JP2016502282A - ペロブスカイトショットキー型太陽電池 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]Akihiro Kojima;Masashi Ikegami;KenjiroTeshima;and Tsutomu Miyasaka.Highly Luminescent Lead Bromide Perovskite Nanoparticles Synthesized with Porous Alumina Media Chem.Lett.2012,41,397.
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1.積層は単純な構造を有し、表面を増加させる足場要素を排除した結果として、費用対効果が高くおよび構築が容易なデバイスを構築することができる。
−層は、多孔質層または微粉末を含む層ではない;
−層は、ナノ構造および/またはナノポーラスではない;
−層は、通常数百から数ナノメートルの範囲の直径を有する粉末(粒子)を含まない(ある実施形態においては、ナノ粒子のサイズは1nm〜500nmの間であり;ある実施形態においては、ナノ粒子のサイズは1nm〜300nmの間であり;ある実施形態においては、ナノ粒子のサイズは3nm〜300nmの間であり;ある実施形態においては、ナノ粒子のサイズは3nm〜200nmの間である);
−層は、1.1未満または1.2未満または1.25未満または1.5未満または1.75未満または2未満または2.5未満または3未満または3.5未満または4未満または4.5未満または5未満だけ、基板表面または(ペロブスカイト層と(直接)接触する表面の体積当たりの表面を増加させる。
AおよびAは独立して、有機カチオン、金属カチオン、およびそのようなカチオンのあらゆる組み合わせから選択され;
Mは、金属カチオン、または金属カチオンのあらゆる組み合わせであり;
XおよびX’は独立して、アニオン、およびアニオンのあらゆる組み合わせから選択され;
nは0〜3の間である。
−「アルキル」、「アルケニル」、および「アルキニル」炭素鎖は、特に指定されない場合は、1〜20個の炭素、あるいは1または2〜16個の炭素を含有する炭素鎖を含み、これらは直鎖または分岐である。このような基のそれぞれは置換されていてよい。ある実施形態においては、炭素鎖は1〜10個の炭素原子を含有する。ある実施形態においては、炭素鎖は1〜6個の炭素原子を含有する。ある実施形態においては、炭素鎖は2〜6個の炭素原子を含有する。アルケニル炭素鎖は、2〜20個の炭素、または2〜18個の炭素、または2〜16個の炭素、または2〜14個の炭素、または2〜12個の炭素、または2〜10個の炭素、または2〜8個の炭素、または2〜6個の炭素、または2〜4個の炭素を含有することができる。アルケニル炭素鎖は同様に、1〜8個の二重結合、または1〜7個の二重結合、または1〜6個の二重結合、または1〜5個の二重結合、または1〜4個の二重結合、または1〜3個の二重結合、または1個の二重結合、または2個の二重結合を含有することができる。2〜20個の炭素、または2〜18個の炭素、または2〜16個の炭素、または2〜14個の炭素、または2〜12、または炭素2〜10個の炭素、または2〜8個の炭素、または2〜6個の炭素、または2〜4個の炭素のアルキニル炭素鎖。アルキニル炭素鎖は同様に、1〜8個の三重結合、または1〜7個の三重結合、または1〜6個の三重結合、または1〜5個の三重結合、または1〜4個の三重結合、または1〜3個の三重結合、または1個の三重結合、または2個の三重結合を含有することができる。代表的なアルキル基、アルケニル基、およびアルキニル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、イソブチル、n−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、イソヘキシル、アリル(プロペニル)、およびプロパルギル(プロピニル)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
−基板を得るステップと;
−任意選択的に、基板上に、少なくとも1つの追加層を配置(または塗布または堆積)するステップと;
−基板上または少なくとも1つの追加層上に、少なくとも1つのペロブスカイト層を配置(または塗布または堆積)するステップと;
−前記ペロブスカイト層の上、または少なくとも1つの追加層上に導電層を配置(または塗布または堆積)するステップとを含み;
それによって、規定される本発明の素子が得られる、形成方法を提供する。
−基板を得るステップと;
−金属元素(または有機種)を含む少なくとも1種類のペロブスカイト前駆体を基板上に配置し、任意選択的に前記前駆体の熱(あるいは前または後)処理を行うステップと;
−有機種(または金属元素)を含む少なくとも1種類のペロブスカイト前駆体を基板上に配置するステップとを含み;
それによってペロブスカイト層が得られる方法を提供する。
有機−無機ペロブスカイトはスピンコーティングによって導電性透明基板上に堆積され、得られた膜を室温で乾燥させると、その色が変化によって、固体のペロブスカイトの形成が示される。堆積後、ペロブスカイト膜をアルゴン下100℃で15分間アニールする。最後に、金属の熱蒸着によって対極を堆積する。
1.30mLのメチルアミン(メタノール中40%、TCI)および32.3mLのヨウ化水素酸(水中57重量%、Aldrich)を250mLの丸底フラスコ中0℃において撹拌しながら2時間反応させることによって、前述のようにCH3NH3Iを合成した。得られた溶液をロタバップ(rotavap)に入れて、50℃で注意深く溶媒を除去することによって、沈殿物を回収した。ヨウ化メチルアンモニウム(CH3NH3I)の黄みがかった粗生成物のエタノールによる洗浄を、混合物を30分間撹拌することによって行った。次に混合物を濾過し、ジエチルエーテルで洗浄した。この洗浄ステップを3回繰り返した。濾過後、固形分を収集し、真空オーブン中60℃で24時間乾燥させた。
1.デバイスの基板はSnO2:F(FTO)導電性ガラス(15Ω・cm−1、Pilkington)であった。ジイソプロオキシドビス(アセチルアセトネート)チタン(TiDIP、イソプロパノール中75%、Aldrich)のエタノール中の溶液を用いて、FTOガラス上に障壁層を堆積した。TiDIP溶液はスピンコーティングし、次に450℃で35分間アニールした。
Claims (133)
- 基板と、少なくとも1つのペロブスカイト層と、導電層と、任意選択的に少なくとも1つの追加層とを含む素子において、前記少なくとも1つのペロブスカイト層は、前記基板上に直接、または前記基板上に配置された少なくとも1つの追加層の上の何れかで前記基板上に設けられ、前記少なくとも1つの追加層は足場層とは異なることを特徴とする素子。
- 基板と、少なくとも1つのペロブスカイト層と、導電層と、任意選択的に少なくとも1つの追加層とを含む素子において、前記素子が足場層を有しないことを特徴とする素子。
- 基板と、少なくとも1つのペロブスカイト層と、導電層と、任意選択的に少なくとも1つの追加層と、さらに任意選択的に少なくとも1つの足場層とを含む素子において、前記ペロブスカイト層が前記基板上に直接設けられることを特徴とする素子。
- 基板と、少なくとも1つのペロブスカイト層と、導電層と、任意選択的に少なくとも1つの追加層とを含む素子において、前記基板上の前記少なくとも1つのペロブスカイト層によって平面接合が得られることを特徴とする素子。
- 請求項1に記載の素子において、前記少なくとも1つのペロブスカイト層が前記基板上に直接配置されることを特徴とする素子。
- 請求項1乃至5の何れか1項に記載の素子において、前記ペロブスカイトが有機−無機ハイブリッド材料であることを特徴とする素子。
- 請求項1乃至6の何れか1項に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料が三次元材料または二次元材料であることを特徴とする素子。
- 請求項1乃至7の何れか1項に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料がAMX3、AMX4、A2MX4、A3MX5、A2A’MX5、およびAMX3−nX’ n
(式中、
AおよびA’は、独立して、有機カチオン、金属カチオン、およびそのようなカチオンのあらゆる組み合わせから選択され;
Mは、金属カチオン、または金属カチオンのあらゆる組み合わせであり;
XおよびX’は、独立して、アニオン、およびアニオンのあらゆる組み合わせから選択され;
nは0〜3の間である)
から選択されるペロブスカイト材料であることを特徴とする素子。 - 請求項8に記載の素子において、前記金属カチオンが、元素周期表のブロックdのIIIB族、IVB族、VB族、VIB族、VIIB族、VIIIB族、IB族、IIB族、IIIA族、IVA族、およびVA族の金属原子から選択されることを特徴とする素子。
- 請求項9に記載の素子において、前記金属カチオンがLiまたはMgまたはNaまたはKまたはRbまたはCsまたはBeまたはCaまたはSrまたはBa、ScまたはTiまたはVまたはCrまたはFeまたはNiまたはCuまたはZnまたはYまたはLaまたはZrまたはNbまたはTcまたはRuまたはMoまたはRhまたはWまたはAuまたはPtまたはPdまたはAgまたはCoまたはCdまたはHfまたはTaまたはReまたはOsまたはIrまたはHgまたはBまたはAlまたはGaまたはInまたはTlまたはCまたはSiまたはGeまたはSnまたはPbまたはPまたはAsまたはSbまたはBiまたはOまたはSまたはSeまたはTeまたはPoまたはそれらのあらゆる組み合わせであることを特徴とする素子。
- 請求項9に記載の素子において、前記金属カチオンが、ブロックd周期表IIIB族、IVB族、VB族、VIB族、VIIB族、VIIIB族、IB族、およびIIB族から選択される遷移金属であることを特徴とする素子。
- 請求項11に記載の素子において、前記遷移金属がSc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Tc、Ru、Mo、Rh、W、Au、Pt、Pd、Ag、Mn、Co、Cd、Hf、Ta、Re、Os、IrおよびHgまたはそれらのあらゆる組み合わせから選択される金属であることを特徴とする素子。
- 請求項9に記載の素子において、前記金属カチオンがIIIA族、IVA族、およびVA族から選択されるポスト遷移金属であることを特徴とする素子。
- 請求項13に記載の素子において、前記金属カチオンがAlまたはGaまたはInまたはTlまたはSnまたはPbまたはBiまたはそれらのあらゆる組み合わせであることを特徴とする素子。
- 請求項9に記載の素子において、前記金属カチオンがIIIA族、IVA族、VA族、およびVIA族から選択される半金属であることを特徴とする素子。
- 請求項15に記載の素子において、前記金属カチオンがBまたはSiまたはGeまたはAsまたはSbまたはPoまたはそれらのあらゆる組み合わせであることを特徴とする素子。
- 請求項9に記載の素子において、前記金属カチオンがIA族から選択されるアルカリ金属であることを特徴とする素子。
- 請求項17に記載の素子において、前記金属カチオンがアルカリ金属のLiまたはMgまたはNaまたはKまたはRbまたはCsであることを特徴とする素子。
- 請求項9に記載の素子において、前記金属カチオンがIIA族から選択されるアルカリ土類金属であることを特徴とする素子。
- 請求項19に記載の素子において、前記金属カチオンがBeまたはCaまたはSrまたはBaであることを特徴とする素子。
- 請求項9に記載の素子において、前記金属カチオンがランタニド元素であることを特徴とする素子。
- 請求項21に記載の素子において、前記元素がCeまたはPrまたはGdまたはEuまたはTbまたはDyまたはErまたはTmまたはNdまたはYbまたはそれらのあらゆる組み合わせであることを特徴とする素子。
- 請求項9に記載の素子において、前記金属カチオンがアクチニド元素であることを特徴とする素子。
- 請求項23に記載の素子において、前記アクチニド元素がAcまたはThまたはPaまたはUまたはNpまたはPuまたはAmまたはCmまたはBkまたはCfまたはEsまたはFmまたはMdまたはNoまたはLrまたはそれらのあらゆる組み合わせであることを特徴とする素子。
- 請求項9に記載の素子において、前記金属カチオンが二価の金属カチオンであることを特徴とする素子。
- 請求項25に記載の素子において、前記二価の金属がCu+2、Ni+2、Co+2、Fe+2、Mn+2、Cr+2、Pd+2、Cd+2、Ge+2、Sn+2、Pb+2、Eu+2、およびYb+2から選択されることを特徴とする素子。
- 請求項9に記載の素子において、前記金属カチオンが三価の金属カチオンであることを特徴とする素子。
- 請求項27に記載の素子において、前記三価の金属がBi+3またはSb+3であることを特徴とする素子。
- 請求項26に記載の素子において、前記金属カチオンがPb+2であることを特徴とする素子。
- 請求項8に記載の素子において、前記有機カチオンが少なくとも1つの有機部分を含むことを特徴とする素子。
- 請求項9に記載の素子において、前記有機部分が置換または非置換のアルキル、置換または非置換のアルケニル、置換または非置換のアルキニル、置換または非置換のシクロアルキル、置換または非置換のシクロアルケニル、置換または非置換のシクロアルキニル、置換または非置換のアリール、置換または非置換のヘテロアリール、置換または非置換のヘテロシクリル、置換または非置換の−NR1R2、置換または非置換の−OR3、置換または非置換の−SR4、置換または非置換の−S(O)R5、置換または非置換のアルキレン−COOH、ならびに置換または非置換のエステルから選択されることを特徴とする素子。
- 請求項1乃至31の何れか1項に記載の素子において、前記ペロブスカイトが1種類のペロブスカイト材料であることを特徴とする素子。
- 請求項1乃至31の何れか1項に記載の素子において、前記ペロブスカイトが複数の異なる種類の異なるペロブスカイト材料の組み合わせであることを特徴とする素子。
- 請求項1乃至31の何れか1項に記載の素子において、異なる種類の異なるペロブスカイト材料の数が2または3または4または5または6または7または8または9または10の異なるペロブスカイト種であることを特徴とする素子。
- 請求項1乃至34の何れか1項に記載の素子において、前記ペロブスカイト層が層状ペロブスカイト材料の多層構造であり、各層が異なるものであり、異なる種類のペロブスカイト材料、またはいくつかの異なる種類のペロブスカイト材料の異なる混合物の何れかを含むことを特徴とする素子。
- 請求項35に記載の素子において、ペロブスカイト多層中の各層が、異なる組み合わせでできている、または同じ組み合わせでできているがペロブスカイト材料の比率が異なることを特徴とする素子。
- 請求項35に記載の素子において、前記多層ペロブスカイトが、2または3または4または5または6または7または8または9または10のペロブスカイト層を含むことを特徴とする素子。
- 請求項8に記載の素子において、前記アニオンがハロゲン化物アニオンまたはカルコゲナイドアニオンまたは有機アニオンまたはオキソアニオンまたはそれらのあらゆる組み合わせであることを特徴とする素子。
- 請求項8に記載の素子において、前記アニオンがO−2、N−3、S−2、およびそれらのあらゆる組み合わせから選択されることを特徴とする素子。
- 請求項38に記載の素子において、前記アニオンがハロゲン化物アニオンであることを特徴とする素子。
- 請求項38に記載の素子において、前記アニオンが、S、Se、Teおよびそれらのあらゆる組み合わせから選択される原子のアニオンから選択されることを特徴とする素子。
- 請求項38に記載の素子において、前記アニオンがアセテート(CH3COO−)、ホルメート(HCOO−)、オキサレート(C2O4 −2)、シアニド(CN−)、およびそれらのあらゆる組み合わせから選択されることを特徴とする素子。
- 請求項38に記載の素子において、前記アニオンがAsO4 −3、AsO3 −3、CO3 −2、HCO3 −、OH−、NO3 −、NO2 −、PO4 −3、HPO4 −2、SO4 −2、HSO4 −、S2O3 −2、SO3 −2、ClO4 −、ClO3 −、ClO2 −、OCl−、IO3 −、BrO3 −、OBr−、CrO4 −2、Cr2O7 −2、およびそれらのあらゆる組み合わせから選択されるオキソアニオンであることを特徴とする素子。
- 請求項38に記載の素子において、前記アニオンがBr−、I−、NCS−、CN−、およびNCO−から選択されることを特徴とする素子。
- 請求項38に記載の素子において、前記アニオンがIBr−3、Cl2I−3、Br2I−3、およびI2Cl−3から選択されることを特徴とする素子。
- 請求項8乃至45の何れか1項に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料が有機−無機ペロブスカイトハイブリッドであることを特徴とする素子。
- 請求項46に記載の素子において、有機−無機ペロブスカイトハイブリッド中、前記有機カチオンが有機一価カチオンであることを特徴とする素子。
- 請求項46に記載の素子において、有機−無機ペロブスカイトハイブリッド中、前記有機カチオンが第1級、第2級、第3級、または第4級の有機アンモニウム化合物であることを特徴とする素子。
- 請求項46に記載の素子において、有機−無機ペロブスカイトハイブリッド中、前記有機カチオンが1つ以上のヘテロ原子を含む炭素(炭化水素)鎖であり、前記ヘテロ原子がN、O、およびSから選択されることを特徴とする素子。
- 請求項49に記載の素子において、前記ヘテロ原子が窒素原子であることを特徴とする素子。
- 請求項49に記載の素子において、前記炭素鎖が1つ以上のハロゲンを含むことを特徴とする素子。
- 請求項49に記載の素子において、前記炭素鎖がヘテロシクリルおよび/またはヘテロアリールを含むことを特徴とする素子。
- 請求項49に記載の素子において、前記有機カチオンが、2つの正に帯電した窒素原子を有する第1級、第2級、第3級、または第4級の有機アンモニウム化合物であることを特徴とする素子。
- 請求項53に記載の素子において、前記有機カチオンが(RR’R’’R’’’N)+(式中、前記R、R’、R’’、およびR’’’のそれぞれは、互いに独立して、水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロシクリル、ハロゲン、アルキレン−COOH、エステル、−OH、−SH、および−NHから選択される)から選択されることを特徴とする素子。
- 請求項54に記載の素子において、前記カチオンがRNH3、RR’NH2、RR’R’’NH、NH3RNH3、またはそれらのあらゆる組み合わせから選択され、R、R’、R’’およびR’’’のそれぞれが、請求項54に記載の定義のように選択されることを特徴とする素子。
- 請求項54に記載の素子において、前記カチオンが、RNH=R’、NH2=R、RN=R’R’’、R’=N=R、RR’N=R=NR’’R’’’、H2N=R=NH2、およびRR’N=CHNR’’R’’’から選択され、R、R’、R’’、およびR’’’のそれぞれが請求項54に記載の定義の通りであることを特徴とする素子。
- 請求項54に記載の素子において、前記カチオンが(H2N=CHNH2)+であることを特徴とする素子。
- 請求項8に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料が、式AMX3のペロブスカイト材料であり、AおよびMおよびXがそれぞれ請求項8に記載のように定義されることを特徴とする素子。
- 請求項8に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料が、式AMX’X2のペロブスカイト材料であり、A、M、X、およびX’のそれぞれが請求項8に記載のように定義されることを特徴とする素子。
- 請求項8に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料が、式RNH3MX’X2のペロブスカイト材料であり、Rが水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロシクリル、ハロゲン、アルキレン−COOH、エステル、−OH、−SH、および−NHから選択されることを特徴とする素子。
- 請求項60に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料が、CH3NH3PbF3、CH3NH3PbCl3、CH3NH3PbI3、CH3NH3PbBr3、CH3NH3PbBrI2、CH3NH3PbBrCl2、CH3NH3PbIBr2、CH3NH3PbICl2、CH3NH3PbClBr2、およびCH3NH3PbI2Clを含む、あるいはそれらから選択されることを特徴とする素子。
- 請求項60に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料が、CH3NH3SnICl2、CH3NH3SnBrI2、CH3NH3SnBrCl2、CH3NH3SnF2Br、CH3NH3SnIBr2、CH3NH3SnF2I、CH3NH3SnClBr2、CH3NH3SnI2Cl、およびCH3NH3SnF2Clを含む、あるいはそれらから選択されることを特徴とする素子。
- 請求項8に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料が式RNH3MX3のペロブスカイト材料であり、Rが水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロシクリル、ハロゲン、アルキレン−COOH、エステル、−OH、−SH、および−NHから選択されることを特徴とする素子。
- 請求項63に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料が、CH3NH3PbF3、CH3NH3PbCl3、CH3NH3PbI3、およびCH3NH3PbBr3を含む、あるいはそれらから選択されることを特徴とする素子。
- 請求項63に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料がCH3NH3PbI3であることを特徴とする素子。
- 請求項8に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料が式(NH2=CH−NH2)MX3のペロブスカイト材料であることを特徴とする素子。
- 請求項66に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料が、(NH2=CH−NH2)PbBr3、(NH2=CH−NH2)PbI3、(NH2=CH−NH2)PbCl3、(NH2=CH−NH2)PbFCl2、(NH2=CH−NH2)PbBrCl2、(NH2=CH−NH2)PbICl2、(NH2=CH−NH2)PbFCl2、(NH2=CH−NH2)PbFBr2、(NH2=CH−NH2)PbFI2、および(NH2=CH−NH2)PbIBr2を含む、あるいはそれらから選択されることを特徴とする素子。
- 請求項8に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料が式AMX3のペロブスカイト材料であり、Mが金属カチオンであることを特徴とする素子。
- 請求項68に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料が式M’MX’X2のペロブスカイト材料であることを特徴とする素子。
- 請求項69に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料が、CsPbI2Cl、CsPbICl2、CsPbI2F、CsPbIF2、CsPbI2Br、およびCsPbIBr2を含む、あるいはそれらから選択されることを特徴とする素子。
- 請求項69に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料が、CsSnI2F、CsSnIF2、CsSnI2Cl、CsSnICl2、CsSnI2Br、およびCsSnIBr2を含む、あるいはそれらから選択されることを特徴とする素子。
- 請求項1乃至71の何れか1項に記載の素子において、前記基板が二次元表面および三次元表面から選択される可撓性基板または剛性基板であることを特徴とする素子。
- 請求項72に記載の素子において、前記基板が、ガラス、紙、半導体無機または有機材料、ポリマー材料、ならびにセラミック表面から選択される固体材料の基板であることを特徴とする素子。
- 請求項1乃至73の何れか1項に記載の素子において、前記基板が可撓性であることを特徴とする素子。
- 請求項1乃至74の何れか1項に記載の素子において、前記基板が導電性であることを特徴とする素子。
- 請求項1乃至75の何れか1項に記載の素子において、前記基板が透明であることを特徴とする素子。
- 請求項1乃至76の何れか1項に記載の素子において、前記基板が導電性および透明であることを特徴とする素子。
- 請求項72に記載の素子において、前記基板が、シリコン、スズ、ホウ素の化合物、テルル、ゲラニウム(geranium)、ガリウム、ヒ化ガリウム(GaAs)、リン化ガリウム(GaP)、テルル化カドミウム(CdTe)、ガリウムアルミニウムヒ素(GaAlAs)、リン化インジウム(InP)、ガリウムヒ素リン(GaAsP)、硫化カドミウム(CdS)、銅インジウムガリウムジセレニド(CIGS)、水銀カドミウムテルル(HgCdTe)、ならびに銅インジウム硫化物またはセレン化物から選択される無機半導体材料であることを特徴とする素子。
- 請求項72に記載の素子において、前記基板が、ガラス、多孔質ガラス、石英、インジウムスズ酸化物(ITO)、フッ素化酸化スズ(FTO)、アンチモンドープ酸化スズ(ATO)、マイカ、SrGeO3、および酸化亜鉛から選択されることを特徴とする素子。
- 請求項72に記載の素子において、前記基板がSnO2:F、SnO2:Sb、In2SO3:Sn、ZnO:Al、ZnO:Al2O3、およびZnO:Ga2O3から選択されることを特徴とする素子。
- 請求項72に記載の素子において、前記基板がインジウムスズ酸化物(ITO)またはフッ素化酸化スズ(FTO)であることを特徴とする素子。
- 請求項72に記載の素子において、前記基板が、ポリアズレン類、ポリフェニレン類、ポリピレン類、ポリナフタレン類、ポリエステル(PET)、ポリイミド、ポリ(ピロール)類、(PPY)、ポリ(チオフェン)類(PT)、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)、ポリアゼピン類、ポリインドール類、ポリカルバゾール類、ポリ(p−フェニレンビニレン)(PPV)、ポリ(アセチレン)類(PAC)、ポリ(p−フェニレンスルフィド)(PPS)、ポリ−3−ヘキシルチオフェン(P3HT)、およびポリアニリン類から選択されるポリマー材料(導電性ポリマー)から形成されることを特徴とする素子。
- 請求項72に記載の素子において、前記基板が炭素基板またはHOPG(黒鉛)であることを特徴とする素子。
- 請求項72に記載の素子において、前記基板が金属であるまたは金属を含むことを特徴とする素子。
- 請求項72に記載の素子において、前記基板がSc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Tc、Ru、Mo、Rh、W、Au、Pt、Pd、Ag、Mn、Co、Cd、Hf、Ta、Re、Os、Ir、Hg、およびそれらのあらゆる組み合わせから選択される遷移金属を含むことを特徴とする素子。
- 請求項84に記載の素子において、前記金属が金、銀、銅、白金、ニッケル、パラジウム、チタン、イリジウム、およびそれらのあらゆる組み合わせから選択されることを特徴とする素子。
- 請求項72に記載の素子において、前記基板が、導電性材料または金属ナノ粒子がコーティングされたガラス材料で構成されるガラスまたはプラスチック基板であることを特徴とする素子。
- 請求項1乃至87の何れか1項に記載の素子において、前記導電層が金属、遷移金属、または金属合金である、またはそれらを含むことを特徴とする素子。
- 請求項88に記載の素子において、前記導電層がSc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Tc、Ru、Mo、Rh、W、Au、Pt、Pd、Ag、Mn、Co、Cd、Hf、Ta、Re、Os、Ir、Hg、およびそれらのあらゆる組み合わせから選択される遷移金属を含むことを特徴とする素子。
- 請求項88に記載の素子において、前記金属が金、銀、銅、白金、ニッケル、パラジウム、チタン、イリジウム、およびそれらのあらゆる組み合わせから選択されることを特徴とする素子。
- 請求項88に記載の素子において、前記金属がAuおよび/またはAgであることを特徴とする素子。
- 請求項1乃至87の何れか1項に記載の素子において、前記導電層が炭素基板またはHOPG(黒鉛)であるまたはそれらを含むことを特徴とする素子。
- 請求項1乃至87の何れか1項に記載の素子において、前記導電層が、限定するものではないが、シリコン、スズ、ホウ素の化合物、テルル、ゲラニウム(geranium)、ガリウム、ヒ化ガリウム(GaAs)、リン化ガリウム(GaP)、テルル化カドミウム(CdTe)、ガリウムアルミニウムヒ素(GaAlAs)、リン化インジウム(InP)、ガリウムヒ素リン(GaAsP)、硫化カドミウム(CdS)、銅インジウムガリウムジセレニド(CIGS)、水銀カドミウムテルル(HgCdTe)、ならびに銅インジウム硫化物またはセレン化物などの無機半導体材料である、またはそれらを含むことを特徴とする素子。
- 請求項1乃至87の何れか1項に記載の素子において、前記導電層が、ポリアズレン類、ポリフェニレン類、ポリピレン類、ポリナフタレン類、ポリエステル(PET)、ポリイミド、ポリ(ピロール)類、(PPY)、ポリ(チオフェン)類(PT)、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)、ポリアゼピン類、ポリインドール類、ポリカルバゾール類、ポリ(p−フェニレンビニレン)(PPV)、ポリ(アセチレン)類(PAC)、ポリ(p−フェニレンスルフィド)(PPS)、ポリ−3−ヘキシルチオフェン(P3HT)、およびポリアニリン類などのポリマー(導電性ポリマー)であるまたはそれらを含むことを特徴とする素子。
- 請求項1乃至94の何れか1項に記載の素子において、前記追加層が足場層ではないことを特徴とする素子。
- 請求項1乃至95の何れか1項に記載の素子において、少なくとも1つの追加層が、(a)前記ペロブスカイト層と前記基板との間;および/または(b)前記ペロブスカイトと前記導電層との間;および/または(c)少なくとも2つのペロブスカイト層の間に配置されることを特徴とする素子。
- 請求項1乃至96の何れか1項に記載の素子において、前記追加層が保護層であることを特徴とする素子。
- 請求項97に記載の素子において、前記保護層が無機材料または金属酸化物層であることを特徴とする素子。
- 請求項97に記載の素子において、前記保護層が反射防止層であることを特徴とする素子。
- 請求項97に記載の素子において、前記保護層が誘電体材料の保護層であることを特徴とする素子。
- 請求項97に記載の素子において、前記保護層がITOまたはFTOであることを特徴とする素子。
- 請求項97に記載の素子において、前記金属酸化物がSiO、SiO2、Si3N4、TiO2、Ta2O5、Al2O3、ZrO2、Nd2O3、MgF2、MgO、SrF2、ZnO、MoO3、In−ZnO、およびHf2Oから選択されることを特徴とする素子。
- 請求項97に記載の素子において、前記保護層が防湿材であることを特徴とする素子。
- 請求項97に記載の素子において、前記保護層がフッ素化ポリマーを含むことを特徴とする素子。
- 請求項1乃至104の何れか1項に記載の素子において、前記少なくとも1つの追加層が正孔輸送材料であることを特徴とする素子。
- 請求項105に記載の素子において、前記正孔輸送材料が導電性ポリマーでできていることを特徴とする素子。
- 請求項1乃至106の何れか1項に記載の素子において、可撓性であることを特徴とする素子。
- 請求項1乃至107の何れか1項に記載の素子において、前記基板を除いた前記素子が可撓性であることを特徴とする素子。
- 請求項1乃至108の何れか1項に記載の素子において、前記素子が固体であることを特徴とする素子。
- 本発明の素子の形成方法において:
−基板を得るステップと;
−任意選択的に、前記基板上に、少なくとも1つの追加層を配置(または塗布または堆積)するステップと;
−前記基板上または少なくとも1つの追加層上に、少なくとも1つのペロブスカイト層を配置(または塗布または堆積)するステップと;
−前記ペロブスカイト層の上、または少なくとも1つの追加層上に導電層を配置(または塗布または堆積)するステップとを含み;
それによって、規定の本発明の素子が得られることを特徴とする形成方法。 - 請求項110に記載のように製造されたことを特徴とする素子。
- 請求項111に記載の素子において、低温で形成されたことを特徴とする素子。
- 請求項1乃至109の何れか1項に記載の素子を含むまたはからなる(consisting)ヘテロ接合。
- 請求項113に記載のヘテロ接合において、固体状態であることを特徴とするヘテロ接合。
- 請求項1乃至109の何れか1項に記載の少なくとも1つの素子を実装するまたは含むことを特徴とするデバイス。
- 能動素子を含むデバイスにおいて、前記能動素子が、基板と、少なくとも1つのペロブスカイト層、導電層と、任意選択的に少なくとも1つの追加層とからなり(consisting)、前記少なくとも1つのペロブスカイト層が、前記基板上に直接または前記少なくとも1つの追加層上の何れかで前記基板上に設けられ、前記少なくとも1つの追加層は足場層とは異なることを特徴とするデバイス。
- 能動素子を含むデバイスにおいて、前記能動素子が、基板と、少なくとも1つのペロブスカイト層と、導電層と、任意選択的に少なくとも1つの追加層とからなり(consisting)、前記素子が足場層を有しないことを特徴とするデバイス。
- 能動素子を含むデバイスにおいて、前記能動素子が、基板と、少なくとも1つのペロブスカイト層と、導電層と、任意選択的に少なくとも1つの追加層とからなり(consisting)、前記素子が、前記基板と前記ペロブスカイト層との間に足場層を有しないことを特徴とするデバイス。
- 能動素子を含むデバイスにおいて、前記能動素子が、基板と、少なくとも1つのペロブスカイト層と、導電層と、任意選択的に少なくとも1つの追加層とからなり(consisting)、前記少なくとも1つのペロブスカイト層が前記基板上に直接配置されることを特徴とするデバイス。
- 請求項115乃至119の何れか1項に記載のデバイスにおいて、電子デバイスまたは光電子デバイスであることを特徴とするデバイス。
- 請求項115乃至120の何れか1項に記載のデバイスにおいて、電気から光および/または光から電気への変換器であることを特徴とするデバイス。
- 請求項115乃至121の何れか1項に記載のデバイスにおいて、光伝導体および/またはフォトダイオードおよび/または太陽電池および/または発光型集光器、発光ダイオード(LED)および/またはたとえば有機発光ダイオードおよびレーザー;および/または光センサおよび/またはピクセルセンサ、および/または特殊トランジスタおよび/またはたとえば有機トランジスタおよび/または無機トランジスタおよび/またはハイブリッドトランジスタであることを特徴とするデバイス。
- 請求項115乃至122の何れか1項に記載のデバイスにおいて、印刷エレクトロニクスおよび/またはタッチスクリーンおよび/またはディスプレイバックプレーンおよび/または大面積または小面積可撓性要素に使用されることを特徴とするデバイス。
- 請求項115乃至122の何れか1項に記載のデバイスにおいて、光電子用途および/またはRF無線機および/または大電力整流器および/または光依存性抵抗器(LDR)および/またはその他に使用されることを特徴とするデバイス。
- 請求項115乃至122の何れか1項に記載のデバイスにおいて、光起電力セルデバイスに使用されることを特徴とするデバイス。
- 基板と、少なくとも1つのペロブスカイト層と、導電層と、任意選択的に少なくとも1つの追加層とを含む光起電力セルにおいて、前記少なくとも1つのペロブスカイト層が、前記基板上に直接または前記少なくとも1つの追加層上の何れかで前記基板上に設けられ、前記少なくとも1つの追加層が足場層とは異なることを特徴とする光起電力セル。
- 請求項126に記載の光起電力セルにおいて、前記導電層が前記セルの対極であることを特徴とする光起電力セル。
- 請求項127に記載の光起電力セルにおいて、前記対極が、直接、または外部電流に接続される集電体を介しての何れかで、電導性支持層に接続されることを特徴とする光起電力セル。
- 足場構造層を有しないことを特徴とする光起電力セル。
- 請求項126乃至129の何れか1項に記載の光起電力セルにおいて、導電性ガラス基板上に堆積されることを特徴とする光起電力セル。
- 請求項126乃至130の何れか1項に記載の光起電力セルにおいて、太陽電池であることを特徴とする光起電力セル。
- 請求項1乃至109の何れか1項に記載の素子を含むことを特徴とする太陽電池。
- 足場構造層を有しないことを特徴とする太陽電池。
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