JP2017224815A - 複合材料 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] ペロブスカイト化合物と、金属酸化物で被覆された導電性ナノ繊維とを含む、複合材料。
[2] 導電性ナノ繊維が、導電性ナノワイヤである、[1]に記載の複合材料。
[3] 導電性ナノワイヤが、金属ナノワイヤである、[2]に記載の複合材料。
[4] 金属ナノワイヤが、金ナノワイヤ、又は銀ナノワイヤである、[3]に記載の複合材料。
[5] 導電性ナノ繊維が、カーボンナノチューブである、[1]に記載の複合材料。
[6] 金属酸化物が、酸化チタン、酸化ニオブ、又は酸化アルミニウムである、[1]〜[5]のいずれかに記載の複合材料。
[7] ペロブスカイト化合物が、有機鉛ペロブスカイト化合物である、[1]〜[6]のいずれかに記載の複合材料。
[8] 金属酸化物ナノ粒子をさらに含む、[1]〜[7]のいずれかに記載の複合材料。
[9] 金属酸化物ナノ粒子が、酸化チタンナノ粒子、酸化ニオブナノ粒子、又は酸化アルミニウムナノ粒子である、[8]に記載の複合材料。
[10] 金属酸化物で被覆された導電性ナノワイヤ。
[11] 導電性ナノワイヤが、金ナノワイヤ、又は銀ナノワイヤである、[10]に記載の導電性ナノワイヤ。
[12] 金属酸化物が、酸化チタン、酸化ニオブ、又は酸化アルミニウムである、[10]又は[11]に記載の導電性ナノワイヤ。
[13] 第1の電極と、第2の電極と、第1及び第2の電極間に、[1]〜[9]のいずれかに記載の複合材料を含む活性層とを備える、光電変換素子。
[14] [13]に記載の光電変換素子を備える、電子デバイス。
[15] 太陽電池である、[14]に記載の電子デバイス。
本発明の複合材料は、ペロブスカイト化合物と、金属酸化物で被覆された導電性ナノ繊維(以下、金属酸化物で被覆された導電性ナノ繊維を「複合ナノ繊維」ということがある。)とを含む。本発明の複合材料を光電変換素子、及び電子デバイスに用いることにより、素子内の抵抗を小さくして導電性を改善できるので、光電変換素子及び電子デバイスの光電変換効率を向上させることができる。本発明の複合材料は、ペロブスカイト化合物、複合ナノ繊維に加え、さらに金属酸化物ナノ粒子を含んでいてもよい。
本発明において、ペロブスカイト化合物とは、ペロブスカイト構造を有する化合物をいい、無機化合物であってもよく、有機化合物と無機化合物の複合物質であってもよい。また、本発明の複合材料は、ペロブスカイト化合物を1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。本発明におけるペロブスカイト化合物は、下記式(1)で表される化合物であることが好ましい。
CH3NH3M1X3 (1)
(式(1)中、M1は2価の金属イオンを表し、Xはそれぞれ独立にハロゲン原子を表す。)
図2A及び図2Bに一例として示したように、複合ナノ繊維10は、導電性ナノ繊維11と、この導電性ナノ繊維を被覆する金属酸化物30とを含む。金属酸化物30は、多孔質でもよく、金属酸化物30の導電性ナノ繊維11よりに偏在する複数の第1の空孔部32や金属酸化物30に散在する複数の第2の空孔部34を有していてもよい。金属酸化物は、導電性ナノ繊維の周囲を取り囲むように位置していることから、金属酸化物の外形は導電性ナノ繊維の外形と相似している。
また、TEM画像中の複合ナノ繊維1本の短軸の長さを10箇所、Straightコマンド等で計測し、短軸の平均値を複合ナノ繊維の太さとする。続いて、複合ナノ繊維中に含有される導電性ナノ繊維1本の短軸の長さを10箇所、Straightコマンド等で計測し、短軸の平均値を導電性ナノ繊維の太さD1とする。その複合ナノ繊維の太さと、その中に含有される導電性ナノ繊維の太さの差の1/2を、その複合ナノ繊維の金属酸化物の厚さとする。TEM撮影された複合ナノ繊維の金属酸化物の50〜200個の厚さの平均値をとることにより複合ナノ繊維の金属酸化物の厚さT1が求められる。
複合材料における導電性ナノ繊維は、導電性を有する物質を用いて構成された微細繊維であり、その直径D1は通常1nm〜100nmである。導電性ナノ繊維の長尺方向の平均長さL1は、例えば電子デバイスへの適用を考慮すると、電気的特性、光学的特性の観点から任意に設定でき、例えば、500nm〜5000nmとできる。L1及びD1は、導電性ナノ繊維を電子顕微鏡(TEM又はSEM)による観察で測定することができる。例えば、複合ナノ繊維のサンプルを無染色で透過型電子顕微鏡(例えば、JEOL日本電子(株)製「JEM−2200FS」)により、1〜5個程度の複合ナノ繊維が写真内に納まるように、10〜50枚程度写真撮影を行い、これら複合ナノ繊維の内部に含まれる導電性ナノ繊維の長さL1とその直径D1の平均値を求める。好ましい倍率は15000〜100000倍である。複合ナノ繊維の内部に含まれる導電性ナノ繊維はTEM像から陰影の差で判別でき、判別しづらい場合には、エネルギー分散型X線分析(EDS)マッピングや電子エネルギー損失分光法(EELS)マッピングなどによって見分けることができる。得られた写真の画像を、画像処理ソフト(米国NIH製「Image−J」)で、8bitグレースケールに変更する。Straightコマンド等でTEM画像中の10nm〜50nmの長さバーと同じ長さに線を引き、Image−Jのツールバーに表示されたその長さを画像中の単位長さとする。次にTEM画像中の複合ナノ繊維の長軸の長さをStraightコマンド等で計測し、長軸の平均値を導電性ナノ繊維の長さとし、撮影された導電性ナノ繊維の50〜200個の長さの平均値をとることにより導電性ナノ繊維の長さL1が求められる。
導電性ナノ繊維を被覆する金属酸化物としては、特に限定されず、例えば、チタン、ニオブ、アルミニウム、クロム、亜鉛、鉛、マンガン、カルシウム、銅、カルシウム、ゲルマニウム、ガリウム、カドミウム、鉄、コバルト、金、銀、プラチナ、パラジウム、ハフニウム、テルル等の各酸化物等が挙げられる。これらの中でも、特に、酸化チタン(一酸化チタン、二酸化チタン(アナタース型、アナターゼ型、ルチル型を含む)、三酸化二チタンを含む)、酸化ニオブ、酸化アルミニウムが好ましい。なお、金属酸化物の結晶構造は、特に限定されない。金属酸化物としては、複合材料の製造方法に用いられる融合タンパク質(融合タンパク質多量体)の析出作用により析出し得る金属酸化物ナノ粒子を用いることが好ましい(詳細は後述する。)。金属酸化物は、1種類のみならず、2種類以上であってもよい。
金属酸化物の質量=Y×(C2/C1)×100 (質量%)
の関係式で、Yの値が、一般に2〜4,040,000、典型的には2〜260,000、より典型的には2〜44,000の範囲となる。例えば、代表的な複合ナノ繊維である酸化チタンで被膜された金ナノ繊維では、金ナノ繊維(直径50nm)の密度は19.3g/cm3、酸化チタン(アナターゼ型)の密度は3.9g/cm3であり、金ナノ繊維100質量%に対して、酸化チタンの被覆量は0.4質量%〜160質量%程度が一般的である。また、酸化チタンで被膜されたカーボンナノチューブでは、カーボンナノチューブ(直径1〜10nm)の密度は1.3g/cm3、酸化チタン(アナターゼ型)の密度は3.9g/cm3であり、カーボンナノチューブ100質量%に対して、酸化チタンの被覆量は60質量%〜132,000質量%程度が一般的である。金属酸化物の被覆量は、熱や酸、ヨウ素などにより導電性ナノ繊維を焼失あるいは溶解で除去し、その前後の質量を比較することにより測定することができる。金属酸化物の被覆量を前記範囲とすることにより、光電変換素子及び電子デバイスの光電変換効率を向上させることができる。
本発明の複合材料は、金属酸化物ナノ粒子をさらに含んでいてもよい。複合材料中、金属酸化物ナノ粒子は、複合ナノ繊維の周囲を取り囲むように位置していてもよく、さらに金属酸化物ナノ粒子が凝集した凝集体として存在していてもよい。
本発明の複合材料の製造方法は、
(I)導電性ナノ繊維に結合し得る第1のペプチド部分、金属酸化物又はその前駆体に結合し得る第2のペプチド部分、及び内腔を有する融合タンパク質多量体を含む複合ナノ繊維を得る工程、及び
(II)ペロブスカイト化合物の前駆体溶液と、複合ナノ繊維とを混合させ、加熱する工程、を含む。
(I)工程では、導電性ナノ繊維に結合し得る第1のペプチド部分、金属酸化物又はその前駆体に結合し得る第2のペプチド部分、及び内腔を有する融合タンパク質多量体を含む複合ナノ繊維を得る。
まず、融合タンパク質多量体に導電性ナノ繊維と金属酸化物とが結合された結合体を調製する工程を行う。
(II)工程は、ペロブスカイト化合物の前駆体溶液と、複合ナノ繊維とを混合させ、加熱する。ペロブスカイト化合物の前駆体溶液と、複合ナノ繊維とを混合させた後に加熱することにより、自己組織化反応によりペロブスカイト化合物が合成され、ペロブスカイト化合物と複合ナノ繊維とを含む複合材料を得ることができる。
(III)工程は、金属酸化物ナノ粒子を配合する工程である。
本発明の光電変換素子は、第1の電極と、第2の電極と、第1及び第2の電極間に、本発明の複合材料を含む活性層とを備える。本発明の電子デバイスは、本発明の光電変換素子を含む。
活性層の厚みの測定には、走査型電子顕微鏡や段差計を用いて測定できる。例えば、光電変換素子を切断し、オスミウムコーター(例えば、メイワフォーシス株式会社製「Neoc‐Pro ネオオスミウムコーター」)でオスミウムコーティングした後、その断面を走査型電子顕微鏡(例えば、株式会社日立ハイテクノロジーズ製「SU6600」)により、素子断面が写真内に納まるように、5〜10枚程度写真撮影を行う。好ましい倍率は10000〜50000倍である。活性層はSEM像の陰影の差で判別でき、判別しづらい場合にはエネルギー分散型X線分析(EDS)マッピングによって見分けることができる。得られた写真の画像を、画像処理ソフト(米国NIH製「Image−J」)で、8bitグレースケールに変更する。Straightコマンド等でSEM画像中の100nm〜1μmの長さバーと同じ長さに線を引き、Image−Jのツールバーに表示されたその長さを画像中の単位長さとする。次にSEM画像中の活性層の厚みをStraightコマンド等で計測し、撮影された活性層の50〜100箇所の長さの平均値をとることにより活性層の厚みが求められる。
図3は、ペロブスカイト型太陽電池(以下、特に断りがない限り単に「太陽電池」ともいう。)の切断端面を示す概略的な図である。図3に一例として示されるように、本発明の太陽電池100は、透明電極61と、この透明電極61上に設けられている、本発明の複合材料を含む光電変換層70を有している。光電変換層70は、透明電極61と組み合わされて光電極を構成する。また、太陽電池100は、光電変換層70に対向する位置に、正孔輸送層80及び対向電極90が配置されている。
本発明の太陽電池の製造方法は、図4に一例を示すように、
(i)第1の基板50上に透明電極61を準備する工程、
(ii)透明電極61上に緻密電子輸送層71を形成する工程、
(iii)緻密電子輸送層71上に多孔質電子輸送層72を成膜する工程、
(iv)多孔質電子輸送層72上に正孔輸送層80を成膜する工程、及び
(v)正孔輸送層80上に対向電極90を形成する工程、を含む。
(i)工程では、透明電極を準備する。透明電極は第1の基板を備える。第1の基板上に、透明電極をスパッタ法、真空蒸着法等によって成膜することにより形成してもよい。
(ii)工程では、透明電極上に緻密電子輸送層を形成する。緻密電子輸送層の形成方法は特に制限はなく、真空蒸着法、スパッタリング等が挙げられ、真空蒸着法が好ましい。また、湿式製膜法により緻密電子輸送層を形成してもよく、例えば、緻密電子輸送層を構成する微粒子の粉末あるいはゾルを分散したペーストを調製し、透明電極上に塗布する方法が好ましい。また、緻密電子輸送層を構成する微粒子の前駆体となる金属アルコキシドが含有された溶液を透明電極上に塗布し、加熱処理などの適切な処理によって緻密電子輸送層に変換する方法が好ましい。この湿式製膜法を用いた場合、塗布方法は特に制限はなく、公知の方法に従って行なうことができる。例えば、ディップ法、スプレー法、ワイヤーバー法、スピンコート法、ローラーコート法、ブレードコート法、グラビアコート法、また、湿式印刷方法として、凸版、オフセット、グラビア、凹版、ゴム版、スクリーン印刷等様々な方法を用いることができる。湿式製膜法に用いる溶剤は、後述する複合ナノ繊維含有溶液における溶剤と同様である。
(iii)工程では、緻密電子輸送層上に多孔質電子輸送層を成膜する。詳細は、緻密電子輸送層上に複合ナノ繊維含有溶液を塗布し、複合ナノ繊維含有膜721を成膜後、ペロブスカイト化合物の前駆体溶液を複合ナノ繊維含有膜上に塗布してペロブスカイト化合物の前駆体を複合ナノ繊維含有膜721に浸透させた後、加熱を行う。複合ナノ繊維含有溶液とは、溶剤中に、複合ナノ繊維が分散した溶液であり、その中に金属酸化物ナノ粒子を含んでいてもよい。複合ナノ繊維含有溶液中の固形分の含有量は、溶液100質量%に対して、好ましくは、1質量%〜20質量%、より好ましくは3質量%〜7質量%となるように溶剤中に複合ナノ繊維や金属酸化物ナノ粒子を含有させる。複合ナノ繊維含有溶液中の固形分は、複合ナノ繊維(金属酸化物ナノ粒子が含まれる場合は複合ナノ繊維及び金属酸化物ナノ粒子)である。
N末端にminTBP−1(アミノ酸配列RKLPD(配列番号1)(K.Sano,H.Sasaki,K.Shiba,Langmuir 2005,21,3090−3095参照))が融合され、C末端にGBP(アミノ酸配列HGKTQATSGTIQS(配列番号2)(S.Brown,Nat.Biotechnol. 1997,15,269−272.を参照))が融合されたListeria innocua由来の金属内包性タンパク質Dps(TDG1)を構築するため、minTBP−1が融合されたDps遺伝子(TD遺伝子)が搭載されたpET20(pET20−TD(I.Inoue,B.Zheng,K.Watanabe,Y.Ishikawa,K.Shiba,H.Yasueda,Y.Uraoka,I.Yamashita,Chem.Commun. 2011,47,12649−12651.を参照))を鋳型として、5’−TTTGGATCCT TAGCTCTGAA TGGTGCCGCT GGTCGCCTGG GTTTTGCCAT GTTCTAATGG AGCTTTTCCA AG−3’(配列番号3)および5’−TTTGGATCCG AATTCGAGCT CCGTCG−3’(配列番号4)をプライマーとしてPCRを行った。得られたPCR産物を、制限酵素DpnIとBamHIで消化し、セルフライゲーションさせることで、TDG1をコードする遺伝子が搭載された発現プラスミド(pET20−TDG1)を構築した。
実施例1にて作製した複合ナノ繊維は、透過型電子顕微鏡(TEM、JEM−3100FEF、JEOL日本電子(株)製)によるエネルギー分散型X線分析(EDS)マッピングと電子エネルギー損失分光法(EELS)マッピングによって確認した。
1.5cm角にカットされた高耐久性透明導電膜基板(15Ω/□、ジオマテック製)をアルカリ洗剤(M−241N、アズワン)とアセトンそれぞれで超音波洗浄し、室温でUV/O3処理を15分間行った。その導電膜基板の上に、電子線蒸着装置を用いて酸化チタンを50nm堆積させ緻密電子輸送層を形成した。続いて、酸化チタンペースト(PST−18NR、日揮触媒化成製)に対して99%エタノールを質量比1対5で混和し、酸化チタン溶液を得た。実施例1で作製した複合ナノ繊維を、酸化チタンペーストに含有される酸化チタンナノ粒子100質量%あたり0.2質量%で酸化チタン溶液に添加した。その酸化チタン溶液を緻密電子輸送層の上に100μl滴下し、スピンコーターを用いて1000rpmで5秒間回転後、5000rpmで25秒間回転した。その基板をホットプレートにより125℃で5分間加熱し、マッフル炉にて500℃で30分間加熱することで複合ナノ繊維含有膜を形成させた。
実施例2において、実施例1で作製した複合ナノ繊維の添加量を酸化チタンペーストに含有される酸化チタンナノ粒子100質量%あたり0.2質量%から0.3質量%に代えた。以上の事項以外は実施例2と同様にしてペロブスカイト型太陽電池を作製した。
実施例2において、実施例1で作製した複合ナノ繊維の添加量を酸化チタンペーストに含有される酸化チタンナノ粒子100質量%あたり0.2質量%から0.4質量%に代えた。以上の事項以外は実施例2と同様にしてペロブスカイト型太陽電池を作製した。
実施例2において、実施例1で作製した複合ナノ繊維の添加量を酸化チタンペーストに含有される酸化チタンナノ粒子100質量%あたり0.2質量%から0.5質量%に代えた。以上の事項以外は実施例2と同様にしてペロブスカイト型太陽電池を作製した。
N末端にNHBP−1(アミノ酸配列DYFSSPYYEQLF(配列番号5)からなる。国際公開第2006/068250号を参照)が融合され、C末端にminTBP−1(アミノ酸配列RKLPD(配列番号1)(K.Sano,H.Sasaki,K.Shiba,Langmuir 2005,21,3090−3095参照))が融合されたListeria innocua由来の金属内包性タンパク質Dps(CDT1、WO2012/086647あるいはI.Inoue,et al.,Chem.Commun.,2011,47,12649−12651を参照)をコードする遺伝子が搭載された発現プラスミド(pET20−CDT1)を導入したE.coli BL21(DE3)をLB培地(10g/lのBacto−typtone、5g/l Bacto−yeast extract、5g/lのNaCl、100mg/lのアンピシリンを含む)100ml、37℃で24時間フラスコ培養した。得られた菌体を超音波破砕した後、上清を60℃で20分間加熱した。加熱後得られた上清を、50mMのTrisHCl緩衝液(pH8.0)で平衡化されたHiLoard 26/10 Q−Sepharose High Performanceカラム(GE healthcare社製)に注入し、0mMから500mM NaClを含む50mM TrisHCl緩衝液(pH8.0)で塩濃度勾配をかけることで、CDT1を分離精製した。
1.5cm角にカットされた高耐久性透明導電膜基板(15Ω/□、ジオマテック社製)をアルカリ洗剤(M−241N、アズワン社製)とアセトンそれぞれで超音波洗浄し、室温でUV/O3処理を15分間行った。その導電膜基板の上に、電子線蒸着装置を用いて酸化チタンを50nm堆積させ緻密電子輸送層を形成した。続いて、酸化チタンペースト(PST−18NR、日揮触媒化成社製)に対して99%エタノールを質量比1対5で混和し、酸化チタン溶液を得た。実施例6で作製した複合ナノ繊維を、酸化チタンペーストに含有される酸化チタンナノ粒子100質量%あたり0.2質量%で酸化チタン溶液に添加した。その酸化チタン溶液を緻密電子輸送層の上に100μl滴下し、スピンコーターを用いて1000rpmで5秒間回転後、5000rpmで25秒間回転した。その基板をホットプレートにより125℃で5分間加熱し、マッフル炉にて500℃で30分間加熱することで複合ナノ繊維含有膜を形成させた。
実施例7において、実施例6で作製した複合ナノ繊維の添加量を酸化チタンペーストに含有される酸化チタンナノ粒子100質量%あたり0.2質量%から0.3質量%に代えた。以上の事項以外は実施例7と同様にしてペロブスカイト型太陽電池を作製した。
実施例7において、実施例6で作製した複合ナノ繊維の添加量を酸化チタンペーストに含有される酸化チタンナノ粒子100質量%あたり0.2質量%から0.4質量%に代えた。以上の事項以外は実施例7と同様にしてペロブスカイト型太陽電池を作製した。
実施例7において、実施例6で作製した複合ナノ繊維の添加量を酸化チタンペーストに含有される酸化チタンナノ粒子100質量%あたり0.2質量%から0.5質量%に代えた。以上の事項以外は実施例7と同様にしてペロブスカイト型太陽電池を作製した。
実施例2において、実施例1で作製した複合ナノ繊維を添加しなかった。以上の事項以外は実施例2と同様にしてペロブスカイト型太陽電池を作製した。
実施例3において、実施例1で作製した複合ナノ繊維の代わりに金ナノワイヤを添加した。以上の事項以外は実施例3と同様にしてペロブスカイト型太陽電池を作製した。
実施例8において、実施例6で作製した複合ナノ繊維の代わりにカーボンナノチューブを添加した。以上の事項以外は実施例8と同様にしてペロブスカイト型太陽電池を作製した。
作製した太陽電池の電流−電圧特性は、ソーラーシミュレーターを用いてキセノンランプで100mW/cm2の強さの光(AM1.5)が照射される中、半導体パラメーター・アナライザ4156B(Agilent Technologies製)で逆バイアス電圧をかけながら測定した。なお、その電流−電圧特性を測定する際の遅延時間は100m秒で行った。ペロブスカイト型太陽電池のインピーダンス解析には、Potentiostat/Galvanostat(SP−150(BioLogic製)を使用し、ソーラーシミュレーターを用いてキセノンランプで100mW/cm2の強さの光(AM1.5)が照射される中、100mHz〜1MHzの周波数域で測定した。結果を図9及び図13に示す。
実施例3は約8.3%の光電変換効率を達成し、比較例1の太陽電池素子と比較して、電流密度が1.20倍、曲線因子の値が1.2倍向上し、光電変換効率は1.5倍向上していた。そして、その性能向上は、比較例2の利用による性能向上(1.3倍)よりも高く、酸化チタン被膜された金ナノワイヤがキャリア輸送の効率化に寄与していることが示唆された。図11に実施例3、比較例1及び比較例2のペロブスカイト型太陽電池の光電変換効率を示す図を示す。
1.5cm角にカットされた高耐久性透明導電膜基板(FTO、t=1.8mm、AGC Fabritech社製)をエッチングしない部分をテープで被覆し,エッチングしたい部分に亜鉛粉末を撒いた。亜鉛粉末の上から2M塩酸を滴下し、数分間放置した。純水で亜鉛を洗い流した後、アルカリ洗剤(M−241N、アズワン社)とアセトンそれぞれで超音波洗浄し、室温でUV/O3処理を115℃で30分間行った。その処理された導電膜基板の上に、酸化チタン前駆体としてTitanium diisopropoxide bis(acetylacetonate)が終濃度0.15Mで溶解した1−butanol溶液50μLを滴下し、700rpmで8秒、1000rpmで10秒、そして2000rpmで40秒と連続的に回転数を変えてスピンコートした。その後、125℃に加熱したホットプレート上で5分間加熱し、緻密電子輸送層として緻密酸化チタン層を構築した。続いて、酸化チタンペースト(PST−18NR、日揮触媒化成社製)に対して99%エタノールを質量比1対5で混和し、酸化チタン溶液を得た。実施例1で作製した複合ナノ繊維を、酸化チタンペーストに含有される酸化チタンナノ粒子100質量%あたり0.3質量%で酸化チタン溶液に添加した。その酸化チタン溶液を緻密電子輸送層の上に50μl滴下し、スピンコーターを用いて1000rpmで5秒間回転後、5000rpmで25秒間回転した。その基板をホットプレートにより125℃で5分間加熱し、マッフル炉にて450℃で1時間加熱した。その基板を115℃で加熱しながら、UV/O3処理を15分間行うことで複合ナノ繊維含有膜を形成させた。
実施例11において、複合ナノ繊維の添加量を酸化チタンペーストに含有される酸化チタンナノ粒子100質量%あたり0.3質量%から0.6質量%に代えた。以上の事項以外は実施例11と同様にしてペロブスカイト型太陽電池を作製した。
実施例11において、複合ナノ繊維を添加しなかった。以上の事項以外は実施例11と同様にしてペロブスカイト型太陽電池を作製した。
作製された太陽電池の電流−電圧特性は、分光感度測定装置(分光計器CEP−2000RR)を用いてキセノンランプで100mW/cm2の強さの光(AM1.5)が照射される中、測定範囲−0.2Vから1.2V、測定間隔0.05Vで逆バイアス電圧をかけながら測定した。この時の、光が照射される面積は0.09cm2であった。なお、その電流−電圧特性を測定する際の遅延時間は3秒で行った。また、外部量子効率(EQE)も、同様のシステムを用いて、測定光波長の範囲300nmから900nm、測定間隔10nm、各波長の照射エネルギー2.5mW/cm2で測定した。
10 複合ナノ繊維
11 導電性ナノ繊維
20 金属酸化物ナノ粒子
30 金属酸化物
32 第1の空孔部
34 第2の空孔部
50 第1の基板
61 透明電極
70 光電変換層
71 緻密電子輸送層
72 多孔質電子輸送層
721 導電性ナノ繊維含有膜
80 正孔輸送層
90 対向電極
100 太陽電池
Claims (15)
- ペロブスカイト化合物と、金属酸化物で被覆された導電性ナノ繊維とを含む、複合材料。
- 導電性ナノ繊維が、導電性ナノワイヤである、請求項1に記載の複合材料。
- 導電性ナノワイヤが、金属ナノワイヤである、請求項2に記載の複合材料。
- 金属ナノワイヤが、金ナノワイヤ、又は銀ナノワイヤである、請求項3に記載の複合材料。
- 導電性ナノ繊維が、カーボンナノチューブである、請求項1に記載の複合材料。
- 金属酸化物が、酸化チタン、酸化ニオブ、又は酸化アルミニウムである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の複合材料。
- ペロブスカイト化合物が、有機鉛ペロブスカイト化合物である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の複合材料。
- 金属酸化物ナノ粒子をさらに含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の複合材料。
- 金属酸化物ナノ粒子が、酸化チタンナノ粒子、酸化ニオブナノ粒子、又は酸化アルミニウムナノ粒子である、請求項8に記載の複合材料。
- 金属酸化物で被覆された導電性ナノワイヤ。
- 導電性ナノワイヤが、金ナノワイヤ、又は銀ナノワイヤである、請求項10に記載の導電性ナノワイヤ。
- 金属酸化物が、酸化チタン、酸化ニオブ、又は酸化アルミニウムである、請求項10又は11に記載の導電性ナノワイヤ。
- 第1の電極と、第2の電極と、第1及び第2の電極間に、請求項1〜9のいずれか1項に記載の複合材料を含む活性層とを備える、光電変換素子。
- 請求項13に記載の光電変換素子を備える、電子デバイス。
- 太陽電池である、請求項14に記載の電子デバイス。
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