JP2021009950A - 太陽電池 - Google Patents
太陽電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021009950A JP2021009950A JP2019123701A JP2019123701A JP2021009950A JP 2021009950 A JP2021009950 A JP 2021009950A JP 2019123701 A JP2019123701 A JP 2019123701A JP 2019123701 A JP2019123701 A JP 2019123701A JP 2021009950 A JP2021009950 A JP 2021009950A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- solar cell
- dopant
- electrode
- cell according
- 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
Links
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims abstract description 165
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 290
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 88
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims description 27
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 19
- -1 alkali metal salt Chemical class 0.000 claims description 17
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 claims description 10
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 8
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims description 8
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 claims description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims description 5
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Chemical compound [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims description 3
- HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M lithium iodide Inorganic materials [Li+].[I-] HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002094 self assembled monolayer Substances 0.000 claims description 2
- 239000013545 self-assembled monolayer Substances 0.000 claims description 2
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 abstract description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 9
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 24
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 19
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 16
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 12
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 12
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 8
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000010408 film Substances 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 5
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 5
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- UJOBWOGCFQCDNV-UHFFFAOYSA-N 9H-carbazole Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3NC2=C1 UJOBWOGCFQCDNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- DZBUGLKDJFMEHC-UHFFFAOYSA-N acridine Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3N=C21 DZBUGLKDJFMEHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 4
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 4
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 4
- 238000003380 quartz crystal microbalance Methods 0.000 description 4
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 4
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 3
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 3
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 3
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc oxide Inorganic materials [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNKUSGQVOMIXLU-UHFFFAOYSA-N Formamidine Chemical compound NC=N PNKUSGQVOMIXLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-O Methylammonium ion Chemical compound [NH3+]C BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- KYQCOXFCLRTKLS-UHFFFAOYSA-N Pyrazine Chemical compound C1=CN=CC=N1 KYQCOXFCLRTKLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 2
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical group 0.000 description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- JAONJTDQXUSBGG-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dizinc;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].[Zn+2].[Zn+2] JAONJTDQXUSBGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- RMBPEFMHABBEKP-UHFFFAOYSA-N fluorene Chemical compound C1=CC=C2C3=C[CH]C=CC3=CC2=C1 RMBPEFMHABBEKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 2
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 2
- NIHNNTQXNPWCJQ-UHFFFAOYSA-N o-biphenylenemethane Natural products C1=CC=C2CC3=CC=CC=C3C2=C1 NIHNNTQXNPWCJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003867 organic ammonium compounds Chemical group 0.000 description 2
- 150000002892 organic cations Chemical class 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N phenanthrene Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3C=CC2=C1 YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- XSCHRSMBECNVNS-UHFFFAOYSA-N quinoxaline Chemical compound N1=CC=NC2=CC=CC=C21 XSCHRSMBECNVNS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000013022 venting Methods 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- 229960001296 zinc oxide Drugs 0.000 description 2
- JYEUMXHLPRZUAT-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-triazine Chemical compound C1=CN=NN=C1 JYEUMXHLPRZUAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 1,4-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=C(N)C=C1 CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HYZJCKYKOHLVJF-UHFFFAOYSA-N 1H-benzimidazole Chemical compound C1=CC=C2NC=NC2=C1 HYZJCKYKOHLVJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IXHWGNYCZPISET-UHFFFAOYSA-N 2-[4-(dicyanomethylidene)-2,3,5,6-tetrafluorocyclohexa-2,5-dien-1-ylidene]propanedinitrile Chemical compound FC1=C(F)C(=C(C#N)C#N)C(F)=C(F)C1=C(C#N)C#N IXHWGNYCZPISET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OOGDXTPRNIYIKV-UHFFFAOYSA-N 4-[4-(4-aminophenyl)phenyl]-2,3,5,6-tetrakis(4-phenylphenyl)aniline Chemical compound C1(=CC=C(C=C1)C1=C(C(=C(C(=C1C1=CC=C(C=C1)C1=CC=C(C=C1)N)C1=CC=C(C=C1)C1=CC=CC=C1)C1=CC=C(C=C1)C1=CC=CC=C1)N)C1=CC=C(C=C1)C1=CC=CC=C1)C1=CC=CC=C1 OOGDXTPRNIYIKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001148 Al-Li alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PCNDJXKNXGMECE-UHFFFAOYSA-N Phenazine Natural products C1=CC=CC2=NC3=CC=CC=C3N=C21 PCNDJXKNXGMECE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYSA-N Pyrimidine Chemical compound C1=CN=CN=C1 CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VNQFZLDZTRWGRU-UHFFFAOYSA-N S1C=CC2=C1C=CC=C2.C2=CC=CC1=NC3=CC=CC=C3C=C21 Chemical compound S1C=CC2=C1C=CC=C2.C2=CC=CC1=NC3=CC=CC=C3C=C21 VNQFZLDZTRWGRU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGEZNRSVGBDHLK-UHFFFAOYSA-N [1,10]phenanthroline Chemical compound C1=CN=C2C3=NC=CC=C3C=CC2=C1 DGEZNRSVGBDHLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JHYLKGDXMUDNEO-UHFFFAOYSA-N [Mg].[In] Chemical compound [Mg].[In] JHYLKGDXMUDNEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QBJPPLLMLNMYAF-UHFFFAOYSA-N [Mo+4].[O-2].[Zn+2].[O-2].[O-2] Chemical compound [Mo+4].[O-2].[Zn+2].[O-2].[O-2] QBJPPLLMLNMYAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005667 attractant Substances 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- AOWKSNWVBZGMTJ-UHFFFAOYSA-N calcium titanate Chemical compound [Ca+2].[O-][Ti]([O-])=O AOWKSNWVBZGMTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000036755 cellular response Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000031902 chemoattractant activity Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 150000001923 cyclic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- BOXSCYUXSBYGRD-UHFFFAOYSA-N cyclopenta-1,3-diene;iron(3+) Chemical compound [Fe+3].C=1C=C[CH-]C=1.C=1C=C[CH-]C=1 BOXSCYUXSBYGRD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- KTWOOEGAPBSYNW-UHFFFAOYSA-N ferrocene Chemical compound [Fe+2].C=1C=C[CH-]C=1.C=1C=C[CH-]C=1 KTWOOEGAPBSYNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 238000004773 frontier orbital Methods 0.000 description 1
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 238000001341 grazing-angle X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 125000001072 heteroaryl group Chemical group 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- UAFICZUDNYNDQU-UHFFFAOYSA-N indium;oxomolybdenum Chemical compound [In].[Mo]=O UAFICZUDNYNDQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- JAHFQMBRFYOPNR-UHFFFAOYSA-N iodomethanamine Chemical compound NCI JAHFQMBRFYOPNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- SJCKRGFTWFGHGZ-UHFFFAOYSA-N magnesium silver Chemical compound [Mg].[Ag] SJCKRGFTWFGHGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- JGOAZQAXRONCCI-SDNWHVSQSA-N n-[(e)-benzylideneamino]aniline Chemical compound C=1C=CC=CC=1N\N=C\C1=CC=CC=C1 JGOAZQAXRONCCI-SDNWHVSQSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000001420 photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N phthalocyanine Chemical compound N1C(N=C2C3=CC=CC=C3C(N=C3C4=CC=CC=C4C(=N4)N3)=N2)=C(C=CC=C2)C2=C1N=C1C2=CC=CC=C2C4=N1 IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 238000005092 sublimation method Methods 0.000 description 1
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 description 1
- 125000005259 triarylamine group Chemical group 0.000 description 1
- BGJWJTLJTUQIEJ-UHFFFAOYSA-N tris(4-methylphenyl)-[4-[[tris(4-methylphenyl)-$l^{5}-phosphanylidene]amino]phenyl]imino-$l^{5}-phosphane Chemical compound C1=CC(C)=CC=C1P(C=1C=CC(C)=CC=1)(C=1C=CC(C)=CC=1)=NC1=CC=C(N=P(C=2C=CC(C)=CC=2)(C=2C=CC(C)=CC=2)C=2C=CC(C)=CC=2)C=C1 BGJWJTLJTUQIEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
薄膜光電池は、将来の低コストかつ持続可能な再生可能エネルギー源の中でも、重要な技術である。有機−無機(ハイブリッド)ハロゲン化鉛ペロブスカイト太陽電池は、現時点において21%を超えるその印象的な電力変換効率(power conversion efficiencies,PCEs)ゆえに、光電池のアプリケーションに対して提案されている(参照:Kojima et al., J. Am. Chem. Soc. 131, 6050-6051 (2009); Lee et al., Science 338, 643-647 (2012); Yang et al., Science 348, 1234-1237 (2015))。ペロブスカイト薄膜吸収体(アブソーバ)は、単純な溶液法または昇華法によって堆積させることができる。従って、安価な光起電力デバイスを製造できる可能性が高い。高いPCEは、ハイブリッドペロブスカイトの光生成電子および正孔(ホール)における、非常に高い吸収係数および移動度によってもたらされる。
そこで、本発明の一目的は、従来技術の欠点を克服する太陽電池を提供することであり、特に、改善された電力変換効率を有するとともに、改善された安定性および寿命を有する太陽電池を提供することである。さらなる目的は、高いフィルファクタをもたらす高い整流性(rectification)を有する太陽電池を提供することである。
(第1の代替形態)単一の層スタックに含まれる全てのドーパント層が、n型である(すなわち、上記全てのドーパント層が、1つ以上のn種類ドーパント材料によって形成されている);
または、
(第2の代替形態)上記全てのドーパント層がp型である(すなわち、上記全てのドーパント層が、1つ以上のp型ドーパント材料によって形成されている);
のいずれかである。
本発明によれば、上記p型ドーパント(=p型ドーパント材料)は、有機化合物、金属有機化合物(metal-organic compound)、または有機金属化合物(organo-metallic compound)であってもよい。当該有機化合物(それぞれ有機金属化合物(organometallic compound)である)中の電子求引基の量は、17〜90原子パーセント(原子百分率)であることが好ましい。本件における電子求引基は、好ましくは独立して、フッ素、塩素、臭素およびCNからなる群から選択される。
上記n型ドーパントは、約300〜約1500の分子量を有する有機化合物を含む分子ドーパントであってもよい。または約25〜約500の分子量を有する金属ハロゲン化物、約150〜約1500の分子量を有する金属錯体、ならびにアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属および希土類金属からなる群から選択されるゼロ価金属からなる群から選択される金属化合物であってもよい。
本開示による光吸収層は、少なくとも1つの吸収体化合物を含む。上記吸収体化合物は、AMX3またはA2MX4の化学量論を有していてもよい。「A」および「M」は、カチオンであり、「X」はアニオンである。上記カチオン「A」およびカチオン「M」は、様々な電荷を有することができる。元のペロブスカイト鉱物(CaTiO3)では、カチオンAは2価であり、カチオンMは4価である。ここで使用される「ペロブスカイト」という用語は、「ペロブスカイト結晶構造」を意味するが、ペロブスカイト材料であるCaTiO3の特定の構造に限定されない。「ペロブスカイト」は、酸化チタンカルシウムと同じタイプの結晶構造を有する任意の材料、および二価のカチオンが2つの別個の一価のカチオンによって置換されている材料を含み得る。本明細書で使用されるペロブスカイトの式は、3つもしくは4つのアニオン(これらは同じであっても異なっていてもよい)、および/または1つもしくは2つの有機カチオン、および/または2つもしくは3つの正電荷を担持する金属原子を有する構造を含むことができる。有機−無機ペロブスカイトは、有機的な複合性と無機的な結晶化度とを組合せた特性を示すハイブリッド材料である。無機成分は、共有結合およびイオン相互作用によって結合された骨格を形成し、高いキャリア移動度を提供する。有機成分は、これらの材料の自己組織化プロセスを助ける。また、ハイブリッド材料を他の有機材料のように低コストの技術によって堆積させることも可能である。上記有機成分のさらなる重要な特性は、有機−無機材料間の寸法を低減させ、無機シート間を電子結合させることによって、有機−無機材料の電子特性を調整することである。
さらなる層、特に電荷輸送材料(特に正孔輸送材料または電子輸送材料)を含むような層は、本発明の太陽電池の1つ以上の層スタックに含まれてもよい。
一実施形態では、上記太陽電池デバイスの第1電極は透明であり、当該太陽電池の照射は、第1電極を介して行われる。別の実施形態では、太陽電池デバイスの第2電極が透明であり、当該太陽電池の照射は、第2電極を介して行われる。
本明細書において、以下に定義される用語は、異なる定義が特許請求の範囲または本明細書の他の場所で与えられない限り、適用されるものとする。
以下では、図を参照することによって、さらなる態様が開示される。図面には、以下のことが示されている。
図1bは、n−i−p層順を有する従来技術による太陽電池の模式図であり、
図2は、p−i−i層順の太陽電池の模式図であり、
図3は、i−i−n層順の太陽電池の模式図であり、
図4は、n−i−i層順の太陽電池の模式図であり、
図5は、i−i−p層順の太陽電池の模式図であり、
図6は、第1層スタックおよび第2層スタックを備える太陽電池の模式図であり、
図7は、2つよりも多い異なる層スタックを備える太陽電池の模式図であり、
図8は、相互接続層によって相互接続される、2つよりも多い異なる層スタックを備える太陽電池の模式図である。
以下に、図に示した太陽電池についての、異なる実施形態に関する実験結果を説明する。
太陽電池1(p−i−i型)および太陽電池2(n−i−i型)を、以下のように製造した。
本発明に係る太陽電池デバイスは、従来技術の太陽電池と比較した場合、改善された効率および寿命を示した。
1)開回路電圧(Voc)(単位:mV)−太陽電池から得られる最大電圧。この電圧は、ゼロ電流時に生じる。
2)短絡電流(Jsc)(単位:mA cm−2)−太陽電池に印加される電圧が0である場合(すなわち、太陽電池が短絡されている場合)に、当該太陽電池に流れる電流。この電流は、太陽電池から引き出すことができる最大電流である。
3)これらの動作点(すなわち、VocおよびJsc)の両方において、太陽電池からの電力はゼロである。「フィルファクタ」(FF)(単位:%)は、VocおよびIscに関連して、太陽電池からの最大電力を決定するパラメータである。FFは、VocとIscとの積に対する太陽電池からの最大電力の比率として定義される。図示的には、FFは、太陽電池の「角型性」(squareness)の指標である。FFは、IV曲線にフィットする最大の長方形の面積でもある。
4)電力変換効率(PCE)(単位:%)−太陽からの入力エネルギーに対する太陽電池からのエネルギー出力の比率。PCE=Voc*Jsc*FFである。
Claims (14)
- 太陽電池であって、
a)第1電極と、
b)第2電極と、
c)上記第1電極と上記第2電極との間に設けられた層スタックと、を備えており、
上記層スタックは、
(c1)ペロブスカイト結晶構造を有する1つの光吸収層と、
(c2)少なくとも1つのドーパント層と、を備えており、
上記少なくとも1つのドーパント層は、
(i)1つ以上のn型ドーパント材料、または、
(ii)1つ以上のp型ドーパント材料、
から成る、太陽電池。 - 上記少なくとも1つのドーパント層は、上記第1電極と上記光吸収層との間に配置されている、請求項1に記載の太陽電池。
- 上記少なくとも1つのドーパント層は、上記第2電極と上記光吸収層との間に配置されている、請求項1に記載の太陽電池。
- 上記太陽電池は、
2つ以上の層スタックと、
随意的な少なくとも1つの相互接続層と、を含んでおり、
上記相互接続層は、2つの異なる上記層スタックの間に配置されている、請求項1から3のいずれか1項に記載の太陽電池。 - 上記p型ドーパント材料は、有機化合物、金属有機化合物、または有機金属化合物であり、
上記有機化合物中の電子求引基の総量は、17原子パーセントから90原子パーセントまでである、請求項1から4のいずれか1項に記載の太陽電池。 - 上記n型ドーパント材料は、金属、金属塩、金属錯体、およびそれらの混合物からなる群から選択されている、請求項1から5のいずれか1項に記載の太陽電池。
- 上記金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、希土類金属、およびそれらの混合物からなる群から選択されている、請求項6に記載の太陽電池。
- 上記金属は、
Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Sm、Eu、Ybの内から選択されており、
より好ましくは、Li、Na、Cs、Mg、Sr、Yb、Eu、Smの内から選択されている、請求項7に記載の太陽電池。 - 上記金属塩は、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、希土類金属塩、およびそれらの混合物からなる群から選択されている、請求項6に記載の太陽電池。
- 上記アルカリ金属塩は、LiF、LiCl、LiBr、LiI、およびそれらの混合物からなる群から選択されている、
あるいは、
上記アルカリ金属塩は、LiFである、請求項9に記載の太陽電池。 - 上記金属錯体は、有機アルカリ金属錯体である、請求項6に記載の太陽電池。
- 上記ドーパント層の厚さは、0.1nmから25nmまでである、請求項1から11のいずれか1項に記載の太陽電池。
- 上記ドーパント層は、自己組織化単分子層である、請求項1から12のいずれか1項に記載の太陽電池。
- 請求項1から13のいずれか1項に記載の太陽電池を備えた、ソーラーパネル。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019123701A JP2021009950A (ja) | 2019-07-02 | 2019-07-02 | 太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019123701A JP2021009950A (ja) | 2019-07-02 | 2019-07-02 | 太陽電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021009950A true JP2021009950A (ja) | 2021-01-28 |
Family
ID=74199763
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019123701A Pending JP2021009950A (ja) | 2019-07-02 | 2019-07-02 | 太陽電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2021009950A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114512613A (zh) * | 2022-02-21 | 2022-05-17 | 四川大学 | 一种钙钛矿/钙钛矿两端叠层太阳电池的中间连接层结构及其制备方法和应用 |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007080600A (ja) * | 2005-09-13 | 2007-03-29 | Harison Toshiba Lighting Corp | 有機el素子および発光装置 |
JP2012527089A (ja) * | 2009-05-13 | 2012-11-01 | グローバル・オーエルイーディー・テクノロジー・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー | 有機電子デバイス用の内部コネクタ |
JP2016529737A (ja) * | 2013-09-04 | 2016-09-23 | ダイソル・リミテッドDyesol Ltd | 光起電力デバイス |
JP2017126676A (ja) * | 2016-01-14 | 2017-07-20 | 住友化学株式会社 | 光電変換素子 |
EP3242340A1 (en) * | 2016-05-04 | 2017-11-08 | Novaled GmbH | Solar cell |
JP2018037534A (ja) * | 2016-08-31 | 2018-03-08 | 日本放送協会 | 自己組織化単分子膜材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置、照明装置、有機薄膜太陽電池、有機薄膜トランジスタ |
JP2018120846A (ja) * | 2016-11-30 | 2018-08-02 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 発光素子、発光装置、電子機器、表示装置及び照明装置 |
JP2019016788A (ja) * | 2017-07-03 | 2019-01-31 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | 有機発光素子 |
WO2019053968A1 (ja) * | 2017-09-13 | 2019-03-21 | 富士フイルム株式会社 | 光電変換素子、太陽電池及び正孔輸送材料 |
WO2019072928A1 (en) * | 2017-10-13 | 2019-04-18 | Novaled Gmbh | ORGANIC ELECTRONIC DEVICE COMPRISING AN ORGANIC SEMICONDUCTOR LAYER |
-
2019
- 2019-07-02 JP JP2019123701A patent/JP2021009950A/ja active Pending
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007080600A (ja) * | 2005-09-13 | 2007-03-29 | Harison Toshiba Lighting Corp | 有機el素子および発光装置 |
JP2012527089A (ja) * | 2009-05-13 | 2012-11-01 | グローバル・オーエルイーディー・テクノロジー・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー | 有機電子デバイス用の内部コネクタ |
JP2016529737A (ja) * | 2013-09-04 | 2016-09-23 | ダイソル・リミテッドDyesol Ltd | 光起電力デバイス |
JP2017126676A (ja) * | 2016-01-14 | 2017-07-20 | 住友化学株式会社 | 光電変換素子 |
EP3242340A1 (en) * | 2016-05-04 | 2017-11-08 | Novaled GmbH | Solar cell |
CN109155367A (zh) * | 2016-05-04 | 2019-01-04 | 诺瓦尔德股份有限公司 | 太阳能电池 |
JP2018037534A (ja) * | 2016-08-31 | 2018-03-08 | 日本放送協会 | 自己組織化単分子膜材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置、照明装置、有機薄膜太陽電池、有機薄膜トランジスタ |
JP2018120846A (ja) * | 2016-11-30 | 2018-08-02 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 発光素子、発光装置、電子機器、表示装置及び照明装置 |
JP2019016788A (ja) * | 2017-07-03 | 2019-01-31 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | 有機発光素子 |
WO2019053968A1 (ja) * | 2017-09-13 | 2019-03-21 | 富士フイルム株式会社 | 光電変換素子、太陽電池及び正孔輸送材料 |
WO2019072928A1 (en) * | 2017-10-13 | 2019-04-18 | Novaled Gmbh | ORGANIC ELECTRONIC DEVICE COMPRISING AN ORGANIC SEMICONDUCTOR LAYER |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
JORGE AVILA ET AL.: ""Influence of doped charge transport layers on efficient perovskite solar cells"", SUSTAINABLE ENERGY & FUELS, vol. 2, no. 11, JPN6023010930, 2018, pages 2429 - 2434, ISSN: 0005016452 * |
LAUREN E. POLANDER ET AL.: ""Hole-transport material variation in fully vacuum deposited perovskite solar cells"", APL MATERIALS, vol. 2, no. 8, JPN6023010929, pages 081503, ISSN: 0005016453 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114512613A (zh) * | 2022-02-21 | 2022-05-17 | 四川大学 | 一种钙钛矿/钙钛矿两端叠层太阳电池的中间连接层结构及其制备方法和应用 |
CN114512613B (zh) * | 2022-02-21 | 2022-11-22 | 四川大学 | 一种钙钛矿/钙钛矿两端叠层太阳电池的中间连接层结构及其制备方法和应用 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3044817B1 (en) | Inverted solar cell and process for producing the same | |
EP2942826B1 (en) | Doped perovskites and their use as active and/or charge transport layers in optoelectronic devices | |
EP3242340B1 (en) | Solar cell | |
JP6374134B1 (ja) | ペロブスカイト材料層プロセシング | |
KR102419061B1 (ko) | 페로브스카이트 물질 디바이스에서의 이중- 및 삼중-층 계면 층 | |
Parida et al. | Boosting the conversion efficiency over 20% in MAPbI3 perovskite planar solar cells by employing a solution-processed aluminum-doped nickel oxide hole collector | |
EP3381070A1 (en) | Mixed cation perovskite | |
CN107835867A (zh) | 无铅钙钛矿膜的形成 | |
EP3499597A1 (en) | Electron specific oxide double layer contacts for highly efficient and uv stable perovskite device | |
WO2017009688A1 (en) | Perovskite thin film production method and optoelectronic device | |
WO2021108317A1 (en) | Non-fullerene acceptors (nfas) as interfacial layers in perovskite semiconductor devices | |
Avila et al. | Influence of doped charge transport layers on efficient perovskite solar cells | |
JP2016186968A (ja) | 光電変換装置及びその製造方法 | |
JP7429881B2 (ja) | 太陽電池 | |
KR20220106173A (ko) | 페로브스카이트 반도체 장치에서의 금속 산화물 나노입자 전자 수송 층 | |
JP2021009950A (ja) | 太陽電池 | |
KR102128578B1 (ko) | 신규 화합물 및 그의 정공전달층으로의 용도 | |
KR20210004002A (ko) | 태양 전지 | |
TW202103351A (zh) | 太陽能電池 | |
US12033811B2 (en) | Solar cell | |
CN108292706B (zh) | 包含碱金属和第二金属的金属层 | |
US20220158104A1 (en) | Perovskite precursor composition, method of preparing perovskite film, perovskite film and perovskite solar cell | |
US20210005397A1 (en) | Solar Cell | |
WO2021131428A1 (ja) | 太陽電池 | |
Daniel et al. | Enhancement of Hole Extraction in Carbon-Based Organic–Inorganic Hybrid Perovskite Solar Cells Using MAPbI3: NiO-NPs Composite |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A80 | Written request to apply exceptions to lack of novelty of invention |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A80 Effective date: 20190731 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220412 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230308 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230322 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20230621 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230817 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231031 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20240129 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20240328 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240419 |