of the present invention, a hole transport layer may be disposed between the anode and the photoelectric conversion layer.
The material of the hole transport layer is not particularly limited, and examples thereof include a P-type conductive polymer, a P-type low molecular organic semiconductor, a P-type metal oxide, a P-type metal sulfide, and a surfactant. Examples include polystyrene sulfonate adduct of polyethylenedioxythiophene, carboxyl group-containing polythiophene, phthalocyanine, porphyrin, molybdenum oxide, vanadium oxide, tungsten oxide, nickel oxide, copper oxide, tin oxide, molybdenum sulfide, tungsten sulfide, copper sulfide. , Tin sulfide and the like, fluoro group-containing phosphonic acid, carbonyl group-containing phosphonic acid, copper compounds such as CuSCN and CuI, surface-modified carbon nanotubes, carbon-containing materials such as graphene, and the like.

上記ホール輸送層の厚みは、好ましい下限は1nm、好ましい上限は2000nmである。上記厚みが1nm以上であれば、充分に電子をブロックできるようになる。上記厚みが2000nm以下であれば、ホール輸送の際の抵抗になり難く、光電変換効率が高くなる。上記厚みのより好ましい下限は3nm、より好ましい上限は1000nmであり、更に好ましい下限は5nm、更に好ましい上限は500nmである。 The preferable lower limit of the thickness of the hole transport layer is 1 nm, and the preferable upper limit is 2000 nm. If the thickness is 1 nm or more, electrons can be sufficiently blocked. If the said thickness is 2000 nm or less, it will become difficult to become resistance at the time of hole transport, and a photoelectric conversion efficiency will become high. The more preferable lower limit of the thickness is 3 nm, the more preferable upper limit is 1000 nm, the still more preferable lower limit is 5 nm, and the still more preferable upper limit is 500 nm.

本発明の太陽電池は、更に、基板等を有していてもよい。上記基板は特に限定されず、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。 The solar cell of the present invention may further have a substrate or the like. The said board | substrate is not specifically limited, For example, transparent glass substrates, such as soda-lime glass and an alkali free glass, a ceramic substrate, a transparent plastic substrate, etc. are mentioned.

本発明の太陽電池は、上記陰極上又は上記陽極上のいずれか一方に樹脂層が配置され、上記樹脂層上に無機層が配置されたものである。
上記樹脂層は、表面が波状である。具体的には、上記樹脂層の断面における波長に対する山頂から谷底までの平均長さの比が0.003〜0.06である。上記波長に対する山頂から谷底までの平均長さの比が上記範囲内であることで、光電変換効率を向上させることができる。光電変換効率が高くなる要因としては、太陽電池に入射した光が上記樹脂層の表面で反射しにくく、より多くの光を太陽電池の内部(光電変換層の内部)に留めることができることが考えられる。また、上記波長に対する山頂から谷底までの平均長さの比が上記範囲内であることで、太陽電池の表面の光沢度を抑えることができるため、太陽電池に入射した光を太陽電池の表面で反射させたくない場合(例えば、まぶしさを抑えたい場合)に本発明の太陽電池は好適である。
In the solar cell of the present invention, a resin layer is disposed on either the cathode or the anode, and an inorganic layer is disposed on the resin layer.
The resin layer has a wavy surface. Specifically, the ratio of the average length from the top to the bottom of the wavelength in the cross section of the resin layer is 0.003 to 0.06. When the ratio of the average length from the peak to the valley with respect to the wavelength is within the above range, the photoelectric conversion efficiency can be improved. The reason why the photoelectric conversion efficiency is increased is that light incident on the solar cell is less likely to be reflected on the surface of the resin layer, and more light can be kept inside the solar cell (inside the photoelectric conversion layer). It is done. In addition, since the gloss ratio of the surface of the solar cell can be suppressed by the ratio of the average length from the peak to the valley bottom with respect to the wavelength being within the above range, the light incident on the solar cell is reflected on the surface of the solar cell. The solar cell of the present invention is suitable when it is not desired to reflect the light (for example, when it is desired to suppress glare).

上記波長に対する山頂から谷底までの平均長さの比が0.003以上であれば、太陽電池に入射した光が上記樹脂層の表面で反射しにくく、より多くの光を太陽電池の内部(光電変換層の内部)に留めることができ、太陽電池の光電変換効率が向上する。上記波長に対する山頂から谷底までの平均長さの比が0.06以下であれば、上記樹脂層の表面が波状であることに起因する上記無機層の剥離又はクラックの発生が抑えられ、太陽電池の耐久性が向上する。上記波長に対する山頂から谷底までの平均長さの比の好ましい下限は0.006、より好ましい下限は0.01であり、好ましい上限は0.04、より好ましい上限は0.02である。
なお、上記樹脂層の表面が波状であるとは、上記波長に対する山頂から谷底までの平均長さの比が上記範囲内であることを意味する。上記波長に対する山頂から谷底までの平均長さの比は、上記樹脂層の500μm四方の区画(任意)を、原子間力顕微鏡(AFM)(例えば、キーエンス社製のVN−8000等)を用いて、JIS−R1683−2007に準拠して測定し、上記樹脂層の断面(任意)における波状の波長と、波状の山頂から谷底までの平均長さとを求めて算出することができる。
If the ratio of the average length from the peak to the valley with respect to the wavelength is 0.003 or more, the light incident on the solar cell is less likely to be reflected on the surface of the resin layer, and more light is absorbed inside the solar cell (photoelectric The inside of the conversion layer), and the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is improved. If the ratio of the average length from the peak to the valley with respect to the wavelength is 0.06 or less, peeling of the inorganic layer or cracks due to the surface of the resin layer being wavy is suppressed, and the solar cell Improves durability. The preferable lower limit of the ratio of the average length from the peak to the valley with respect to the wavelength is 0.006, the more preferable lower limit is 0.01, the preferable upper limit is 0.04, and the more preferable upper limit is 0.02.
In addition, that the surface of the said resin layer is corrugated means that ratio of the average length from the peak to the valley bottom with respect to the said wavelength is in the said range. The ratio of the average length from the peak to the valley with respect to the wavelength is determined by using a 500 μm square section (arbitrary) of the resin layer by using an atomic force microscope (AFM) (for example, VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). , Measured in accordance with JIS-R1683-2007, and can be calculated by calculating the wavy wavelength in the cross section (arbitrary) of the resin layer and the average length from the wavy peak to the bottom of the valley.

上記波長の具体的な値は、上記波長に対する山頂から谷底までの平均長さの比を上記範囲内に調整できれば特に限定されないが、好ましい下限は1μm、好ましい上限は70μmであり、より好ましい下限は10μm、より好ましい上限は50μmである。
上記山頂から谷底までの平均長さの具体的な値も、上記波長に対する山頂から谷底までの平均長さの比を上記範囲内に調整できれば特に限定されないが、好ましい下限は0.3μm、好ましい上限は2μmであり、より好ましい下限は0.5μm、より好ましい上限は1μmである。
The specific value of the wavelength is not particularly limited as long as the ratio of the average length from the peak to the valley to the wavelength can be adjusted within the above range, but the preferable lower limit is 1 μm, the preferable upper limit is 70 μm, and the more preferable lower limit is The upper limit is preferably 10 μm and 50 μm.
The specific value of the average length from the peak to the valley bottom is not particularly limited as long as the ratio of the average length from the peak to the valley to the wavelength can be adjusted within the above range, but the preferable lower limit is 0.3 μm, and the preferable upper limit. Is 2 μm, a more preferable lower limit is 0.5 μm, and a more preferable upper limit is 1 μm.

上記樹脂層の表面に波状(微細な表面凹凸)を形成させる方法は特に限定されず、上記樹脂層上に無機層を配置し、更に加熱すればよいが、例えば、上記樹脂層上に無機層を形成したサンプルを70℃のドライオーブンに入れ、1時間加熱する方法等が挙げられる。
上記波長に対する山頂から谷底までの平均長さの比を上記範囲内に調整する方法として、例えば、上記樹脂層のガラス転移温度と線膨張係数とを調整することで上記樹脂層上に、例えばスパッタリング法により無機層を配置し、更に加熱する際に上記樹脂層に形成される波状の程度を調整する方法、上記樹脂層の膜厚を調整することで、上記樹脂層と無機層との線膨張係数の差を緩和し、面内方向の応力を制御する方法、上記樹脂層上に、例えばスパッタリング法により無機層を配置する際のスパッタリング条件を調整する方法、上記樹脂層を構成する熱硬化樹脂の熱硬化時の硬化収縮量を制御する方法等が挙げられる。上記樹脂層の膜厚及び無機層の種類を選択することによっても、上記波長に対する山頂から谷底までの平均長さの比を上記範囲内に調整することができる。
There is no particular limitation on a method for forming a wave shape (fine surface irregularities) on the surface of the resin layer, and an inorganic layer may be disposed on the resin layer and further heated. For example, an inorganic layer may be formed on the resin layer. And a method in which the sample formed with is put in a dry oven at 70 ° C. and heated for 1 hour.
As a method for adjusting the ratio of the average length from the top to the bottom of the wavelength within the above range, for example, on the resin layer by adjusting the glass transition temperature and the linear expansion coefficient of the resin layer, for example, sputtering. A method of adjusting the degree of undulation formed in the resin layer when the inorganic layer is disposed by heating and further heating, and the linear expansion of the resin layer and the inorganic layer by adjusting the film thickness of the resin layer A method of relaxing the difference in coefficients and controlling the stress in the in-plane direction, a method of adjusting sputtering conditions when an inorganic layer is disposed on the resin layer by, for example, a sputtering method, and a thermosetting resin constituting the resin layer And a method of controlling the amount of curing shrinkage during thermal curing. By selecting the thickness of the resin layer and the type of the inorganic layer, the ratio of the average length from the peak to the valley with respect to the wavelength can be adjusted within the above range.

上記樹脂層のガラス転移温度の好ましい下限は−60℃、より好ましい下限は0℃、更に好ましい下限は60℃であり、好ましい上限は150℃、より好ましい上限は70℃である。上記樹脂層のガラス転移温度を調整することで、上記樹脂層上に、例えばスパッタリング法により無機層を配置し、更に加熱する際に上記樹脂層に形成される波状の程度を調整しやすくなる。
なお、上記ガラス転移温度は、動的粘弾性測定装置(例えば、アイティー計測制御社製のDVA−200等)を用いて、引っ張り条件(25〜125℃、20℃/分)で測定することができる。上記樹脂層を構成する樹脂が熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂である場合、上記ガラス転移温度とは、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂の硬化後のガラス転移温度を意味する。
The preferable lower limit of the glass transition temperature of the resin layer is −60 ° C., the more preferable lower limit is 0 ° C., the still more preferable lower limit is 60 ° C., the preferable upper limit is 150 ° C., and the more preferable upper limit is 70 ° C. By adjusting the glass transition temperature of the resin layer, an inorganic layer is disposed on the resin layer by, for example, a sputtering method, and it is easy to adjust the wavy degree formed in the resin layer when further heated.
In addition, the said glass transition temperature should be measured on tension conditions (25-125 degreeC, 20 degree-C / min) using a dynamic viscoelasticity measuring apparatus (For example, DVA-200 etc. by IT measurement control company etc.). Can do. When the resin constituting the resin layer is a thermosetting resin or a photocurable resin, the glass transition temperature means a glass transition temperature after curing of the thermosetting resin or the photocurable resin.

上記樹脂層を構成する樹脂は、上記波長に対する山頂から谷底までの平均長さの比を上記範囲内に調整できれば特に限定されず、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でも光硬化性樹脂でもよい。上記熱可塑性樹脂として、例えば、ブチルゴム、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ABS樹脂、ポリブタジエン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリイソブチレン、シクロオレフィン樹脂等が挙げられる。上記熱硬化性樹脂として、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂等が挙げられる。上記光硬化性樹脂として、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ビニル樹脂、エン−チオール樹脂等が挙げられる。 The resin constituting the resin layer is not particularly limited as long as the ratio of the average length from the peak to the valley with respect to the wavelength can be adjusted within the above range, and may be a thermoplastic resin, a thermosetting resin, or a photocurable resin. Examples of the thermoplastic resin include butyl rubber, polyester, polyurethane, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, ABS resin, polybutadiene, polyamide, polycarbonate, polyimide, polyisobutylene, and cycloolefin resin. Can be mentioned. As said thermosetting resin, an epoxy resin, an acrylic resin, a silicone resin, a phenol resin, a melamine resin, a urea resin etc. are mentioned, for example. As said photocurable resin, an epoxy resin, an acrylic resin, a vinyl resin, an ene-thiol resin etc. are mentioned, for example.

上記樹脂層は、上記波長に対する山頂から谷底までの平均長さの比を上記範囲内に調整するためには、スパッタ耐性が高いことが好ましく、この観点から、脂環式骨格を有する樹脂を含有することが好ましい。上記脂環式骨格は特に限定されず、例えば、ノルボルネン、イソボルネン、アダマンタン、シクロヘキサン、ジシクロペンタジエン、ジシクロヘキサン、シクロペンタン等の骨格が挙げられる。これらの骨格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、上記波長に対する山頂から谷底までの平均長さの比を上記範囲内に調整するためには、ノルボルネン骨格、イソボルネン骨格が好ましい。 The resin layer preferably has high sputter resistance in order to adjust the ratio of the average length from the peak to the valley to the wavelength within the above range. From this viewpoint, the resin layer contains a resin having an alicyclic skeleton. It is preferable to do. The alicyclic skeleton is not particularly limited, and examples thereof include skeletons such as norbornene, isobornene, adamantane, cyclohexane, dicyclopentadiene, dicyclohexane, and cyclopentane. These skeletons may be used alone or in combination of two or more. Among these, in order to adjust the ratio of the average length from the peak to the valley bottom with respect to the wavelength within the above range, a norbornene skeleton and an isobornene skeleton are preferable.

上記脂環式骨格を有する樹脂は、脂環式骨格を有していれば特に限定されず、熱可塑性樹脂であってもよいし、熱硬化性樹脂であってもよいし、光硬化性樹脂であってもよい。これらの脂環式骨格を有する樹脂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。
また、上記脂環式骨格を有する樹脂は、反応性官能基を有する樹脂を製膜した後、上記反応性官能基を架橋反応させた樹脂であってもよい。
The resin having an alicyclic skeleton is not particularly limited as long as it has an alicyclic skeleton, and may be a thermoplastic resin, a thermosetting resin, or a photocurable resin. It may be. These resins having an alicyclic skeleton may be used alone or in combination of two or more.
Further, the resin having the alicyclic skeleton may be a resin obtained by forming a resin having a reactive functional group and then crosslinking the reactive functional group.

上記脂環式骨格を有する樹脂として、例えば、ノルボルネン樹脂(TOPAS8007S−04、ポリプラスチックス社製)、イソボルニルアクリレート樹脂(TS−147、新中村化学社製)等が挙げられる。 Examples of the resin having an alicyclic skeleton include norbornene resin (TOPAS 8007S-04, manufactured by Polyplastics), isobornyl acrylate resin (TS-147, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), and the like.

上記樹脂層において、上記脂環式骨格を有する樹脂は、脂環式骨格を有さない樹脂と混合して用いられてもよい。 In the resin layer, the resin having the alicyclic skeleton may be mixed with a resin not having the alicyclic skeleton.

上記樹脂層の厚みは、好ましい下限が100nm、好ましい上限が100000nmである。上記厚みが100nm以上であれば、上記樹脂層によって上記陰極上又は上記陽極上のいずれか一方を充分に覆いつくすことができる。上記厚みが100000nm以下であれば、上記樹脂層の側面から浸入してくる水蒸気を充分にブロックすることができる。上記厚みのより好ましい下限は500nm、より好ましい上限は50000nmであり、更に好ましい下限は1000nm、更に好ましい上限は2000nmである。 The preferable lower limit of the thickness of the resin layer is 100 nm, and the preferable upper limit is 100000 nm. If the thickness is 100 nm or more, the resin layer can sufficiently cover either the cathode or the anode. When the thickness is 100000 nm or less, water vapor entering from the side surface of the resin layer can be sufficiently blocked. The more preferable lower limit of the thickness is 500 nm, the more preferable upper limit is 50000 nm, the still more preferable lower limit is 1000 nm, and the still more preferable upper limit is 2000 nm.

本発明の太陽電池においては、上記樹脂層上に無機層が配置されている。これにより、上記無機層が水蒸気バリア性を有し、水分が上記樹脂層の内部に浸透することを抑制できるため、太陽電池の耐久性を向上させることができる。
なお、本発明の太陽電池においては、上記陰極上又は上記陽極上のいずれか一方と上記樹脂層との間にも無機層が配置されていてもよい。この場合にも、上記無機層が水蒸気バリア性を有し、水分が太陽電池の内部に浸透することを抑制できるため、太陽電池の耐久性をより向上させることができる。
In the solar cell of the present invention, an inorganic layer is disposed on the resin layer. Thereby, since the said inorganic layer has water vapor | steam barrier property and it can suppress that a water | moisture content osmose | permeates the said resin layer, durability of a solar cell can be improved.
In the solar cell of the present invention, an inorganic layer may be disposed between either the cathode or the anode and the resin layer. Also in this case, since the said inorganic layer has water vapor | steam barrier property and it can suppress that a water | moisture content osmose | permeates inside a solar cell, durability of a solar cell can be improved more.

上記無機層は、金属酸化物、金属窒化物又は金属酸窒化物を含むことが好ましい。上記金属酸化物、金属窒化物又は金属酸窒化物は、水蒸気バリア性を有するものであれば特に限定されないが、例えば、Si、Al、Zn、Sn、In、Ti、Mg、Zr、Ni、Ta、W、Cu若しくはこれらを2種以上含む合金の酸化物、窒化物又は酸窒化物が挙げられる。なかでも、上記無機層に水蒸気バリア性及び柔軟性を付与するために、Zn、Snの両金属元素を含む金属元素の酸化物、窒化物又は酸窒化物が好ましい。 The inorganic layer preferably contains a metal oxide, a metal nitride, or a metal oxynitride. The metal oxide, metal nitride or metal oxynitride is not particularly limited as long as it has a water vapor barrier property. For example, Si, Al, Zn, Sn, In, Ti, Mg, Zr, Ni, Ta , W, Cu, or an oxide, nitride, or oxynitride of an alloy containing two or more of these. Among these, in order to impart water vapor barrier property and flexibility to the inorganic layer, an oxide, nitride or oxynitride of a metal element containing both metal elements of Zn and Sn is preferable.

なかでも、上記金属酸化物、金属窒化物又は金属酸窒化物は、一般式ZnSnで表される金属酸化物であることが特に好ましい。上記無機層に上記一般式ZnSnで表される金属酸化物を用いることにより、上記金属酸化物がスズ(Sn)原子を含むため、上記無機層に適度な可撓性を付与することができ、上記無機層の厚みが増した場合であっても応力が小さくなるため、上記無機層、電極、半導体層等の剥離を抑えることができる。これにより、上記無機層の水蒸気バリア性を高め、太陽電池の耐久性をより向上させることができる。 Among these, the metal oxide, metal nitride, or metal oxynitride is particularly preferably a metal oxide represented by the general formula Zn a Sn b O c . By using the metal oxide represented by the general formula Zn a Sn b O c for the inorganic layer, the metal oxide contains tin (Sn) atoms, and thus gives the inorganic layer appropriate flexibility. Even when the thickness of the inorganic layer is increased, the stress is reduced, so that peeling of the inorganic layer, the electrode, the semiconductor layer, and the like can be suppressed. Thereby, the water vapor | steam barrier property of the said inorganic layer can be improved, and the durability of a solar cell can be improved more.

上記一般式ZnSnで表される金属酸化物においては、ZnとSnとの総和に対するSnの比Xs(重量%)が70>Xs>0を満たすことが好ましい。
なお、上記無機層中の上記一般式ZnSnで表される金属酸化物に含まれる亜鉛(Zn)、スズ(Sn)及び酸素(O)の元素比率は、X線光電子分光(XPS)表面分析装置(例えば、VGサイエンティフィックス社製のESCALAB−200R等)を用いて測定することができる。
In the metal oxide represented by the above general formula Zn a Sn b O c , it is preferable that the ratio Xs (wt%) of Sn to the sum of Zn and Sn satisfies 70>Xs> 0.
The element ratio of zinc (Zn), tin (Sn), and oxygen (O) contained in the metal oxide represented by the general formula Zn a Sn b O c in the inorganic layer is determined by X-ray photoelectron spectroscopy ( It can be measured using an XPS) surface analyzer (for example, ESCALAB-200R manufactured by VG Scientific).

上記無機層は、上記一般式ZnSnで表される金属酸化物を含む場合、更に、ケイ素(Si)及び/又はアルミニウム(Al)を含むことが好ましい。
上記無機層にケイ素(Si)及び/又はアルミニウム(Al)を添加することにより、上記無機層の透明性を高め、太陽電池の光電変換効率を向上させることができる。
The inorganic layer, when containing a metal oxide represented by the general formula Zn a Sn b O c, preferably further contains silicon (Si) and / or aluminum (Al).
By adding silicon (Si) and / or aluminum (Al) to the inorganic layer, the transparency of the inorganic layer can be increased and the photoelectric conversion efficiency of the solar cell can be improved.

上記無機層の厚みは、好ましい下限が30nm、好ましい上限が3000nmである。上記厚みが30nm以上であれば、上記無機層が充分な水蒸気バリア性を有することができ、太陽電池の耐久性が向上する。上記厚みが3000nm以下であれば、上記無機層の厚みが増した場合であっても、発生する応力が小さいため、上記無機層、電極、半導体層等の剥離を抑制することができる。上記厚みのより好ましい下限は50nm、より好ましい上限は1000nmであり、更に好ましい下限は100nm、更に好ましい上限は500nmである。
なお、上記無機層の厚みは、光学干渉式膜厚測定装置(例えば、大塚電子社製のFE−3000等)を用いて測定することができる。
The preferable lower limit of the thickness of the inorganic layer is 30 nm, and the preferable upper limit is 3000 nm. When the thickness is 30 nm or more, the inorganic layer can have a sufficient water vapor barrier property, and the durability of the solar cell is improved. When the thickness is 3000 nm or less, even if the thickness of the inorganic layer is increased, the generated stress is small, and thus the peeling of the inorganic layer, the electrode, the semiconductor layer, and the like can be suppressed. The more preferable lower limit of the thickness is 50 nm, the more preferable upper limit is 1000 nm, the still more preferable lower limit is 100 nm, and the still more preferable upper limit is 500 nm.
The thickness of the inorganic layer can be measured using an optical interference film thickness measuring device (for example, FE-3000 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.).

図2は、本発明の太陽電池の一例を模式的に示す断面図である。
図2に示す太陽電池1は、基板7上に陰極2と、陽極3と、この陰極2と陽極3との間に配置された光電変換層4とを有し、陽極3上に樹脂層5が配置され、樹脂層5上に無機層6が配置されたものである。なお、図2に示す太陽電池1において、陽極3はパターニングされた電極である。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an example of the solar cell of the present invention.
A solar cell 1 shown in FIG. 2 has a cathode 2, an anode 3, and a photoelectric conversion layer 4 disposed between the cathode 2 and the anode 3 on a substrate 7, and a resin layer 5 on the anode 3. Are arranged, and the inorganic layer 6 is arranged on the resin layer 5. In the solar cell 1 shown in FIG. 2, the anode 3 is a patterned electrode.

本発明の太陽電池を製造する方法は特に限定されず、例えば、上記基板上に上記陰極、上記光電変換層、上記陽極をこの順で形成した後、上記陽極上に上記樹脂層を配置し、上記樹脂層上に上記無機層を配置することで封止を行う方法、上記基板上に上記陽極、上記光電変換層、上記陰極をこの順で形成した後、上記陰極上に上記樹脂層を配置し、上記樹脂層上に上記無機層を配置することで封止を行う方法等が挙げられる。 The method for producing the solar cell of the present invention is not particularly limited. For example, after forming the cathode, the photoelectric conversion layer, and the anode in this order on the substrate, the resin layer is disposed on the anode, Method of sealing by disposing the inorganic layer on the resin layer, forming the anode, the photoelectric conversion layer, and the cathode in this order on the substrate, and then disposing the resin layer on the cathode And the method of sealing by arrange | positioning the said inorganic layer on the said resin layer, etc. are mentioned.

上記光電変換層を形成する方法は特に限定されず、真空蒸着法、スパッタリング法、気相反応法(CVD)、電気化学沈積法、印刷法等が挙げられる。なかでも、印刷法を採用することで、高い光電変換効率を発揮できる太陽電池を大面積で簡易に形成することができる。印刷法として、例えば、スピンコート法、キャスト法等が挙げられ、印刷法を用いた方法としてロールtoロール法等が挙げられる。 The method for forming the photoelectric conversion layer is not particularly limited, and examples thereof include a vacuum deposition method, a sputtering method, a gas phase reaction method (CVD), an electrochemical deposition method, and a printing method. Especially, the solar cell which can exhibit high photoelectric conversion efficiency can be simply formed in a large area by employ | adopting the printing method. Examples of the printing method include a spin coating method and a casting method, and examples of a method using the printing method include a roll-to-roll method.

上記陰極上又は上記陽極上に上記樹脂層を配置する方法は特に限定されず、例えば、シート状の樹脂層を用いて上記陰極上又は上記陽極上をシールする方法、樹脂層を構成する樹脂を有機溶媒に溶解させた樹脂溶液を上記陰極上又は上記陽極上に塗布する方法、樹脂層となる液状モノマーを上記陰極上又は上記陽極上に塗布した後、熱又はUV等で液状モノマーを重合させる方法、樹脂層に熱をかけて融解させた後に冷却する方法等が挙げられる。 The method of disposing the resin layer on the cathode or the anode is not particularly limited. For example, a method of sealing the cathode or the anode using a sheet-like resin layer, a resin constituting the resin layer A method in which a resin solution dissolved in an organic solvent is applied on the cathode or the anode, a liquid monomer to be a resin layer is applied on the cathode or the anode, and then the liquid monomer is polymerized by heat or UV. Examples thereof include a method, a method in which the resin layer is melted by applying heat, and then cooled.

上記樹脂層上に上記無機層を配置する方法として、真空蒸着法、スパッタリング法、気相反応法(CVD)、イオンプレーティング法が好ましい。なかでも、緻密な層を形成するためにはスパッタリング法がより好ましく、スパッタリング法のなかでもDCマグネトロンスパッタリング法が更に好ましい。上記スパッタリング法においては、金属ターゲット、及び、酸素ガス又は窒素ガスを原料とし、上記樹脂層上に原料を堆積して製膜することにより、無機層を形成することができる。 As a method for disposing the inorganic layer on the resin layer, a vacuum deposition method, a sputtering method, a gas phase reaction method (CVD), or an ion plating method is preferable. Among these, the sputtering method is more preferable for forming a dense layer, and the DC magnetron sputtering method is more preferable among the sputtering methods. In the sputtering method, an inorganic layer can be formed by using a metal target and oxygen gas or nitrogen gas as raw materials and depositing the raw material on the resin layer to form a film.

本発明によれば、光電変換効率が高い太陽電池を提供することができる。 According to the present invention, a solar cell with high photoelectric conversion efficiency can be provided.

有機無機ペロブスカイト化合物の結晶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 of an organic inorganic perovskite compound. 本発明の太陽電池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 solar cell of this invention.

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)
(1)陰極/電子輸送層/光電変換層/陽極が積層された積層体の作製
ガラス基板上に、陰極として厚み1000nmのFTO膜を形成し、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膜の表面上に、2%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、400℃で10分間焼成し、厚み20nmの薄膜状の電子輸送層を形成した。更に、薄膜状の電子輸送層上に、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10nmと30nmとの混合物)とを含有する酸化チタンペーストをスピンコート法により塗布した後、500℃で10分間焼成し、厚み500nmの多孔質状の電子輸送層を形成した。
次いで、有機無機ペロブスカイト化合物形成用溶液として、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)を溶媒としてCHNHIとPbClをモル比3:1で溶かし、CHNHIとPbClの合計重量濃度を20%に調製した。この溶液を電子輸送層上にスピンコート法によって積層した。更に、ホール輸送層としてPoly(4−butylphenyl−diphenyl−amine)(1−Material社製)の1wt%クロロベンゼン溶液を有機無機ペロブスカイト化合物部位上にスピンコート法によって50nmの厚みに積層し、光電変換層を形成した。
光電変換層上に、陽極として真空蒸着により厚み100nmのITO膜を形成し、陰極/電子輸送層/光電変換層/陽極が積層された積層体を得た。
Example 1
(1) Fabrication of laminate in which cathode / electron transport layer / photoelectric conversion layer / anode are laminated On a glass substrate, an FTO film having a thickness of 1000 nm is formed as a cathode, and pure water, acetone, and methanol are used in this order. After ultrasonic cleaning for 10 minutes, it was dried.
A titanium isopropoxide ethanol solution adjusted to 2% was applied on the surface of the FTO film by a spin coating method, followed by baking at 400 ° C. for 10 minutes to form a thin-film electron transport layer having a thickness of 20 nm. Further, a titanium oxide paste containing polyisobutyl methacrylate as an organic binder and titanium oxide (a mixture of an average particle size of 10 nm and 30 nm) is applied onto the thin film electron transport layer by a spin coat method, and then heated to 500 ° C. Was fired for 10 minutes to form a porous electron transport layer having a thickness of 500 nm.
Next, CH 3 NH 3 I and PbCl 2 were dissolved at a molar ratio of 3: 1 using N, N-dimethylformamide (DMF) as a solvent as a solution for forming an organic inorganic perovskite compound, and the total of CH 3 NH 3 I and PbCl 2 The weight concentration was adjusted to 20%. This solution was laminated on the electron transport layer by spin coating. Further, a 1 wt% chlorobenzene solution of Poly (4-butylphenyl-diphenyl-amine) (manufactured by 1-Material) was laminated as a hole transport layer on the organic / inorganic perovskite compound site to a thickness of 50 nm by a spin coating method, and a photoelectric conversion layer Formed.
On the photoelectric conversion layer, an ITO film having a thickness of 100 nm was formed as an anode by vacuum deposition to obtain a laminate in which a cathode / electron transport layer / photoelectric conversion layer / anode were laminated.

(2)樹脂層の形成
得られた陰極/電子輸送層/光電変換層/陽極が積層された積層体の陽極上に、樹脂層を構成する樹脂としてのTOPAS8007S−04(ノルボルネン樹脂、ポリプラスチック社製)の10%シクロヘキサン溶液をドクターブレードにより塗布し、有機溶媒を乾燥させて厚み10μmの樹脂層を形成した。
(2) Formation of resin layer TOPAS8007S-04 (norbornene resin, Polyplastics Co., Ltd.) as a resin constituting the resin layer is formed on the anode of the laminate in which the obtained cathode / electron transport layer / photoelectric conversion layer / anode is laminated. 10% cyclohexane solution was applied by a doctor blade, and the organic solvent was dried to form a resin layer having a thickness of 10 μm.

(3)無機層の形成
樹脂層を形成したサンプルをスパッタリング装置の基板ホルダーに取り付け、更に、スパッタリング装置のカソードAにZnSn合金(Zn:Sn=95:5重量%)ターゲットを、カソードBにSiターゲットを取り付けた。スパッタリング装置の成膜室を真空ポンプにより排気し、5.0×10−4Paまで減圧した。その後、成膜条件Aに示す条件でスパッタリングし、樹脂層上に無機層としてZnSnO(Si)薄膜を100nm形成した。
(成膜条件A)
アルゴンガス流量:50sccm,酸素ガス流量:50sccm
電源出力:カソードA=500W、カソードB=1500W
(3) Formation of inorganic layer A sample on which a resin layer has been formed is attached to a substrate holder of a sputtering apparatus, a ZnSn alloy (Zn: Sn = 95: 5 wt%) target is applied to the cathode A of the sputtering apparatus, and Si is applied to the cathode B. A target was attached. The film forming chamber of the sputtering apparatus was evacuated by a vacuum pump, and the pressure was reduced to 5.0 × 10 −4 Pa. Thereafter, sputtering was performed under the conditions shown in film formation condition A, and a ZnSnO (Si) thin film was formed as an inorganic layer on the resin layer to a thickness of 100 nm.
(Film formation condition A)
Argon gas flow rate: 50 sccm, oxygen gas flow rate: 50 sccm
Power output: Cathode A = 500W, Cathode B = 1500W

(4)微細な表面凹凸の形成
無機層を形成したサンプルを70℃のドライオーブンに入れ、1時間加熱し、微細な表面凹凸を形成させ、太陽電池を得た。
(4) Formation of fine surface irregularities The sample on which the inorganic layer was formed was put in a dry oven at 70 ° C. and heated for 1 hour to form fine surface irregularities to obtain a solar cell.

(5)樹脂層のガラス転移温度の測定
離型PETフィルム上に、樹脂層を構成する樹脂としての環状オレフィンポリマーであるTOPAS8007S−04(ノルボルネン樹脂、ポリプラスチックス社製)の10%シクロヘキサン溶液をドクターブレードにより塗布し、有機溶媒を乾燥させて厚み500μmの樹脂層を形成し、その後剥離することにより、サンプルを得た。動的粘弾性測定装置(アイティー計測制御社製のDVA−200)を用いて、引っ張り条件(25〜125℃、20℃/分)で樹脂層のガラス転移温度を測定した。
(5) Measurement of glass transition temperature of resin layer A 10% cyclohexane solution of TOPAS8007S-04 (norbornene resin, manufactured by Polyplastics), which is a cyclic olefin polymer as a resin constituting the resin layer, is formed on a release PET film. The sample was obtained by applying with a doctor blade, drying the organic solvent to form a resin layer having a thickness of 500 μm, and then peeling off. The glass transition temperature of the resin layer was measured under tensile conditions (25 to 125 ° C., 20 ° C./min) using a dynamic viscoelasticity measuring apparatus (DVA-200 manufactured by IT Measurement Control Co., Ltd.).

(6)樹脂層の断面における波長に対する山頂から谷底までの平均長さの比の算出
樹脂層の500μm四方の区画(任意)を、原子間力顕微鏡(AFM)(キーエンス社製のVN−8000等)を用いて、JIS−R1683−2007に準拠して測定し、樹脂層の断面(任意)における波状の波長(a)と、波状の山頂から谷底までの平均長さ(b)とを求めた。得られた波長(a)と、山頂から谷底までの平均長さ(b)とから、比(b/a)を算出した。
(6) Calculation of ratio of average length from top to bottom of wavelength with respect to wavelength in cross section of resin layer 500 μm square section (arbitrary) of resin layer, atomic force microscope (AFM) (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation, etc.) ) To determine the wavy wavelength (a) in the cross section (arbitrary) of the resin layer and the average length (b) from the wavy peak to the bottom of the valley, using JIS-R1683-2007. . The ratio (b / a) was calculated from the obtained wavelength (a) and the average length (b) from the peak to the valley bottom.

(実施例2〜13、比較例1〜3)
光電変換層の種類、樹脂層を構成する樹脂、樹脂層のガラス転移温度、膜厚、樹脂層の断面における波長に対する山頂から谷底までの平均長さの比、無機層の種類等を表1に示すように変更したこと以外は実施例1と同様にして、太陽電池を得た。
(Examples 2 to 13, Comparative Examples 1 to 3)
Table 1 shows the type of photoelectric conversion layer, the resin constituting the resin layer, the glass transition temperature of the resin layer, the film thickness, the ratio of the average length from the peak to the valley to the wavelength in the cross section of the resin layer, the type of inorganic layer, etc. A solar cell was obtained in the same manner as in Example 1 except that the changes were made as shown.

(実施例2)
「(2)樹脂層の形成」において、得られた陰極/電子輸送層/光電変換層/陽極が積層された積層体の陽極上に、樹脂層を構成する樹脂としての環状オレフィンポリマーであるTOPAS9506F−04(ノルボルネン樹脂、ポリプラスチック社製)の10%シクロヘキサン溶液をドクターブレードにより塗布し、有機溶媒を乾燥させて厚み3μmの樹脂層を形成したこと以外は実施例1と同様にして、太陽電池を得た。
(Example 2)
In “(2) Formation of resin layer”, TOPAS 9506F which is a cyclic olefin polymer as a resin constituting the resin layer is formed on the anode of the laminate in which the obtained cathode / electron transport layer / photoelectric conversion layer / anode is laminated. A solar cell was obtained in the same manner as in Example 1 except that a 10% cyclohexane solution of -04 (norbornene resin, manufactured by Polyplastics Co., Ltd.) was applied by a doctor blade and the organic solvent was dried to form a resin layer having a thickness of 3 μm. Got.

(実施例3)
「(2)樹脂層の形成」において、得られた陰極/電子輸送層/光電変換層/陽極が積層された積層体の陽極上に、樹脂層を構成する樹脂としての環状オレフィンポリマーであるTOPAS9506F−04(ノルボルネン樹脂、ポリプラスチック社製)の10%シクロヘキサン溶液をドクターブレードにより塗布し、有機溶媒を乾燥させて厚み50μmの樹脂層を形成したこと以外は実施例1と同様にして、太陽電池を得た。
(Example 3)
In “(2) Formation of resin layer”, TOPAS 9506F which is a cyclic olefin polymer as a resin constituting the resin layer is formed on the anode of the laminate in which the obtained cathode / electron transport layer / photoelectric conversion layer / anode is laminated. A solar cell was obtained in the same manner as in Example 1 except that a 10% cyclohexane solution of -04 (norbornene resin, manufactured by Polyplastics) was applied with a doctor blade and the organic solvent was dried to form a resin layer having a thickness of 50 μm. Got.

(実施例4)
「(2)樹脂層の形成」において、得られた陰極/電子輸送層/光電変換層/陽極が積層された積層体の陽極上に、樹脂層を構成する樹脂としての環状オレフィンポリマーであるTOPAS9506F−04(ノルボルネン樹脂、ポリプラスチック社製)の10%シクロヘキサン溶液をドクターブレードにより塗布し、有機溶媒を乾燥させて厚み100μmの樹脂層を形成したこと以外は実施例1と同様にして、太陽電池を得た。
Example 4
In “(2) Formation of resin layer”, TOPAS 9506F which is a cyclic olefin polymer as a resin constituting the resin layer is formed on the anode of the laminate in which the obtained cathode / electron transport layer / photoelectric conversion layer / anode is laminated. A solar cell was obtained in the same manner as in Example 1 except that a 10% cyclohexane solution of -04 (norbornene resin, manufactured by Polyplastics Co., Ltd.) was applied with a doctor blade and the organic solvent was dried to form a resin layer having a thickness of 100 μm. Got.

(実施例5)
「(2)樹脂層の形成」において、得られた陰極/電子輸送層/光電変換層/陽極が積層された積層体の陽極上に、硬化剤としての4mol%の過酸化物(パークミルD、日油社製)と、樹脂層を構成する樹脂としての熱硬化性樹脂であるTS−147(イソボルニルアクリレート樹脂、新中村化学社製)の10%シクロヘキサン溶液をドクターブレードにより塗布し、100℃、10分加熱して硬化させて厚み10μmの樹脂層を形成したこと以外は実施例1と同様にして、太陽電池を得た。
(Example 5)
In “(2) Formation of resin layer”, 4 mol% of a peroxide (Park Mill D, Park Mill D, as a curing agent) was formed on the anode of the laminate in which the obtained cathode / electron transport layer / photoelectric conversion layer / anode was laminated. A 10% cyclohexane solution of TS-147 (isobornyl acrylate resin, Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), which is a thermosetting resin as a resin constituting the resin layer, is applied by a doctor blade, and 100 A solar cell was obtained in the same manner as in Example 1 except that a resin layer having a thickness of 10 μm was formed by heating at 10 ° C. for 10 minutes.

(実施例6)
「(2)樹脂層の形成」において、得られた陰極/電子輸送層/光電変換層/陽極が積層された積層体の陽極上に、硬化剤としての4mol%の過酸化物(パークミルD、日油社製)と、樹脂層を構成する樹脂としての熱硬化性樹脂であるTS−147(イソボルニルアクリレート樹脂、新中村化学社製)の10%シクロヘキサン溶液をドクターブレードにより塗布し、100℃、10分加熱して硬化させて厚み50μmの樹脂層を形成したこと以外は実施例1と同様にして、太陽電池を得た。
(Example 6)
In “(2) Formation of resin layer”, 4 mol% of a peroxide (Park Mill D, Park Mill D, as a curing agent) was formed on the anode of the laminate obtained by laminating the obtained cathode / electron transport layer / photoelectric conversion layer / anode. A 10% cyclohexane solution of TS-147 (isobornyl acrylate resin, Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), which is a thermosetting resin as a resin constituting the resin layer, is applied by a doctor blade, and 100 A solar cell was obtained in the same manner as in Example 1, except that the resin layer having a thickness of 50 μm was formed by heating at 10 ° C. for 10 minutes.

(実施例7)
「(2)樹脂層の形成」において、得られた陰極/電子輸送層/光電変換層/陽極が積層された積層体の陽極上に、硬化剤としての4mol%の過酸化物(パークミルD、日油社製)と、樹脂層を構成する樹脂としての熱硬化性樹脂であるTS−147(イソボルニルアクリレート樹脂、新中村化学社製)の10%シクロヘキサン溶液をドクターブレードにより塗布し、100℃、10分加熱して硬化させて厚み100μmの樹脂層を形成したこと以外は実施例1と同様にして、太陽電池を得た。
(Example 7)
In “(2) Formation of resin layer”, 4 mol% of a peroxide (Park Mill D, Park Mill D, as a curing agent) was formed on the anode of the laminate in which the obtained cathode / electron transport layer / photoelectric conversion layer / anode was laminated. A 10% cyclohexane solution of TS-147 (isobornyl acrylate resin, Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), which is a thermosetting resin as a resin constituting the resin layer, is applied by a doctor blade, and 100 A solar cell was obtained in the same manner as in Example 1 except that the resin layer having a thickness of 100 μm was formed by heating at 10 ° C. for 10 minutes.

(実施例8)
「(2)樹脂層の形成」において、得られた陰極/電子輸送層/光電変換層/陽極が積層された積層体の陽極上に、樹脂層を構成する樹脂としてのポリイソブチレンポリマーであるOPPANOL B−50(ポリイソブチレン樹脂、BASF社製)の10%シクロヘキサン溶液をドクターブレードにより塗布し、有機溶媒を乾燥させて厚み5μmの樹脂層を形成したこと以外は実施例1と同様にして、太陽電池を得た。
(Example 8)
In “(2) Formation of resin layer”, OPPANOL, which is a polyisobutylene polymer as a resin constituting the resin layer, is formed on the anode of the laminate in which the obtained cathode / electron transport layer / photoelectric conversion layer / anode is laminated. In the same manner as in Example 1, except that a 10% cyclohexane solution of B-50 (polyisobutylene resin, manufactured by BASF) was applied with a doctor blade and the organic solvent was dried to form a resin layer having a thickness of 5 μm. A battery was obtained.

(実施例9)
「(2)樹脂層の形成」において、得られた陰極/電子輸送層/光電変換層/陽極が積層された積層体の陽極上に、樹脂層を構成する樹脂としてのポリイソブチレンポリマーであるOPPANOL B−50(ポリイソブチレン樹脂、BASF社製)の10%シクロヘキサン溶液をドクターブレードにより塗布し、有機溶媒を乾燥させて厚み10μmの樹脂層を形成したこと以外は実施例1と同様にして、太陽電池を得た。
Example 9
In “(2) Formation of resin layer”, OPPANOL, which is a polyisobutylene polymer as a resin constituting the resin layer, is formed on the anode of the laminate in which the obtained cathode / electron transport layer / photoelectric conversion layer / anode is laminated. In the same manner as in Example 1, except that a 10% cyclohexane solution of B-50 (polyisobutylene resin, manufactured by BASF) was applied with a doctor blade and the organic solvent was dried to form a resin layer having a thickness of 10 μm. A battery was obtained.

(実施例10)
「(2)樹脂層の形成」において、得られた陰極/電子輸送層/光電変換層/陽極が積層された積層体の陽極上に、樹脂層を構成する樹脂としてのポリイソブチレンポリマーであるOPPANOL B−50(ポリイソブチレン樹脂、BASF社製)の10%シクロヘキサン溶液をドクターブレードにより塗布し、有機溶媒を乾燥させて厚み50μmの樹脂層を形成したこと以外は実施例1と同様にして、太陽電池を得た。
(Example 10)
In “(2) Formation of resin layer”, OPPANOL, which is a polyisobutylene polymer as a resin constituting the resin layer, is formed on the anode of the laminate in which the obtained cathode / electron transport layer / photoelectric conversion layer / anode is laminated. In the same manner as in Example 1, except that a 10% cyclohexane solution of B-50 (polyisobutylene resin, manufactured by BASF) was applied with a doctor blade and the organic solvent was dried to form a resin layer having a thickness of 50 μm. A battery was obtained.

(実施例11)
「(2)樹脂層の形成」において、得られた陰極/電子輸送層/光電変換層/陽極が積層された積層体の陽極上に、樹脂層を構成する樹脂としてのポリイソブチレンポリマーであるOPPANOL B−50(ポリイソブチレン樹脂、BASF社製)及びTOPAS9506F−04(ノルボルネン樹脂、ポリプラスチック社製)の1:1混合物の10%シクロヘキサン溶液をドクターブレードにより塗布し、有機溶媒を乾燥させて厚み50μmの樹脂層を形成したこと以外は実施例1と同様にして、太陽電池を得た。
(Example 11)
In “(2) Formation of resin layer”, OPPANOL, which is a polyisobutylene polymer as a resin constituting the resin layer, is formed on the anode of the laminate in which the obtained cathode / electron transport layer / photoelectric conversion layer / anode is laminated. A 10% cyclohexane solution of a 1: 1 mixture of B-50 (polyisobutylene resin, manufactured by BASF) and TOPAS 9506F-04 (norbornene resin, manufactured by Polyplastics) was applied with a doctor blade, and the organic solvent was dried to a thickness of 50 μm. A solar cell was obtained in the same manner as in Example 1 except that the resin layer was formed.

(実施例12)
「(3)無機層の形成」において、樹脂層上に無機層としてSiO薄膜をスパッタリング法により100nm形成したこと以外は実施例3と同様にして、太陽電池を得た。
(Example 12)
In “(3) Formation of inorganic layer”, a solar cell was obtained in the same manner as in Example 3, except that an SiO 2 thin film was formed to a thickness of 100 nm by sputtering on the resin layer.

(実施例13)
「(3)無機層の形成」において、樹脂層上に無機層としてITO薄膜をスパッタリング法により100nm形成したこと以外は実施例3と同様にして、太陽電池を得た。
(Example 13)
In “(3) Formation of inorganic layer”, a solar cell was obtained in the same manner as in Example 3 except that an ITO thin film was formed to a thickness of 100 nm by sputtering on the resin layer.

(比較例1)
「(2)樹脂層の形成」において、得られた陰極/電子輸送層/光電変換層/陽極が積層された積層体の陽極上に、樹脂層を構成する樹脂としての環状オレフィンポリマーであるTOPAS8007S−04(ノルボルネン樹脂、ポリプラスチック社製)の10%シクロヘキサン溶液をドクターブレードにより塗布し、有機溶媒を乾燥させて厚み300μmの樹脂層を形成したこと以外は実施例1と同様にして、太陽電池を得た。
(Comparative Example 1)
In “(2) Formation of resin layer”, TOPAS8007S which is a cyclic olefin polymer as a resin constituting the resin layer is formed on the anode of the laminate in which the obtained cathode / electron transport layer / photoelectric conversion layer / anode is laminated. A solar cell was obtained in the same manner as in Example 1 except that a 10% cyclohexane solution of -04 (norbornene resin, manufactured by Polyplastics Co., Ltd.) was applied with a doctor blade and the organic solvent was dried to form a resin layer having a thickness of 300 μm. Got.

(比較例2)
「(2)樹脂層の形成」において、得られた陰極/電子輸送層/光電変換層/陽極が積層された積層体の陽極上に、硬化剤としての4mol%の過酸化物(パークミルD、日油社製)と、樹脂層を構成する樹脂としての熱硬化性樹脂であるTS−147(イソボルニルアクリレート樹脂、新中村化学社製)の10%シクロヘキサン溶液をドクターブレードにより塗布し、100℃、10分加熱して硬化させて厚み300μmの樹脂層を形成したこと以外は実施例1と同様にして、太陽電池を得た。
(Comparative Example 2)
In “(2) Formation of resin layer”, 4 mol% of a peroxide (Park Mill D, Park Mill D, as a curing agent) was formed on the anode of the laminate in which the obtained cathode / electron transport layer / photoelectric conversion layer / anode was laminated. A 10% cyclohexane solution of TS-147 (isobornyl acrylate resin, Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), which is a thermosetting resin as a resin constituting the resin layer, is applied by a doctor blade, and 100 A solar cell was obtained in the same manner as in Example 1 except that a resin layer having a thickness of 300 μm was formed by heating at 10 ° C. for 10 minutes.

(比較例3)
「(2)樹脂層の形成」において、得られた陰極/電子輸送層/光電変換層/陽極が積層された積層体の陽極上に、樹脂層を構成する樹脂としての環状オレフィンポリマーであるTOPAS6017S−04(ノルボルネン樹脂、ポリプラスチック社製)の10%シクロヘキサン溶液をドクターブレードにより塗布し、有機溶媒を乾燥させて厚み5μmの樹脂層を形成したこと以外は実施例1と同様にして、太陽電池を得た。
(Comparative Example 3)
In “(2) Formation of resin layer”, TOPAS6017S which is a cyclic olefin polymer as a resin constituting the resin layer is formed on the anode of the laminate in which the obtained cathode / electron transport layer / photoelectric conversion layer / anode is laminated. A solar cell was obtained in the same manner as in Example 1 except that a 10% cyclohexane solution of -04 (norbornene resin, manufactured by Polyplastics Co., Ltd.) was applied with a doctor blade and the organic solvent was dried to form a resin layer having a thickness of 5 μm. Got.

<評価>
実施例及び比較例で得られた太陽電池について、以下の評価を行った。結果を表1に示した。
<Evaluation>
The following evaluation was performed about the solar cell obtained by the Example and the comparative example. The results are shown in Table 1.

(1)光電変換効率
太陽電池の電極間に電源(KEITHLEY社製、236モデル)を接続し、強度100mW/cmのソーラーシミュレーション(山下電装社製)を用いて光電変換効率を測定し、得られた光電変換効率を初期変換効率とした。比較例1で得られた太陽電池の初期変換効率を基準として規格化した。
◎:規格化した値が1.1以上
○:規格化した値が1.0以上、1.1未満
×:規格化した値が1.0未満
(1) Photoelectric conversion efficiency A power source (manufactured by KEITHLEY, 236 model) is connected between the electrodes of the solar cell, and the photoelectric conversion efficiency is measured by using a solar simulation (manufactured by Yamashita Denso Co., Ltd.) having an intensity of 100 mW / cm 2. The obtained photoelectric conversion efficiency was defined as the initial conversion efficiency. The solar cell obtained in Comparative Example 1 was normalized based on the initial conversion efficiency.
A: Normalized value is 1.1 or more B: Normalized value is 1.0 or more and less than 1.1 x: A normalized value is less than 1.0

Figure 2016174151
Figure 2016174151

本発明によれば、光電変換効率が高い太陽電池を提供することができる。 According to the present invention, a solar cell with high photoelectric conversion efficiency can be provided.

1 太陽電池
2 陰極
3 陽極(パターニングされた電極)
4 光電変換層
5 樹脂層
6 無機層
7 基板
1 Solar cell 2 Cathode 3 Anode (patterned electrode)
4 Photoelectric conversion layer 5 Resin layer 6 Inorganic layer 7 Substrate

Claims (1)

陰極と、陽極と、前記陰極と前記陽極との間に配置された光電変換層とを有する太陽電池であって、
前記光電変換層は、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。)で表される有機無機ペロブスカイト化合物を含み、
前記陰極上又は前記陽極上のいずれか一方に樹脂層が配置され、
前記樹脂層上に無機層が配置され、
前記樹脂層は、表面が波状であり、前記樹脂層の断面における波長に対する山頂から谷底までの平均長さの比が0.003〜0.06である
ことを特徴とする太陽電池。
A solar cell having a cathode, an anode, and a photoelectric conversion layer disposed between the cathode and the anode,
The photoelectric conversion layer includes an organic / inorganic perovskite compound 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).
A resin layer is disposed on either the cathode or the anode,
An inorganic layer is disposed on the resin layer,
The resin layer has a wavy surface, and a ratio of an average length from a peak to a valley at a wavelength in a cross section of the resin layer is 0.003 to 0.06.
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