JP2018152553A - ペロブスカイト複合構造 - Google Patents

ペロブスカイト複合構造 Download PDF

Info

Publication number
JP2018152553A
JP2018152553A JP2018022682A JP2018022682A JP2018152553A JP 2018152553 A JP2018152553 A JP 2018152553A JP 2018022682 A JP2018022682 A JP 2018022682A JP 2018022682 A JP2018022682 A JP 2018022682A JP 2018152553 A JP2018152553 A JP 2018152553A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
disulfide
diselenide
selenide
composite structure
sulfide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018022682A
Other languages
English (en)
Inventor
明志 ▲蔡▼
明志 ▲蔡▼
Ming-Chih Tsai
羽軒 何
Yu-Hsuan Ho
羽軒 何
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Winbond Electronics Corp
Original Assignee
Winbond Electronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Winbond Electronics Corp filed Critical Winbond Electronics Corp
Publication of JP2018152553A publication Critical patent/JP2018152553A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80—Constructional details
    • H10K30/88—Passivation; Containers; Encapsulations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20—Light-sensitive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20—Light-sensitive devices
    • H01G9/2004—Light-sensitive devices characterised by the electrolyte, e.g. comprising an organic electrolyte
    • H01G9/2018—Light-sensitive devices characterised by the electrolyte, e.g. comprising an organic electrolyte characterised by the ionic charge transport species, e.g. redox shuttles
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/30—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising bulk heterojunctions, e.g. interpenetrating networks of donor and acceptor material domains
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/50—Organic perovskites; Hybrid organic-inorganic perovskites [HOIP], e.g. CH3NH3PbI3
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/30—Three-dimensional structures
    • C01P2002/34—Three-dimensional structures perovskite-type (ABO3)
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/50—Photovoltaic [PV] devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30—Coordination compounds
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

【課題】大気環境において安定し、且つ高電子移動度を有するペロブスカイト複合構造を提供する。【解決手段】ペロブスカイト複合構造１００は、光吸収層１１０と、光吸収層１１０の周辺に設置された立体障害層１２０とを含む。光吸収層１１０は、ペロブスカイト材料を含み、立体障害層１２０は、二次元材料を含む。立体障害層１２０は、高電子移動度および、立体遮断機能を有し、湿気を遮断する。【選択図】図１

Description

本発明は、複合構造に関するものであり、特に、ペロブスカイト（perovskite）複合構造に関するものである。
有機無機ハイブリッドペロブスカイト（organic-inorganic hybrid perovskite）材料は、高光吸収および高電子移動度を有し、その構成要素における変化により光吸収帯を変更することができるため、有機無機ハイブリッドペロブスカイト材料で作られた太陽電池は、高効率を有する。しかしながら、有機無機ハイブリッドペロブスカイト材料は、（１）湿気および酸素に耐えられる工程環境が必要である、（２）製品は大気環境において不安定である、（３）連続結晶をうまく成長させることができない等の技術課題によって制限される。
そのため、大気環境において安定し、高電子移動度を有し、湿式工程において使用するのに適したペロブスカイト材料を開発することが、本分野における重要な課題となっている。
本発明は、大気環境において安定し、且つ高電子移動度を有するペロブスカイト複合構造を提供する。
本発明のペロブスカイト複合構造は、光吸収層と、光吸収層の周辺に設置された立体障害（sterically-hindered）層とを含む。光吸収層は、ペロブスカイト材料を含む。立体障害層は、二次元材料を含む。
本発明の１つの実施形態において、ペロブスカイト材料は、下記の式（１）の構造を有することができる。
ＡＢＸ3 …（１）
式中、Ａは、アンモニア（ammonia, NH3）、メチルアミン（methylamine, CH3NH2）、メタンイミドアミド（methanimidamide, CH4N2）、アミノメタンアミジン（aminomethanamidine, HNC(NH2)2）、ホルムアミジン（formamidine, HC(NH)NH2）、エチレンジアミン（ethylenediamine, C2H4(NH2)2）、ジメチルアミン（dimethylamine, (CH3)2NH）、イミダゾール（imidazole, C3H4N2）、アセトアミジン（acetamidine, CH3CNHNH2）、プロピルアミン（propylamine, C3H7NH2）、イソプロピルアミン（isopropylamine, iso-C3H7NH2）、トリメチレンジアミン（trimethylenediamine, (CH2)3(NH2)2）、エチルアミン（ethylamine）、ブチルアミン（butylamine, C4H9NH2）、イソブチルアミン（isobutylamine, iso-C4H9NH2）、ｔｅｒｔ−ブチルアミン（tert-butylamine, (CH3)3CNH2）、ジエチルアミン（diethylamine, (C2H5)2NH）、５−アミノ吉草酸（5-aminovaleric acid, NH2(CH2)4COOH）、チオフェンメチルアミン（thiophenemethylamine, C5H7NS）、ヘキシルアミン（hexylamine, C6H13NH2）、アニリン（aniline, C6H5NH2）、ベンジルアミン（benzylamine, C6H5CH2NH2）、フェニルエチルアミン（phenylethylamine, C6H5C2H4NH2）、オクチルアミン（octylamine, C8H17NH2）、デシルアミン（decylamine, C10H21NH2）、ドデシルアミン（dodecylamine, C12H25NH2）、テトラデシルアミン（tetradecylamine, C14H29NH2）、ヘキサデシルアミン（hexadecylamine, C16H33NH2）、オレイルアミン（oleylamine, C18H35NH2）、オクタデシルアミン（octadecylamine, C18H37NH2）、エイコシルアミン（eicosylamine, C20H41NH2）、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、またはＣｕであり; Ｂは、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｇｅ、Ｐｂ、またはＳｎであり；Ｘは、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、シアン化物（cyanide, CN）、シアン酸塩（cyanate, NCO）、チオシアン酸塩（thiocyanate, NCS）、セレノシアナート（selenocyanate, SeCN）、またはテルロシアナート（tellurocyanate, TeCN）である。
本発明の１つの実施形態において、二次元材料は、例えば、硫化ビスマス（bismuth sulfide, Bi2S3）、黒リン（black phosphorus）、六方晶窒化ホウ素（hexagonal boron nitride, h-BN）、グラフェン（graphene）、グラフェン酸化物（graphene oxide, GO）、還元型グラフェン酸化物（reduced graphene oxide, rGO）、セレン化インジウム（indium selenide, In2Se3）、二硫化鉛錫（lead tin disulfide, PbSnS2）、フォスフォレン（phosphorene）、硫化ヒ素（arsenic sulfide, As2S3）、硫化アンチモンヒ素（antimony arsenic sulfide, SbAsS3）；テルル化ビスマスタリウム（bismuth thallium telluride, BiTlTe）、硫化銅（copper sulfide, CuS）、セレン化ガリウム（gallium selenide, GaSe）、セレン化テルル化ガリウム（gallium selenide telluride, GaSeTe）、硫化ガリウム（gallium sulfide, GaS）、硫化セレン化ガリウム（gallium sulfide selenide, GaSSe）、テルル化ガリウム（gallium telluride, GaTe）、セレン化ゲルマニウム（germanium selenide, GeSe）、硫化ゲルマニウ（germanium sulfide, GeS）、セレン化インジウム（indium selenide, InSe）、テルル化インジウム（indium telluride, InTe）、セレン化タリウム（thallium selenide, TlSe）、セレン化錫（tin selenide, SnSe）、二硫化タリウムガリウム（thallium gallium disulfide, TlGaS2）、二セレン化タリウムガリウム（thallium gallium diselenide, TlGaSe2）、二硫化タリウムインジウム（thallium indium disulfide, TlInS2）等のモノカルコゲン化物（monochalcogenide, MX）；二セレン化ハフニウム（hafnium diselenide, HfSe2）、二硫化ハフニウム（hafnium disulfide, HfS2）、二セレン化モリブデン（molybdenum diselenide, MoSe2）、二硫化モリブデン（molybdenum disulfide, MoS2）、硫化セレン化モリブデン（molybdenum sulfide selenide, MoSSe）、二セレン化モリブデンタングステン（molybdenum tungsten diselenide, MoWSe2）、二硫化モリブデンタングステン（molybdenum tungsten disulfide, MoWS2）、二硫化タングステン（tungsten disulfide, WS2）、二セレン化タングステン（tungsten diselenide, WSe2）、二セレン化レニウム（rhenium diselenide, ReSe2）、二硫化タンタル（tantalum disulfide, TaS2）、二セレン化錫（tin diselenide, SnSe2）、二硫化錫（tin disulfide, SnS2）、二硫化レニウムモリブデン（rhenium molybdenum disulfide, ReMoS2）、二セレン化レニウムニオブ（rhenium niobium diselenide, ReNbSe2）、二硫化レニウムニオブ（rhenium niobium disulfide, ReNbS2）、二テルル化タングステン（tungsten ditelluride, WTe2）、硫化セレン化タングステン（tungsten sulfide selenide, WSSe）、二セレン化ジルコニウム（zirconium diselenide, ZrSe2）、二硫化ジルコニウム（zirconium disulfide, ZrS2）、二テルル化ジルコニウム（zirconium ditelluride, ZrTe2）等のジカルコゲナイド（dichalcogenide, MX2）；三硫化チタン（titanium trisulfide, TiS3）等のトリカルコゲナイド（trichalcogenide, MX3）；二ヨウ化カドミウム（cadmium diiodide, CdI2）、二ヨウ化鉛（lead diiodide, PbI2）等のヨウ化物（iodide, MI2）、またはその組み合わせ（１種またはそれ以上を含む）である。
本発明の１つの実施形態において、光吸収層は、さらに、前記二次元材料を含むことができる。
本発明の１つの実施形態において、立体障害層は、さらに、有機アミンを含むことができる。
本発明の１つの実施形態において、前記有機アミンは、例えば、アンモニア、メチルアミン、メタンイミドアミド、アミノメタンアミジン、ホルムアミジン、エチレンジアミン、ジメチルアミン、イミダゾール、アセトアミジン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、トリメチレンジアミン、エチルアミン、ブチルアミン、イソブチルアミン、ｔｅｒｔ−ブチルアミン、ジエチルアミン、５−アミノ吉草酸、チオフェンメチルアミン、ヘキシルアミン、アニリン、ベンジルアミン、フェニルエチルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オレイルアミン、オクタデシルアミン、エイコシルアミン、またはその組み合わせ（１種またはそれ以上を含む）である。
本発明の１つの実施形態において、二次元材料の長さは、例えば、０．５μｍ〜１０μｍである。
本発明は、大気環境において安定し、且つ高電子移動度を有するペロブスカイト複合構造を提供する。
本発明のペロブスカイト複合構造は、ペロブスカイト材料を有する光吸収層の周辺に設置された立体障害層が湿気と空気を遮断することができるため、大気環境において安定している。また、本発明のペロブスカイト複合構造の光吸収層および／または立体障害層は、二次元材料を含むため、ペロブスカイトの電子輸送能力を上げることができる。
添付図面は、本発明の原理がさらに理解されるために含まれており、本明細書に組み込まれかつその一部を構成するものである。図面は、本発明の実施形態を例示しており、説明とともに、本発明の原理を説明する役割を果たしている。
本発明の１つの実施形態に係るペロブスカイト複合構造の断面概略図である。
図１は、本発明の１つの実施形態に係るペロブスカイト複合構造の断面概略図である。
図１を参照すると、本発明のペロブスカイト複合構造１００は、光吸収層１１０と、立体障害層１２０とを含む。光吸収層１１０は、ペロブスカイト材料を含む。本発明において、「ペロブスカイト材料」とは、「ペロブスカイト構造」を有する材料を指し、特にチタン酸カルシウム（CaTiO3）を指すものではない。言い換えると、「ペロブスカイト材料」は、ペロブスカイト酸化物に類似する種類の結晶構造を有する任意の材料を含む。ペロブスカイト材料は、下記の式（１）で表される構造を有する。
ＡＢＸ3 …（１）
式中、ＡおよびＢは、カチオンであり、Ｘは、アニオンである。Ａカチオンは、一価であり、Ｂカチオンは、二価である。
例えば、本実施形態において、Ａは、アンモニア、メチルアミン、メタンイミドアミド、アミノメタンアミジン、ホルムアミジン、エチレンジアミン、ジメチルアミン、イミダゾール、アセトアミジン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、トリメチレンジアミン、エチルアミン、ブチルアミン、イソブチルアミン、ｔｅｒｔ−ブチルアミン、ジエチルアミン、５−アミノ吉草酸、チオフェンメチルアミン、ヘキシルアミン、アニリン、ベンジルアミン、フェニルエチルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オレイルアミン、オクタデシルアミン、エイコシルアミン、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、またはＣｕであり; Ｂは、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｇｅ、Ｐｂ、またはＳｎであり；Ｘは、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、シアン化物（ＣＮ）、シアン酸塩（ＮＣＯ）、チオシアン酸塩（ＮＣＳ）、セレノシアナート（ＳｅＣＮ）、またはテルロシアナート（ＴｅＣＮ）であるが、本発明はこれに限定されない。言い換えると、本実施形態のペロブスカイト材料は、無機材料および有機材料によって形成された有機無機ハイブリッドペロブスカイト材料である。
本発明の有機無機ハイブリッドペロブスカイト材料は、混合により形成された材料であるため、有機化合物と無機化合物の両方の特性を有する。無機化合物は、共有結合およびイオン結合によって相互作用的に結合された骨格（framework）を形成し、高いキャリア移動度（carrier mobility）を提供することができる。有機化合物は、材料の自己組織化機構を容易にする。また、有機および無機材料の電子特性は、有機化合物の次元数（dimensionality）および無機シート材料間の電子的結合（electronic coupling）を下げることによって調整することができる。
本実施形態において、光吸収層１１０は、さらに、二次元材料を含むことができる。二次元材料は、例えば、硫化ビスマス、黒リン、六方晶窒化ホウ素、グラフェン、グラフェン酸化物、還元型グラフェン酸化物、セレン化インジウム、二硫化鉛錫、フォスフォレン、硫化ヒ素、硫化アンチモンヒ素；テルル化ビスマスタリウム、硫化銅、セレン化ガリウム、セレン化テルル化ガリウム、硫化ガリウム、硫化セレン化ガリウム、テルル化ガリウム、セレン化ゲルマニウム、硫化ゲルマニウ、セレン化インジウム、テルル化インジウム、セレン化タリウム、セレン化錫、二硫化タリウムガリウム、二セレン化タリウムガリウム、二硫化タリウムインジウム等のモノカルコゲン化物；二セレン化ハフニウム、二硫化ハフニウム、二セレン化モリブデン、二硫化モリブデン、硫化セレン化モリブデン、二セレン化モリブデンタングステン、二硫化モリブデンタングステン、二硫化タングステン、二セレン化タングステン、二セレン化レニウム、二硫化タンタル、二セレン化錫、二硫化錫、二硫化レニウムモリブデン、二セレン化レニウムニオブ、二硫化レニウムニオブ、二テルル化タングステン、硫化セレン化タングステン、二セレン化ジルコニウム、二硫化ジルコニウム、二テルル化ジルコニウム等のジカルコゲナイド；三硫化チタン等のトリカルコゲナイド；二ヨウ化カドミウム、二ヨウ化鉛等のヨウ化物、またはその組み合わせ（１種またはそれ以上を含む）であるが、本発明はこれに限定されない。二次元材料の長さは、例えば、０．２μｍ〜２０μｍである。本実施形態において、光吸収層１１０は、高電子移動度を有する二次元材料を含むため、ペロブスカイトの電子輸送能力および光変換効率を上げることができる。
立体障害層１２０は、光吸収層１１０の周辺に設置される。立体障害層１２０は、二次元材料を含むことができる。二次元材料は、例えば、硫化ビスマス、黒リン、六方晶窒化ホウ素、グラフェン、グラフェン酸化物、還元型グラフェン酸化物、セレン化インジウム、二硫化鉛錫、フォスフォレン、硫化ヒ素、硫化アンチモンヒ素；テルル化ビスマスタリウム、硫化銅、セレン化ガリウム、セレン化テルル化ガリウム、硫化ガリウム、硫化セレン化ガリウム、テルル化ガリウム、セレン化ゲルマニウム、硫化ゲルマニウ、セレン化インジウム、テルル化インジウム、セレン化タリウム、セレン化錫、二硫化タリウムガリウム、二セレン化タリウムガリウム、二硫化タリウムインジウム等のモノカルコゲン化物；二セレン化ハフニウム、二硫化ハフニウム、二セレン化モリブデン、二硫化モリブデン、硫化セレン化モリブデン、二セレン化モリブデンタングステン、二硫化モリブデンタングステン、二硫化タングステン、二セレン化タングステン、二セレン化レニウム、二硫化タンタル、二セレン化錫、二硫化錫、二硫化レニウムモリブデン、二セレン化レニウムニオブ、二硫化レニウムニオブ、二テルル化タングステン、硫化セレン化タングステン、二セレン化ジルコニウム、二硫化ジルコニウム、二テルル化ジルコニウム等のジカルコゲナイド；三硫化チタン等のトリカルコゲナイド；二ヨウ化カドミウム、二ヨウ化鉛等のヨウ化物、またはその組み合わせ（１種またはそれ以上を含む）であるが、本発明はこれに限定されない。二次元材料の長さは、例えば、０．２μｍ〜２０μｍである。本実施形態において、立体障害層１２０は、二次元材料を含み、光吸収層１１０の周辺に設置されるため、立体遮断機能を達成し、湿気を遮断する。言い換えると、立体障害層１２０は、光吸収層１１０（特に、光吸収層１１０内のペロブスカイト材料）で湿気と空気の接触を防ぐことができるため、本発明のペロブスカイト複合構造は、大気環境において相対的に安定している。
また、本実施形態において、立体障害層１２０内の二次元材料は、高電子移動度を有するため、立体障害層１２０は、ペロブスカイトの電子輸送能力および光変換効率を上げることができる。
本実施形態において、立体障害層１２０は、さらに、有機アミンを含むことができる。有機アミンは、例えば、アンモニア、メチルアミン、メタンイミドアミド、アミノメタンアミジン、ホルムアミジン、エチレンジアミン、ジメチルアミン、イミダゾール、アセトアミジン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、トリメチレンジアミン、エチルアミン、ブチルアミン、イソブチルアミン、ｔｅｒｔ−ブチルアミン、ジエチルアミン、５−アミノ吉草酸、チオフェンメチルアミン、ヘキシルアミン、アニリン、ベンジルアミン、フェニルエチルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オレイルアミン、オクタデシルアミン、エイコシルアミン、またはその組み合わせ（１種またはそれ以上を含む）である。本実施形態において、立体障害層１２０内の有機アミンは、「不動態化（passivation）」に類似する機能を有し、光吸収層１１０（特に、光吸収層１１０内のペロブスカイト材料）で湿気と空気の接触を防ぐことができるため、本発明のペロブスカイト複合構造は、大気環境において相対的に安定している。
以上のように、本発明のペロブスカイト複合構造は、ペロブスカイト材料を有する光吸収層の周辺に設置された立体障害層が湿気と空気を遮断することができるため、大気環境において安定している。また、本発明のペロブスカイト複合構造の光吸収層および／または立体障害層は、二次元材料を含むため、ペロブスカイトの電子輸送能力を上げることができる。本発明のペロブスカイト複合構造は、大気環境における安定性、高電子輸送能力、および高光変換効率等の利点を有するため、本発明のペロブスカイト複合構造は、例えば、高感度の光センサおよび太陽電池に適している。
以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
本発明は、大気環境において安定し、且つ高電子移動度を有するペロブスカイト複合構造を提供する。
１００ ペロブスカイト複合構造
１１０ 光吸収層
１２０ 立体障害層

Claims (8)

  1. ペロブスカイト材料を含む光吸収層と、
    前記光吸収層の周辺に設置された立体障害層と、
    を含み、前記立体障害層が、二次元材料を含むペロブスカイト複合構造。
  2. 前記ペロブスカイト材料が、下記の式（１）の構造を有し、
    ＡＢＸ3 …（１）
    式中、Ａが、アンモニア、メチルアミン、メタンイミドアミド、アミノメタンアミジン、ホルムアミジン、エチレンジアミン、ジメチルアミン、イミダゾール、アセトアミジン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、トリメチレンジアミン、エチルアミン、ブチルアミン、イソブチルアミン、ｔｅｒｔ−ブチルアミン、ジエチルアミン、５−アミノ吉草酸、チオフェンメチルアミン、ヘキシルアミン、アニリン、ベンジルアミン、フェニルエチルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オレイルアミン、オクタデシルアミン、エイコシルアミン、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、またはＣｕであり; Ｂが、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｇｅ、Ｐｂ、またはＳｎであり；Ｘが、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、シアン化物、シアン酸塩、チオシアン酸塩、セレノシアナート、またはテルロシアナートである請求項１に記載のペロブスカイト複合構造。
  3. 前記二次元材料が、硫化ビスマス、黒リン、六方晶窒化ホウ素、グラフェン、グラフェン酸化物、還元型グラフェン酸化物、セレン化インジウム、二硫化鉛錫、フォスフォレン、硫化ヒ素、硫化アンチモンヒ素；テルル化ビスマスタリウム、硫化銅、セレン化ガリウム、セレン化テルル化ガリウム、硫化ガリウム、硫化セレン化ガリウム、テルル化ガリウム、セレン化ゲルマニウム、硫化ゲルマニウ、セレン化インジウム、テルル化インジウム、セレン化タリウム、セレン化錫、二硫化タリウムガリウム、二セレン化タリウムガリウム、二硫化タリウムインジウム等のモノカルコゲン化物；二セレン化ハフニウム、二硫化ハフニウム、二セレン化モリブデン、二硫化モリブデン、硫化セレン化モリブデン、二セレン化モリブデンタングステン、二硫化モリブデンタングステン、二硫化タングステン、二セレン化タングステン、二セレン化レニウム、二硫化タンタル、二セレン化錫、二硫化錫、二硫化レニウムモリブデン、二セレン化レニウムニオブ、二硫化レニウムニオブ、二テルル化タングステン、硫化セレン化タングステン、二セレン化ジルコニウム、二硫化ジルコニウム、二テルル化ジルコニウム等のジカルコゲナイド；三硫化チタン等のトリカルコゲナイド；二ヨウ化カドミウム、二ヨウ化鉛等のヨウ化物、またはその組み合わせを含む請求項１または２に記載のペロブスカイト複合構造。
  4. 前記光吸収層が、さらに、前記二次元材料を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載のペロブスカイト複合構造。
  5. 前記光吸収層における前記二次元材料の長さが、０．２μｍ〜２０μｍである請求項４に記載のペロブスカイト複合構造。
  6. 前記立体障害層が、さらに、有機アミンを含む請求項１〜５のいずれか１項に記載のペロブスカイト複合構造。
  7. 前記有機アミンが、アンモニア、メチルアミン、メタンイミドアミド、アミノメタンアミジン、ホルムアミジン、エチレンジアミン、ジメチルアミン、イミダゾール、アセトアミジン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、トリメチレンジアミン、エチルアミン、ブチルアミン、イソブチルアミン、ｔｅｒｔ−ブチルアミン、ジエチルアミン、５−アミノ吉草酸、チオフェンメチルアミン、ヘキシルアミン、アニリン、ベンジルアミン、フェニルエチルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オレイルアミン、オクタデシルアミン、エイコシルアミン、またはその組み合わせを含む請求項６に記載のペロブスカイト複合構造。
  8. 前記立体障害層における前記二次元材料の長さが、０．２μｍ〜２０μｍである請求項１〜７のいずれか１項に記載のペロブスカイト複合構造。

JP2018022682A 2017-02-21 2018-02-13 ペロブスカイト複合構造 Pending JP2018152553A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710092678.0 2017-02-21
CN201710092678.0A CN108461632A (zh) 2017-02-21 2017-02-21 钙钛矿复合结构

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018152553A true JP2018152553A (ja) 2018-09-27

Family

ID=63166595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018022682A Pending JP2018152553A (ja) 2017-02-21 2018-02-13 ペロブスカイト複合構造

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10453620B2 (ja)
JP (1) JP2018152553A (ja)
CN (1) CN108461632A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113972298A (zh) * 2021-09-29 2022-01-25 华南理工大学 一种自供电偏振可见光探测器及制备方法与应用
WO2022244412A1 (ja) * 2021-05-21 2022-11-24 パナソニックホールディングス株式会社 太陽電池および太陽電池の製造方法

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109627259B (zh) * 2018-11-30 2020-11-17 华中科技大学 一种新型钙钛矿功能材料及其在光电器件中的应用
KR102153945B1 (ko) * 2018-12-14 2020-09-09 한국과학기술원 이차원 반도체 소재를 이용한 전자소자
CN109835946B (zh) * 2019-02-24 2021-04-27 天津大学 一种高效发光钙钛矿量子点材料及制备方法
CN110929409B (zh) * 2019-12-02 2021-07-27 西北大学 一种铯锡溴-二硫化钼复合材料光学特性的仿真方法
CN111682111B (zh) * 2020-05-20 2022-03-29 华南理工大学 以PBDB-T:ITIC:α-In2Se3为活性层的有机太阳能电池及其制备方法
CN112054123B (zh) * 2020-08-28 2024-02-20 昆山协鑫光电材料有限公司 电子传输层及制备方法、钙钛矿太阳能电池及制备方法
CN112701046B (zh) * 2020-12-29 2021-11-23 华南理工大学 钝化层及其制备方法、柔性薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板
CN113717629B (zh) * 2021-09-15 2022-04-29 广东和润新材料股份有限公司 基于氨基化磷烯的水性聚氨酯阻燃涂料及其制备方法
CN114335212B (zh) * 2021-11-18 2023-09-12 北京无线电计量测试研究所 一种复合材料及其制备方法和应用
CN116390517B (zh) * 2023-04-18 2023-09-19 北京高德品创科技有限公司 钙钛矿发光晶体管及其制备方法
CN116995124B (zh) * 2023-09-27 2024-01-05 深圳市汉嵙新材料技术有限公司 叠层太阳电池及其制备方法
CN119029054B (zh) * 2024-10-24 2025-04-04 正泰新能科技股份有限公司 一种边缘钝化的晶硅电池与钙钛矿晶硅叠层电池及制备

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004119279A (ja) * 2002-09-27 2004-04-15 Toshiba Corp 色素増感型太陽電池及びその製造方法
JP2016502282A (ja) * 2012-12-20 2016-01-21 イッサム リサーチ ディベロップメント カンパニー オブ ザ ヘブライ ユニバーシティー オブ エルサレム リミテッドＹｉｓｓｕｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｏｆ Ｔｈｅ Ｈｅｂｒｅｗ Ｕｎｉｖｅｒｓｔｙ Ｏｆ Ｊｅｒｕｓａｌｅｍ Ｌｔｄ． ペロブスカイトショットキー型太陽電池
WO2016060154A1 (ja) * 2014-10-14 2016-04-21 積水化学工業株式会社 太陽電池
WO2016136729A1 (ja) * 2015-02-27 2016-09-01 富士フイルム株式会社 光電変換素子および太陽電池
JP2016178290A (ja) * 2015-03-20 2016-10-06 積水化学工業株式会社 太陽電池
JP2017501576A (ja) * 2013-12-17 2017-01-12 アイシス イノヴェイション リミテッド 金属ハロゲン化物ペロブスカイト及び不動態化剤を含む光起電力デバイス
WO2017184292A1 (en) * 2016-04-22 2017-10-26 The Trustees Of Princeton University Organic-inorganic hybrid perovskite nanocrystals and methods of making the same

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103346018B (zh) 2013-06-26 2016-08-17 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 通过固液反应制备具有钙钛矿结构的碘化物太阳能电池
JP6106130B2 (ja) * 2013-07-31 2017-03-29 富士フイルム株式会社 光電変換素子および太陽電池
JP6637895B2 (ja) * 2014-02-17 2020-01-29 ユーシーエル ビジネス リミテッド ナノシートの分散液を生成する方法
US9564593B2 (en) * 2014-06-06 2017-02-07 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Solar cells comprising 2d-perovskites
GB201416042D0 (en) * 2014-09-10 2014-10-22 Oxford Photovoltaics Ltd Hybrid Organic-Inorganic Perovskite Compounds
CN204361133U (zh) * 2015-02-12 2015-05-27 成都格莱飞科技股份有限公司 低成本石墨烯薄膜钙钛矿太阳能电池
CN106159097B (zh) * 2015-04-19 2018-10-02 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种改善钙钛矿薄膜质量的方法
CN105489772A (zh) * 2015-12-30 2016-04-13 常州天合光能有限公司 钙钛矿太阳电池组件封装结构及封装方法
CN105789444B (zh) * 2016-01-29 2018-10-19 杭州众能光电科技有限公司 一种基于真空蒸发镀膜法的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN105742505B (zh) * 2016-04-19 2018-01-12 中国科学院上海应用物理研究所 一种高性能钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN106025085B (zh) * 2016-07-18 2018-03-13 武汉大学 基于Spiro‑OMeTAD/CuXS复合空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN106229327A (zh) * 2016-08-02 2016-12-14 天津工业大学 一种柔性大面积钙钛矿太阳电池组件及其制备方法
CN106129259B (zh) * 2016-08-30 2018-12-11 戚明海 一种以黑磷和石墨烯为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及制备方法
CN106252515B (zh) * 2016-09-06 2019-05-03 西安交通大学 一种含防渗透碳薄膜的高效稳定钙钛矿电池及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004119279A (ja) * 2002-09-27 2004-04-15 Toshiba Corp 色素増感型太陽電池及びその製造方法
JP2016502282A (ja) * 2012-12-20 2016-01-21 イッサム リサーチ ディベロップメント カンパニー オブ ザ ヘブライ ユニバーシティー オブ エルサレム リミテッドＹｉｓｓｕｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｏｆ Ｔｈｅ Ｈｅｂｒｅｗ Ｕｎｉｖｅｒｓｔｙ Ｏｆ Ｊｅｒｕｓａｌｅｍ Ｌｔｄ． ペロブスカイトショットキー型太陽電池
JP2017501576A (ja) * 2013-12-17 2017-01-12 アイシス イノヴェイション リミテッド 金属ハロゲン化物ペロブスカイト及び不動態化剤を含む光起電力デバイス
WO2016060154A1 (ja) * 2014-10-14 2016-04-21 積水化学工業株式会社 太陽電池
WO2016136729A1 (ja) * 2015-02-27 2016-09-01 富士フイルム株式会社 光電変換素子および太陽電池
JP2016178290A (ja) * 2015-03-20 2016-10-06 積水化学工業株式会社 太陽電池
WO2017184292A1 (en) * 2016-04-22 2017-10-26 The Trustees Of Princeton University Organic-inorganic hybrid perovskite nanocrystals and methods of making the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022244412A1 (ja) * 2021-05-21 2022-11-24 パナソニックホールディングス株式会社 太陽電池および太陽電池の製造方法
CN113972298A (zh) * 2021-09-29 2022-01-25 华南理工大学 一种自供电偏振可见光探测器及制备方法与应用
CN113972298B (zh) * 2021-09-29 2024-03-22 华南理工大学 一种自供电偏振可见光探测器及制备方法与应用

Also Published As

Publication number Publication date
US20180240607A1 (en) 2018-08-23
US10453620B2 (en) 2019-10-22
CN108461632A (zh) 2018-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2018152553A (ja) ペロブスカイト複合構造
Shin et al. Defect engineering in multinary earth‐abundant chalcogenide photovoltaic materials
Chaki et al. Effect of indium and antimony doping in SnS single crystals
Butt et al. Synthesis of mid-infrared SnSe nanowires and their optoelectronic properties
Saha et al. Electrodeposition fabrication of chalcogenide thin films for photovoltaic applications
Palazon Metal chalcohalides: Next generation photovoltaic materials?
Wang et al. Metal halide semiconductors beyond lead-based perovskites for promising optoelectronic applications
Bala et al. Atomic and Electronic Structure of Two-Dimensional Inorganic Halide Perovskites A n+ 1M n X3 n+ 1 (n= 1–6, A= Cs, M= Pb and Sn, and X= Cl, Br, and I) from ab Initio Calculations
Savory et al. Exploring the PbS–Bi2S3 series for next generation energy conversion materials
Kahwagi et al. Dimensionality engineering of metal halide perovskites
Zhu et al. Potassium ion assisted synthesis of organic–inorganic hybrid perovskite nanobelts for stable and flexible photodetectors
Turkevych et al. Potential of AgBiI4 rudorffites for indoor photovoltaic energy harvesters in autonomous environmental nanosensors
Li et al. Zwitterions in 3D perovskites: organosulfide-halide perovskites
ES2523141T3 (es) Solución de precursor para formar una película delgada de semiconductor a base de CIS, CIGS o CZTS
Suhail et al. Chalcogenide perovskites for photovoltaic applications: a review
US11053132B2 (en) Light valve comprising halide ABX3 perovskite particles
Vasekar et al. Thin film solar cells using earth-abundant materials
TWI645082B (zh) 鈣鈦礦複合結構
Kapuria et al. Metal chalcogenide semiconductor nanocrystals synthesized from ion-conducting seeds and their applications
US20220277902A1 (en) Dichalcogenide composite electrode and solar cell and uses
Sani et al. A review on industrial applications of zinc oxide nanoparticles
Kshirsagar et al. Reaction tailoring for synthesis of phase‐pure nanocrystals of AgInSe2, Cu3SbSe3 and CuSbSe2
Yang et al. Unraveling the defect-dominated broadband emission mechanisms in (001)-preferred two-dimensional layered antimony-halide perovskite film
Yang et al. Ruddlesden–Popper Tin‐Based Halide Perovskite Field‐Effect Transistors
Mohammadi et al. Effect of Cu doping on structural, electronic and thermoelectric properties of double perovskite Cs2NaVCl6

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180213

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190115

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190305

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190529

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20191105

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200131

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20200714