JP2024095333A - Photoelectric conversion element and its manufacturing method - Google Patents

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真司 中道
美也子 太田
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Abstract

【課題】優れた光電変換特性を示し、かつ特性の偏りが少ない光電変換素子を提供する。
【解決手段】光電変換素子10は、第1の電極12、正孔輸送層13、ペロブスカイト化合物を含む光電変換層14、電子輸送層15、及び第2の電極。正孔輸送層13は、化学式(I)で表される化合物を含み、化学式(I)で表される化合物の少なくとも一部のArにおいて、芳香環を構成する窒素原子とアニオンとから塩が形成されている。
Ar-(L-X)n...(I)
化学式(I)において、Arは、芳香環を含む構造であり、芳香環を構成する原子中にヘテロ原子を含んでいてもよく、Arは、-L-X以外の置換基を有していてもよい。nは1以上の整数であり、nが2以上の場合は、-L-Xで表される構造は、互いに同一であっても異なっていてもよい。Lは、ArとXとを結合する2価の連結基、または単結合である。
【選択図】図1

The present invention provides a photoelectric conversion element that exhibits excellent photoelectric conversion characteristics and has little deviation in the characteristics.
[Solution] A photoelectric conversion element 10 includes a first electrode 12, a hole transport layer 13, a photoelectric conversion layer 14 containing a perovskite compound, an electron transport layer 15, and a second electrode. The hole transport layer 13 contains a compound represented by chemical formula (I), and in at least a part of Ar 1 of the compound represented by chemical formula (I), a salt is formed between a nitrogen atom constituting an aromatic ring and an anion.
Ar 1 -(L 1 -X 1 )n. . . (I)
In chemical formula (I), Ar 1 is a structure containing an aromatic ring, and may contain a heteroatom among the atoms constituting the aromatic ring, and Ar 1 may have a substituent other than -L 1 -X 1. n is an integer of 1 or more, and when n is 2 or more, the structures represented by -L 1 -X 1 may be the same or different from each other. L 1 is a divalent linking group that bonds Ar 1 and X 1 , or a single bond.
[Selected Figure] Figure 1

Description

本発明は、光電変換素子に関するものである。 The present invention relates to a photoelectric conversion element.

近年、クリーンエネルギーとして、太陽光発電が注目を浴びており、太陽電池の開発が進んでいる。その一つとして、低コストで製造可能な次世代型の太陽電池として、ペロブスカイト材料を光吸収層に用いた太陽電池が急速に注目を集めている。例えば、非特許文献1では、ペロブスカイト材料を光吸収層に用いた溶液型の太陽電池が報告されている。また、非特許文献2には、固体型のペロブスカイト型太陽電池が高効率を示すことも報告されている。 In recent years, solar power generation has been attracting attention as a clean energy source, and the development of solar cells is progressing. One such type of solar cell is one that uses a perovskite material in the light absorption layer, and is rapidly gaining attention as a next-generation solar cell that can be manufactured at low cost. For example, Non-Patent Document 1 reports a solution-type solar cell that uses a perovskite material in the light absorption layer. In addition, Non-Patent Document 2 reports that solid-state perovskite-type solar cells exhibit high efficiency.

ペロブスカイト型太陽電池の基本構造としては、電極の上に、電子輸送層、光吸収層(ペロブスカイト層)、正孔輸送層(ホール輸送層とも言う)及び裏面電極をこの順に積層する順型構造、電極の上に、正孔輸送層、光吸収層、電子輸送層及び裏面電極を個の順に積層する逆型構造が知られている。電子輸送層とペロブスカイト層との間に多孔質形状からなる電子輸送層を備えることもある。このうち、正孔輸送層には、一般的には、有機半導体の正孔輸送性材料が用いられている(例えば、非特許文献3~10)。 Known basic structures of perovskite solar cells include a forward structure in which an electron transport layer, a light absorption layer (perovskite layer), a hole transport layer (also called a hole transport layer), and a back electrode are stacked in that order on an electrode, and an inverted structure in which a hole transport layer, a light absorption layer, an electron transport layer, and a back electrode are stacked in that order on an electrode. An electron transport layer made of a porous shape may be provided between the electron transport layer and the perovskite layer. Of these, an organic semiconductor hole transport material is generally used for the hole transport layer (for example, Non-Patent Documents 3 to 10).

Journal of the American Chemical Society, 2009, 131, 6050-6051.Journal of the American Chemical Society, 2009, 131, 6050-6051. Science, 2012, 388, 643-647.Science, 2012, 388, 643-647. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9, 24778-24787.ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9, 24778-24787. Energy Environ. Sci., 2014, 7, 1454-1460.Energy Environ. Sci. , 2014, 7, 1454-1460. J. Mater. Chem. A, 2014, 2, 6305-6309.J. Mater. Chem. A, 2014, 2, 6305-6309. J. Mater. Chem. A, 2015, 3, 12139-12144.J. Mater. Chem. A, 2015, 3, 12139-12144. J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 7950-7958.J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 7950-7958. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7, 11107-11116.ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7, 11107-11116. Energy & Environmental Science 2014, 7, 2963-2967.Energy & Environmental Science 2014, 7, 2963-2967. Adv. Energy Mater., 2018, 8, 1801892.Adv. Energy Matter. , 2018, 8, 1801892.

しかしながら、従来のペロブスカイト型太陽電池は、その光電変換効率が十分とは言えない。太陽電池の光電変換効率を改善するためには、特に、正孔輸送層の特性の改善が重要である。正孔輸送層に用いる正孔輸送性材料としては、例えば、これまでに、トラクセン化合物(非特許文献3)、ジケトピロロピロール化合物(非特許文献4)、チオフェン化合物(非特許文献5、6)、ジチエノピロール(非特許文献7)等が報告されている。しかし、ペロブスカイト型太陽電池として有用と言えるほどの光電変換効率を発揮することができる化合物はほとんど報告されていない。そこで、色素増感型太陽電池用の正孔輸送材料として開発されたSpiro-OMeTAD([2,2’,7,7’-テトラキス(N,N-ジ-p-メトキシフェニルアミノ)-9,9’-スピロビフルオレン])が提案されているが、耐熱性が低いことが知られている(非特許文献8)。また、PTAA(ポリ[ビス(4-フェニル)(2,4,6-トリメチルフェニル)アミン])とよばれるトリフェニルアミン骨格をもつポリマー材料も耐光性が低いことが知られている。さらに、これらの材料をpバッファ層用の正孔輸送材料として用いる場合、添加物としてLiTFSI塩(リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド)を加えて導電性を改良する必要があり、これが素子の劣化の原因の一つになってしまうと考えられる(非特許文献9)。また、近年、ホスホン酸を有するカルバゾール型の正孔輸送材料が報告された(非特許文献10)。この化合物は透明電極として用いられているインジウムスズ化合物(ITO)と反応し、透明電極上で単分子層を形成するものである。この単分子層を形成する正孔輸送化合物は、20%を超える光電変換効率が報告されており非常に優れた化合物であるが、正孔輸送層の表面が疎水性になってしまい、この正孔輸送層上にペロブスカイト層を形成する際に、ペロブスカイト溶液のはじきの原因となってしまう。正孔輸送層の面内に一部でもはじきが発生してしまうと、光電変換特性に偏りが生じ、大型化の際には大きな問題となってしまう。 However, the photoelectric conversion efficiency of conventional perovskite solar cells is not sufficient. In order to improve the photoelectric conversion efficiency of solar cells, it is particularly important to improve the characteristics of the hole transport layer. For example, trachene compounds (Non-Patent Document 3), diketopyrrolopyrrole compounds (Non-Patent Document 4), thiophene compounds (Non-Patent Documents 5 and 6), dithienopyrrole (Non-Patent Document 7), etc. have been reported as hole transport materials used in the hole transport layer. However, there have been almost no reports of compounds that can exhibit a photoelectric conversion efficiency that can be said to be useful as a perovskite solar cell. Therefore, Spiro-OMeTAD ([2,2',7,7'-tetrakis(N,N-di-p-methoxyphenylamino)-9,9'-spirobifluorene]), which was developed as a hole transport material for dye-sensitized solar cells, has been proposed, but it is known to have low heat resistance (Non-Patent Document 8). In addition, a polymer material having a triphenylamine skeleton, called PTAA (poly[bis(4-phenyl)(2,4,6-trimethylphenyl)amine]), is also known to have low light resistance. Furthermore, when these materials are used as hole transport materials for the p-buffer layer, it is necessary to add LiTFSI salt (lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide) as an additive to improve the conductivity, which is thought to be one of the causes of deterioration of the element (Non-Patent Document 9). In addition, a carbazole-type hole transport material having phosphonic acid has been reported in recent years (Non-Patent Document 10). This compound reacts with an indium tin compound (ITO) used as a transparent electrode to form a monolayer on the transparent electrode. This hole transport compound that forms a monolayer is a very excellent compound, with a photoelectric conversion efficiency of more than 20% reported, but the surface of the hole transport layer becomes hydrophobic, which causes the perovskite solution to be repelled when a perovskite layer is formed on this hole transport layer. If repelling occurs even partially within the surface of the hole transport layer, it will cause bias in the photoelectric conversion characteristics, which will become a major problem when enlarging the device.

本発明は、優れた光電変換特性を示し、かつ特性の偏りが少ない光電変換素子の提供を目的とする。 The present invention aims to provide a photoelectric conversion element that exhibits excellent photoelectric conversion characteristics and has little bias in the characteristics.

本発明のある態様は、光電変換素子である。当該光電変換素子は、
第1の電極、正孔輸送層、光電変換層、電子輸送層、及び第2の電極が、この順序で積層され、
前記光電変換層が、ペロブスカイト化合物を含み、
前記正孔輸送層が、下記化学式(I)で表される化合物を含み、下記化学式(I)で表される化合物の少なくとも一部のArにおいて、前記芳香環を構成する窒素原子とアニオンとから塩が形成されている。
Ar-(L-X)n...(I)
前記化学式(I)において、Arは、芳香環を含む構造であり、前記芳香環を構成する原子中にヘテロ原子を含んでいてもよく、Arは、-L-X以外の置換基を有していてもよい。nは1以上の整数であり、nが2以上の場合は、-L-Xで表される構造は、互いに同一であっても異なっていてもよい。Lは、ArとXとを結合する2価の連結基、または単結合である。Xは、前記第1の電極と化学結合あるいは水素結合が可能な基である。
本発明の他の態様は、光電変換素子である。当該光電変換素子は、
第1の電極、正孔輸送層、光電変換層、電子輸送層、及び第2の電極が、この順序で積層され、
前記光電変換層が、ペロブスカイト化合物を含み、
前記正孔輸送層が、下記化学式(I)で表される化合物および下記化学式(II)で表される化合物を含み、下記条件(a)または条件(b)のうち少なくとも一方を満たす。
Ar-(L-X)n...(I)
前記化学式(I)において、Arは、芳香環を含む構造であり、前記芳香環を構成する原子中に窒素原子を含み、Arは、-L-X以外の置換基を有していてもよい。nは1以上の整数であり、nが2以上の場合は、-L-Xで表される構造は、互いに同一であっても異なっていてもよい。Lは、ArとXとを結合する2価の連結基、または単結合である。Xは、前記第1の電極と化学結合あるいは水素結合が可能な基である。
-L-X...(II)
は、アルコキシ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ジヒドロキシホスホリル基、ジアルキルホスホリル基、ヒドロキシスルホニル基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、モノアリールアミノ基、ジアリールアミノ基、モノアルキルアミノカルボニル基、ジアルキルアミノカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノカルボニル基、アミノカルボニルアミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、アルキルスルホニルアミノ基、アミノスルホニル基、窒素含有ヘテロ環基からなる群より選ばれる置換基または構造を1つ以上含む原子団である。LはAとXを結合する2価の連結基、または単結合である。Xは前記第1の電極と化学結合あるいは水素結合が可能な基である。
条件(a):化学式(I)で表される化合物におけるArが前記芳香環を構成する原子中に窒素原子を含み、かつ、化学式(I)で表される化合物の少なくとも一部のArにおいて、前記芳香環を構成する窒素原子とアニオンとから塩が形成されている。
条件(b):化学式(II)で表される化合物におけるAが窒素原子を含み、かつ、化学式(II)で表される化合物の少なくとも一部のAにおいて、窒素原子とアニオンとから塩が形成されている。
上記態様の光電変換素子において、前記化学式(I)で表される化合物に対する前記化学式(II)で表される化合物のモル比率が、1:100~1:1であってもよい。
また、前記化学式(I)におけるXが、それぞれ独立に、ジヒドロキシホスホリル基(-P=O(OH))、カルボキシ基(-COOH)、スルホ基(-SOH)、ボロン酸基(-B(OH))、又はトリハロゲン化シリル基(-SiX、ただしXはハロ基)、トリアルコキシシリル基(-Si(OR)、ただしRはアルキル基)からなる群より選ばれてもよい。
前記化学式(II)におけるXが、ジヒドロキシホスホリル基(-P=O(OH))、カルボキシ基(-COOH)、スルホ基(-SOH)、ボロン酸基(-B(OH))、トリハロゲン化シリル基(-SiX、ただしXはハロ基)、トリアルコキシシリル基(-Si(OR)、ただしRはアルキル基)、トリヒドロキシシリル基、ジアルキルホスホリル基からなる群より選ばれてもよい。
前記ペロブスカイト化合物が有機無機ペロブスカイト化合物であってもよい。
前記ペロブスカイト化合物が、スズまたは鉛の少なくとも一方を含んでもよい。
前記有機無機ペロブスカイト化合物が、スズまたは鉛の少なくとも一方を含んでもよい。
One aspect of the present invention is a photoelectric conversion element. The photoelectric conversion element includes:
a first electrode, a hole transport layer, a photoelectric conversion layer, an electron transport layer, and a second electrode are laminated in this order;
the photoelectric conversion layer contains a perovskite compound,
The hole transport layer contains a compound represented by the following chemical formula (I), and in at least a part of Ar 1 in the compound represented by the following chemical formula (I), a salt is formed between a nitrogen atom constituting the aromatic ring and an anion.
Ar 1 -(L 1 -X 1 )n. . . (I)
In the chemical formula (I), Ar 1 is a structure containing an aromatic ring, and may contain a heteroatom among the atoms constituting the aromatic ring, and Ar 1 may have a substituent other than -L 1 -X 1. n is an integer of 1 or more, and when n is 2 or more, the structures represented by -L 1 -X 1 may be the same or different from each other. L 1 is a divalent linking group that bonds Ar 1 and X 1 , or a single bond. X 1 is a group that can form a chemical bond or a hydrogen bond with the first electrode.
Another aspect of the present invention is a photoelectric conversion element. The photoelectric conversion element includes:
a first electrode, a hole transport layer, a photoelectric conversion layer, an electron transport layer, and a second electrode are laminated in this order;
the photoelectric conversion layer contains a perovskite compound,
The hole transport layer contains a compound represented by the following chemical formula (I) and a compound represented by the following chemical formula (II), and satisfies at least one of the following conditions (a) and (b):
Ar 1 -(L 1 -X 1 )n. . . (I)
In the chemical formula (I), Ar 1 is a structure containing an aromatic ring, and the atoms constituting the aromatic ring contain a nitrogen atom, and Ar 1 may have a substituent other than -L 1 -X 1. n is an integer of 1 or more, and when n is 2 or more, the structures represented by -L 1 -X 1 may be the same or different from each other. L 1 is a divalent linking group that bonds Ar 1 and X 1 , or a single bond. X 1 is a group that can form a chemical bond or a hydrogen bond with the first electrode.
A 1 -L 2 -X 2 . . . (II)
A 1 is an atomic group containing one or more substituents or structures selected from the group consisting of an alkoxy group, a hydroxy group, a carboxy group, a dihydroxyphosphoryl group, a dialkylphosphoryl group, a hydroxysulfonyl group, an amino group, a monoalkylamino group, a dialkylamino group, a monoarylamino group, a diarylamino group, a monoalkylaminocarbonyl group, a dialkylaminocarbonyl group, an alkylcarbonyloxy group, an alkoxycarbonyl group, an aminocarbonyl group, an aminocarbonylamino group, an alkylcarbonylamino group, an alkylsulfonylamino group, an aminosulfonyl group, and a nitrogen-containing heterocyclic group. L 2 is a divalent linking group or a single bond that bonds A 1 and X 2. X 2 is a group capable of chemically bonding or hydrogen bonding with the first electrode.
Condition (a): Ar 1 in the compound represented by chemical formula (I) contains a nitrogen atom among atoms constituting the aromatic ring, and in at least a part of Ar 1 in the compound represented by chemical formula (I), the nitrogen atom constituting the aromatic ring and an anion form a salt.
Condition (b): A 1 in the compound represented by chemical formula (II) contains a nitrogen atom, and at least a part of A 1 in the compound represented by chemical formula (II) forms a salt from the nitrogen atom and an anion.
In the photoelectric conversion element of the above embodiment, the molar ratio of the compound represented by chemical formula (II) to the compound represented by chemical formula (I) may be 1:100 to 1:1.
Furthermore, each X 1 in the chemical formula (I) may be independently selected from the group consisting of a dihydroxyphosphoryl group (-P=O(OH) 2 ), a carboxy group (-COOH), a sulfo group (-SO 3 H), a boronic acid group (-B(OH) 2 ), a trihalogenated silyl group (-SiX 3 , where X is a halo group), and a trialkoxysilyl group (-Si(OR) 3 , where R is an alkyl group).
X2 in the chemical formula (II) may be selected from the group consisting of a dihydroxyphosphoryl group (-P=O(OH) 2 ), a carboxy group (-COOH), a sulfo group ( -SO3H ), a boronic acid group (-B(OH) 2 ), a trihalogenated silyl group ( -SiX3 , where X is a halo group), a trialkoxysilyl group (-Si(OR) 3 , where R is an alkyl group), a trihydroxysilyl group, and a dialkylphosphoryl group.
The perovskite compound may be an organic-inorganic perovskite compound.
The perovskite compound may contain at least one of tin and lead.
The organic-inorganic perovskite compound may contain at least one of tin and lead.

本発明によれば、正孔輸送層が優れた光電変換特性を示し、かつ均一なペロブスカイト層が形成されることによってサイズが大きくなっても特性の偏りが少ない光電変換素子を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a photoelectric conversion element in which the hole transport layer exhibits excellent photoelectric conversion characteristics, and in which a uniform perovskite layer is formed, resulting in little deviation in characteristics even when the size increases.

図1は、実施形態に係る光電変換素子の構成の一例を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a photoelectric conversion element according to an embodiment.

本発明について、例を挙げてさらに詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の説明により限定されない。なお、以下においては、実施形態に係る光電変換素子が太陽電池である場合について説明する。 The present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following description. In the following, the case where the photoelectric conversion element according to the embodiment is a solar cell will be described.

[光電変換素子]
図1は、実施形態に係る光電変換素子10の構成の一例を示す断面図である。なお、図1は、説明の便宜のため、適宜省略、誇張等をして模式的に描いている。図1に示すように、光電変換素子10は、支持体(基板、基材などとも言う)11上に、第1の電極12、正孔輸送層13、光電変換層14、電子輸送層15、及び第2の電極16が、この順序で積層された積層構造を有する。
以下、光電変換素子10の各構成について詳細に説明する。
[Photoelectric conversion element]
Fig. 1 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a photoelectric conversion element 10 according to an embodiment. For convenience of explanation, Fig. 1 is drawn in a schematic manner with appropriate omissions, exaggeration, etc. As shown in Fig. 1, the photoelectric conversion element 10 has a laminated structure in which a first electrode 12, a hole transport layer 13, a photoelectric conversion layer 14, an electron transport layer 15, and a second electrode 16 are laminated in this order on a support (also called a substrate, base material, etc.) 11.
Each component of the photoelectric conversion element 10 will be described in detail below.

[支持体]
支持体11は、特に限定されず、例えば、一般的な太陽電池等の光電変換素子に使用可能な基板を適宜用いてもよい。前記基板としては、例えば、ガラス、プラスチック板、プラスチック膜、無機結晶体等が挙げられる。また、これらの基板表面の一部又は全部の上に,金属膜,半導体膜,導電性膜及び絶縁性膜の少なくとも1種の膜が形成されている基板も、支持体11として好適に用いることができる。支持体11の大きさ、厚み等も特に限定されず、例えば、一般的な太陽電池等の光電変換素子と同様又はそれに準じてもよい。
[Support]
The support 11 is not particularly limited, and may be, for example, a substrate that can be used for a photoelectric conversion element such as a general solar cell. Examples of the substrate include glass, a plastic plate, a plastic film, and an inorganic crystal. In addition, a substrate having at least one film of a metal film, a semiconductor film, a conductive film, and an insulating film formed on a part or all of the surface of the substrate can also be suitably used as the support 11. The size, thickness, etc. of the support 11 are also not particularly limited, and may be the same as or equivalent to a photoelectric conversion element such as a general solar cell.

[第1の電極]
第1の電極12は、例えば、正孔輸送層13を支持するとともに、光電変換層14から正孔を取り出す機能を有する層である。また、第1の電極12は、例えば、カソード(正極)として働く層である。
[First electrode]
The first electrode 12 is, for example, a layer that supports the hole transport layer 13 and has a function of extracting holes from the photoelectric conversion layer 14. In addition, the first electrode 12 is, for example, a layer that functions as a cathode (positive electrode).

第1の電極12は、例えば、支持体11上に直接形成してもよい。第1の電極12は、例えば、導電体から形成された透明電極であってもよい。前記透明電極はとしては、特に限定されないが、例えば、スズドープ酸化インジウム(ITO)膜、不純物ドープの酸化インジウム(In2O3)膜、不純物ドープの酸化亜鉛(ZnO)膜、フッ素ドープ二酸化スズ(FTO)膜、これらの二種以上を積層して形成された積層膜、金、銀、銅、アルミニウム、タングステン、チタン、クロム、ニッケル、及びコバルトなどが挙げられる。これらは単独でも2種類以上の混合であっても、また、単層でも積層であっても構わない。また、これらの膜は、例えば拡散防止層として機能するものであってもよい。第1の電極12の厚みは特に制限されないが、例えば、シート抵抗が5~15Ω/□(単位面積当たり)となるように調整することが好ましい。第1の電極12の形成方法は特に限定されないが、例えば、形成する材料に応じ、公知の成膜方法により得ることができる。また、第1の電極12の形状も特に限定されないが、例えば、膜状であっても、メッシュ状のような格子状に形成されていても構わない。支持体11上に第1の電極12を形成する方法は特に限定されないが、例えば、公知の方法でもよく、例えば、真空蒸着やスパッタリング等の真空製膜が好ましい。また第1の電極12はパターニングされたものを用いてもよい。パターニング方法としては、という二限定されないが、例えば、レーザーやエッチング液に浸す方法、真空製膜時にマスクを用いてパターニングする方法等が挙げられ、本発明においては何れの方法であっても構わない。また、第1の電極12は、電気的抵抗値を下げる目的で、金属配線などを併用してもよい。前記金属配線(金属リード線)の材質としては、特に限定されないが、例えば、アルミニウム、銅、銀、金、白金、ニッケルなどが挙げられる。前記金属リード線は、例えば、蒸着、スパッタリング、圧着などで第1の基板に形成し、その上にITOやFTOの層を設ける、あるいはITOやFTOの上に設けることにより併用することが可能である。 The first electrode 12 may be formed directly on the support 11, for example. The first electrode 12 may be a transparent electrode formed from a conductor, for example. The transparent electrode is not particularly limited, but may be, for example, a tin-doped indium oxide (ITO) film, an impurity-doped indium oxide (In2O3) film, an impurity-doped zinc oxide (ZnO) film, a fluorine-doped tin dioxide (FTO) film, a laminate film formed by laminating two or more of these, gold, silver, copper, aluminum, tungsten, titanium, chromium, nickel, and cobalt. These may be used alone or in a mixture of two or more types, and may be a single layer or a laminate. These films may also function as, for example, a diffusion prevention layer. The thickness of the first electrode 12 is not particularly limited, but it is preferable to adjust the sheet resistance to, for example, 5 to 15 Ω/□ (per unit area). The method of forming the first electrode 12 is not particularly limited, but it can be obtained by a known film formation method depending on the material to be formed. The shape of the first electrode 12 is not particularly limited, but may be, for example, a film or a lattice such as a mesh. The method of forming the first electrode 12 on the support 11 is not particularly limited, but may be, for example, a known method, and vacuum film formation such as vacuum deposition or sputtering is preferable. The first electrode 12 may be patterned. The patterning method is not limited to, but may be, for example, a method of immersing in a laser or etching solution, or a method of patterning using a mask during vacuum film formation, and any method may be used in the present invention. The first electrode 12 may also be used in combination with metal wiring or the like for the purpose of reducing the electrical resistance value. The material of the metal wiring (metal lead wire) is not particularly limited, but may be, for example, aluminum, copper, silver, gold, platinum, nickel, etc. The metal lead wire can be used in combination by forming, for example, a first substrate by deposition, sputtering, pressure bonding, etc., and providing an ITO or FTO layer thereon, or by providing it on ITO or FTO.

[正孔輸送層]
(正孔輸送層の第1の態様)
正孔輸送層13の第1の態様において、正孔輸送層13は、下記化学式(I)で表される化合物を含み、下記化学式(I)で表される化合物の少なくとも一部のArにおいて、前記芳香環を構成する窒素原子とアニオンとから塩が形成されている。なお、より好ましい態様では、正孔輸送層13において、下記化学式(I)で表される化合物が第1の電極12と化学結合あるいは水素結合している。
なお、塩が形成されている少なくとも一部のArにおいて、芳香環を構成する窒素原子が複数存在する場合、それらの全てにおいてアニオンと塩を形成していてもよいし、一部のみでアニオンと塩を形成していてもよい。
Ar-(L-X)n...(I)
正孔輸送層が第1の態様である場合、前記化学式(I)において、Arは、芳香環を含む構造であり、前記芳香環を構成する原子中に窒素原子を含み、Arは、-L-X以外の置換基を有していてもよい。nは1以上の整数であり、nが2以上の場合は、-L-Xで表される構造は、互いに同一であっても異なっていてもよい。Lは、ArとXとを結合する2価の連結基、または単結合である。Xは、前記第1の電極と化学結合あるいは水素結合が可能な基である。
[Hole transport layer]
(First embodiment of the hole transport layer)
In a first embodiment of the hole transport layer 13, the hole transport layer 13 contains a compound represented by the following chemical formula (I), and in at least a part of Ar 1 of the compound represented by the following chemical formula (I), a salt is formed between a nitrogen atom constituting the aromatic ring and an anion. In a more preferred embodiment, in the hole transport layer 13, the compound represented by the following chemical formula (I) is chemically bonded or hydrogen bonded to the first electrode 12.
In addition, in at least a part of Ar 1 in which a salt is formed, when there are multiple nitrogen atoms constituting an aromatic ring, all of the nitrogen atoms may form salts with anions, or only a part of them may form salts with anions.
Ar 1 -(L 1 -X 1 )n. . . (I)
When the hole transport layer is the first embodiment, in the chemical formula (I), Ar 1 is a structure containing an aromatic ring, and the atoms constituting the aromatic ring contain a nitrogen atom, and Ar 1 may have a substituent other than -L 1 -X 1. n is an integer of 1 or more, and when n is 2 or more, the structures represented by -L 1 -X 1 may be the same or different from each other. L 1 is a divalent linking group that bonds Ar 1 and X 1 , or a single bond. X 1 is a group that can form a chemical bond or a hydrogen bond with the first electrode.

(化学式(I)で表される化合物)
化学式(I)において、Xはそれぞれ独立に、ジヒドロキシホスホリル基(-P=O(OH))、カルボキシ基(-COOH)、スルホ基(-SOH)、ボロン酸基(-B(OH))、トリハロゲン化シリル基(-SiX、ただしXはハロ基)、トリアルコキシシリル基(-Si(OR)、ただしRはアルキル基)、トリヒドロキシシリル基、ジアルキルホスホリル基からなる群より選ばれる。
(Compound represented by chemical formula (I))
In chemical formula (I), each X1 is independently selected from the group consisting of a dihydroxyphosphoryl group (-P=O(OH) 2 ), a carboxyl group (-COOH), a sulfo group ( -SO3H ), a boronic acid group (-B(OH) 2 ), a trihalogenated silyl group ( -SiX3 , where X is a halo group), a trialkoxysilyl group (-Si(OR) 3 , where R is an alkyl group), a trihydroxysilyl group, and a dialkylphosphoryl group.

正孔輸送層が第1の態様である場合、化学式(I)において、Arは、具体的には、例えば、芳香環基、複数の芳香環基が単結合で結合してなる基、及び1以上の芳香環基が芳香族性を有さない環に縮環してなる基のいずれかであって、これらの基に含まれる1以上の芳香環基のうちの少なくとも1つが窒素原子を(好ましくは1~5個)含むものである基が好ましい。 In the case where the hole transport layer is the first embodiment, in chemical formula (I), Ar 1 is specifically, for example, any one of an aromatic ring group, a group in which a plurality of aromatic ring groups are bonded by single bonds, and a group in which one or more aromatic ring groups are condensed with a ring having no aromaticity, and at least one of the one or more aromatic ring groups contained in these groups contains a nitrogen atom (preferably 1 to 5 atoms).

上記芳香環基、上記複数の芳香環基が単結合で結合してなる基、及び上記1以上の芳香環基が芳香族性を有さない環に縮環してなる基における、各芳香環基は、それぞれ独立に、単環でも多環(例えば2~14環)でもよく、1以上(例えば1~10)のヘテロ原子(窒素原子、硫黄原子、及び/又は酸素原子等)を有していてもよい。上記芳香環基の環員原子数は、5~40が好ましい。
上記芳香環基としては、例えば、ベンゼン環基、ピロール環基、フラン環基、チオフェン環基、及び、これらから選択される2以上(例えば2~14)が縮環してなる基が挙げられる。
ただし、Arが、芳香環基そのものである場合、当該芳香環基は、窒素原子を有する芳香環基である。
窒素原子を有する芳香環基は、単環でも多環(例えば2~14環)でもよく、1以上(例えば1~10)の窒素原子を有し、窒素原子以外のヘテロ原子(硫黄原子、及び/又は酸素原子等)を1以上(例えば1~10)有していてもよく、環員原子数は、5~40が好ましい。なお、芳香環基が多環の場合、複数の環のうちの少なくとも1つにおいて環員原子として窒素原子が存在していれば、当該多環は窒素原子を有する芳香環基に該当する。
In the aromatic ring group, the group in which a plurality of aromatic ring groups are bonded to each other by single bonds, and the group in which one or more aromatic ring groups are condensed to a ring having no aromaticity, each aromatic ring group may be independently a monocyclic or polycyclic (e.g., 2 to 14 rings) and may have one or more (e.g., 1 to 10) heteroatoms (such as nitrogen atoms, sulfur atoms, and/or oxygen atoms). The number of ring atoms in the aromatic ring group is preferably 5 to 40.
Examples of the aromatic ring group include a benzene ring group, a pyrrole ring group, a furan ring group, a thiophene ring group, and a group formed by condensing two or more (eg, 2 to 14) rings selected from these.
However, when Ar 1 is an aromatic ring group itself, the aromatic ring group is an aromatic ring group having a nitrogen atom.
The aromatic ring group having a nitrogen atom may be a monocyclic ring or a polycyclic ring (e.g., 2 to 14 rings), has one or more (e.g., 1 to 10) nitrogen atoms, and may have one or more (e.g., 1 to 10) heteroatoms other than nitrogen atoms (such as sulfur atoms and/or oxygen atoms), and the number of ring atoms is preferably 5 to 40. When the aromatic ring group is a polycyclic ring, if a nitrogen atom is present as a ring member atom in at least one of the multiple rings, the polycyclic ring corresponds to an aromatic ring group having a nitrogen atom.

上記複数の芳香環基が単結合で結合してなる基を構成する芳香環基において単結合で結合する芳香環基の数は、例えば、2~6が好ましい。これらの芳香環基のうちの少なくとも1つ(例えば1~6)は、上述の窒素原子を有する芳香環基である。 In the aromatic ring group constituting the group in which the above-mentioned multiple aromatic ring groups are bonded by single bonds, the number of aromatic ring groups bonded by single bonds is preferably, for example, 2 to 6. At least one of these aromatic ring groups (for example, 1 to 6) is the above-mentioned aromatic ring group having a nitrogen atom.

上記1以上の芳香環基が芳香族性を有さない環に縮環してなる基のうち、芳香族性を有さない環に縮環する芳香環基の数は、例えば、2~6が好ましい。上記縮環する芳香環基の数が1の場合、当該芳香環基は上述の窒素原子を有する芳香環基である。上記縮環する芳香環基の数が2以上の場合、これらの芳香環基のうちの少なくとも1つ(例えば1~6)は、上述の窒素原子を有する芳香環基である。
上記1以上の芳香環基が芳香族性を有さない環に縮環してなる基に、芳香族性を有さない環は、1つのみ存在していても複数存在していてもよい。
上記1以上の芳香環基が芳香族性を有さない環に縮環してなる基のうち、芳香族性を有さない環は、それぞれ独立に、単環でも多環(例えば2~14環)でもよく、1以上(例えば1~10)のヘテロ原子(窒素原子、硫黄原子、及び/又は酸素原子等)を有していてもよい。
上記1以上の芳香環基が芳香族性を有さない環に縮環してなる基の具体例としては、フェノチアジン環基、及び1,2:3,4:5,6:7,8-テトラキス[イミノ(1,2-フェニレン)]シクロオクタテトラエン環基が挙げられる。
In the group in which one or more aromatic ring groups are condensed to a ring having no aromaticity, the number of aromatic ring groups condensed to the ring having no aromaticity is, for example, preferably 2 to 6. When the number of the condensed aromatic ring groups is 1, the aromatic ring group is the above-mentioned aromatic ring group having a nitrogen atom. When the number of the condensed aromatic ring groups is 2 or more, at least one of these aromatic ring groups (for example, 1 to 6) is the above-mentioned aromatic ring group having a nitrogen atom.
The group in which one or more aromatic ring groups are condensed with a ring having no aromaticity may have only one ring having no aromaticity or may have a plurality of rings having no aromaticity.
In the group in which one or more aromatic ring groups are condensed with a ring having no aromaticity, the ring having no aromaticity may be independently a monocyclic ring or a polycyclic ring (e.g., 2 to 14 rings) and may have one or more (e.g., 1 to 10) heteroatoms (such as a nitrogen atom, a sulfur atom, and/or an oxygen atom).
Specific examples of the group in which one or more aromatic ring groups are condensed with a ring having no aromaticity include a phenothiazine ring group and a 1,2:3,4:5,6:7,8-tetrakis[imino(1,2-phenylene)]cyclooctatetraene ring group.

正孔輸送層が第1の態様である場合、化学式(I)において、2価の連結基であるLは、例えば、*1-アルキレン基-*2、*1-アルキレン基-芳香環基-*2が挙げられる。ここで、*1はAr側の結合位置を表し、*2はX側の結合位置を表す。上記アルキレン基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、炭素数は1~6が好ましい。上記芳香環基は、例えばArがなり得る芳香環基として上述したものと同様の芳香環基が挙げられる。上記アルキレン基及び上記芳香環基は、更に置換基を有していてもよい。 When the hole transport layer is the first embodiment, in the chemical formula (I), the divalent linking group L 1 may be, for example, *1-alkylene group-*2 or *1-alkylene group-aromatic ring group-*2. Here, *1 represents the bonding position on the Ar 1 side, and *2 represents the bonding position on the X 1 side. The alkylene group may be linear or branched, and preferably has 1 to 6 carbon atoms. Examples of the aromatic ring group include the same aromatic ring groups as those mentioned above as the aromatic ring group that Ar 1 may be. The alkylene group and the aromatic ring group may further have a substituent.

正孔輸送層が第1の態様である場合、上記化学式(I)で表される化合物の少なくとも一部のArにおいて、芳香環を構成する窒素原子とアニオンとから塩が形成される場合、塩は、酸付加塩でもよいが、塩基付加塩でもよい。さらに、前記酸付加塩を形成する酸は無機酸でも有機酸でもよく、前記塩基付加塩を形成する塩基は無機塩基でも有機塩基でもよい。前記無機酸としては、特に限定されないが、例えば、硫酸、リン酸、フッ化水素酸、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、次亜フッ素酸、次亜塩素酸、次亜臭素酸、次亜ヨウ素酸、亜フッ素酸、亜塩素酸、亜臭素酸、亜ヨウ素酸、フッ素酸、塩素酸、臭素酸、ヨウ素酸、過フッ素酸、過塩素酸、過臭素酸、および過ヨウ素酸等があげられる。前記有機酸も特に限定されないが、例えば、p-トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、シュウ酸、p-ブロモベンゼンスルホン酸、炭酸、コハク酸、クエン酸、安息香酸および酢酸等があげられる。前記無機塩基としては、特に限定されないが、例えば、水酸化アンモニウム、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、炭酸塩および炭酸水素塩等があげられ、より具体的には、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、水酸化カルシウムおよび炭酸カルシウム等があげられる。前記有機塩基も特に限定されないが、例えば、エタノールアミン、トリエチルアミンおよびトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン等があげられる。これらの塩の製造方法も特に限定されず、例えば、上記化学式(I)で表される化合物に、上述した酸や塩基を公知の方法により適宜付加させる等の方法で製造することができる。 When the hole transport layer is the first embodiment, in at least a part of Ar 1 of the compound represented by the above chemical formula (I), when a salt is formed from a nitrogen atom constituting an aromatic ring and an anion, the salt may be an acid addition salt or a base addition salt. Furthermore, the acid forming the acid addition salt may be an inorganic acid or an organic acid, and the base forming the base addition salt may be an inorganic base or an organic base. The inorganic acid is not particularly limited, but examples thereof include sulfuric acid, phosphoric acid, hydrofluoric acid, hydrochloric acid, hydrobromic acid, hydroiodic acid, hypofluorous acid, hypochlorous acid, hypobromous acid, hypoiodous acid, fluorous acid, chlorous acid, bromous acid, iodous acid, fluorine acid, chlorine acid, bromine acid, iodic acid, perfluorine acid, perchloric acid, perbromine acid, and periodic acid. The organic acid is not particularly limited, and examples thereof include p-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, oxalic acid, p-bromobenzenesulfonic acid, carbonic acid, succinic acid, citric acid, benzoic acid, and acetic acid. The inorganic base is not particularly limited, and examples thereof include ammonium hydroxide, alkali metal hydroxides, alkaline earth metal hydroxides, carbonates, and hydrogen carbonates, and more specifically, examples thereof include sodium hydroxide, potassium hydroxide, potassium carbonate, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, calcium hydroxide, and calcium carbonate. The organic base is also not particularly limited, and examples thereof include ethanolamine, triethylamine, and tris(hydroxymethyl)aminomethane. The method for producing these salts is also not particularly limited, and for example, they can be produced by a method in which the above-mentioned acid or base is appropriately added to the compound represented by the above chemical formula (I) by a known method.

正孔輸送層が第1の態様である場合に、化学式(I)で表される化合物の少なくとも一部のArにおいて、芳香環を構成する窒素原子と塩を形成するアニオンの例としては、OH,O 、SO 2-、PO 3-、F、Cl、Br、I、CN、FO、ClO、BrO、IO、ClO 、BrO 、IO 、ClO 、BrO 、IO 、ClO 、BrO 、IO 、HIO 、HIO 2-、HIO 3-、HCO 、CO 2-、p-トルエンスルホン酸アニオン、メタンスルホン酸アニオン、シュウ酸アニオン、p-ブロモベンゼンスルホン酸アニオン、コハク酸アニオン、クエン酸アニオン、安息香酸アニオン、及び酢酸アニオンが挙げられる。
また、アニオンは、RCOO、RSO 、ROPO(OH)O、RPO(OH)O、ROSO 、L(-COOで表されるアニオンであってもよい。
上記においてRは、それぞれ独立に水素原子又は有機基を表す。有機基としては炭素数1~14が好ましい。
上記においてnは、2以上の整数を表し、2~6が好ましい。
上記においてLは、n価の連結基を表し、nが2の場合は単結合であってもよい。n価の連結基は炭素数1~10が好ましい。
アニオンの価数に制限はなく、例えば1~6である。
In the case where the hole transport layer is the first embodiment, examples of anions that form a salt with a nitrogen atom constituting an aromatic ring in at least a part of Ar 1 of the compound represented by chemical formula (I) include OH - , O 2 - , SO 4 2- , PO 4 3- , F - , Cl - , Br - , I - , CN - , FO - , ClO - , BrO - , IO - , ClO 2 - , BrO 2 - , IO 2 - , ClO 3 - , BrO 3 - , IO 3 - , ClO 4 - , BrO 4 - , IO 4 - , H 4 IO 6 - , H 3 IO 6 2- , H 2 IO 6 3- , HCO 3 - , CO 3 2- , p-toluenesulfonate anion, methanesulfonate anion, oxalate anion, p-bromobenzenesulfonate anion, succinate anion, citrate anion, benzoate anion, and acetate anion.
The anion may also be an anion represented by RCOO - , RSO 3 - , ROPO(OH)O - , RPO(OH)O - , ROSO 3 - , or L(-COO - ) n .
In the above, R each independently represents a hydrogen atom or an organic group, preferably having 1 to 14 carbon atoms.
In the above, n represents an integer of 2 or more, and preferably 2 to 6.
In the above, L represents an n-valent linking group, which may be a single bond when n is 2. The n-valent linking group preferably has 1 to 10 carbon atoms.
The valence of the anion is not limited and may be, for example, 1 to 6.

化学式(I)で表される化合物およびその塩は、例えば、第1の電極12上に単分子層として形成されていてもよい。
正孔輸送層が第1の態様である場合、正孔輸送層13において、化学式(I)で表される化合物(ただし、上述した塩の形態を含む)の含有量は、正孔輸送層13の質量に対して、20~100質量%が好ましく、60~100質量%がより好ましく、99~100質量%がさらに好ましい。
The compound represented by formula (I) and its salt may be formed, for example, as a monolayer on the first electrode 12 .
When the hole transport layer is the first aspect, the content of the compound represented by chemical formula (I) (including the above-mentioned salt form) in the hole transport layer 13 is preferably 20 to 100 mass %, more preferably 60 to 100 mass %, and even more preferably 99 to 100 mass %, relative to the mass of the hole transport layer 13.

(正孔輸送層の第2の態様)
正孔輸送層13の第2の態様において、正孔輸送層13は、下記化学式(I)で表される化合物および下記化学式(II)で表される化合物を含み、下記条件(a)または条件(b)のうち少なくとも一方を満たす。なお、より好ましい態様では、正孔輸送層13において、下記化学式(I)で表される化合物および下記化学式(II)で表される化合物が前記第1の電極と化学結合あるいは水素結合している。
Ar-(L-X)n...(I)
正孔輸送層が第2の態様である場合、前記化学式(I)において、Arは、芳香環を含む構造であり、前記芳香環を構成する原子中にヘテロ原子を含んでいてもよく、Arは、-L-X以外の置換基を有していてもよい。nは1以上の整数であり、nが2以上の場合は、-L-Xで表される構造は、互いに同一であっても異なっていてもよい。Lは、ArとXとを結合する2価の連結基、または単結合である。Xは、前記第1の電極と化学結合あるいは水素結合が可能な基である。
-L-X...(II)
は、アルコキシ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ジヒドロキシホスホリル基、ジアルキルホスホリル基、ヒドロキシスルホニル基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、モノアリールアミノ基、ジアリールアミノ基、モノアルキルアミノカルボニル基、ジアルキルアミノカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノカルボニル基、アミノカルボニルアミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、アルキルスルホニルアミノ基、アミノスルホニル基、窒素含有ヘテロ環基からなる群より選ばれる置換基または構造を1つ以上含む原子団である。LはAとXを結合する2価の連結基、または単結合である。Xは前記第1の電極と化学結合あるいは水素結合が可能な基である。
条件(a):化学式(I)で表される化合物におけるArが前記芳香環を構成する原子中に窒素原子を含み、かつ、化学式(I)で表される化合物の少なくとも一部のArにおいて、前記芳香環を構成する窒素原子とアニオンとから塩が形成されている。
なお、塩が形成されている少なくとも一部のArにおいて、芳香環を構成する窒素原子が複数存在する場合、それらの全てにおいてアニオンと塩を形成していてもよいし、一部のみでアニオンと塩を形成していてもよい。
条件(b):化学式(II)で表される化合物におけるAが窒素原子を含み、かつ、化学式(II)で表される化合物の少なくとも一部のAにおいて、窒素原子とアニオンとから塩が形成されている。
なお、塩が形成されている少なくとも一部のAにおいて、窒素原子が複数存在する場合、それらの全てにおいてアニオンと塩を形成していてもよいし、一部のみでアニオンと塩を形成していてもよい。
(Second embodiment of the hole transport layer)
In a second embodiment of the hole transport layer 13, the hole transport layer 13 contains a compound represented by the following chemical formula (I) and a compound represented by the following chemical formula (II), and satisfies at least one of the following conditions (a) and (b): In a more preferred embodiment, in the hole transport layer 13, the compound represented by the following chemical formula (I) and the compound represented by the following chemical formula (II) are chemically bonded or hydrogen bonded to the first electrode.
Ar 1 -(L 1 -X 1 )n. . . (I)
When the hole transport layer is the second embodiment, in the chemical formula (I), Ar 1 is a structure containing an aromatic ring, and the atoms constituting the aromatic ring may contain a heteroatom, and Ar 1 may have a substituent other than -L 1 -X 1. n is an integer of 1 or more, and when n is 2 or more, the structures represented by -L 1 -X 1 may be the same or different from each other. L 1 is a divalent linking group that bonds Ar 1 and X 1 , or a single bond. X 1 is a group that can form a chemical bond or a hydrogen bond with the first electrode.
A 1 -L 2 -X 2 . . . (II)
A 1 is an atomic group containing one or more substituents or structures selected from the group consisting of an alkoxy group, a hydroxy group, a carboxy group, a dihydroxyphosphoryl group, a dialkylphosphoryl group, a hydroxysulfonyl group, an amino group, a monoalkylamino group, a dialkylamino group, a monoarylamino group, a diarylamino group, a monoalkylaminocarbonyl group, a dialkylaminocarbonyl group, an alkylcarbonyloxy group, an alkoxycarbonyl group, an aminocarbonyl group, an aminocarbonylamino group, an alkylcarbonylamino group, an alkylsulfonylamino group, an aminosulfonyl group, and a nitrogen-containing heterocyclic group. L 2 is a divalent linking group or a single bond that bonds A 1 and X 2. X 2 is a group capable of chemically bonding or hydrogen bonding with the first electrode.
Condition (a): Ar 1 in the compound represented by chemical formula (I) contains a nitrogen atom among atoms constituting the aromatic ring, and in at least a part of Ar 1 in the compound represented by chemical formula (I), the nitrogen atom constituting the aromatic ring and an anion form a salt.
In addition, in at least a part of Ar 1 in which a salt is formed, when there are multiple nitrogen atoms constituting an aromatic ring, all of the nitrogen atoms may form salts with anions, or only some of them may form salts with anions.
Condition (b): A 1 in the compound represented by chemical formula (II) contains a nitrogen atom, and at least a part of A 1 in the compound represented by chemical formula (II) forms a salt from the nitrogen atom and an anion.
In addition, in at least a part of A 1 in which a salt has been formed, when there are a plurality of nitrogen atoms, all of the nitrogen atoms may form salts with anions, or only a part of the nitrogen atoms may form salts with anions.

(化学式(I)で表される化合物)
・条件(a)を満たす場合
光電変換素子が条件(a)を満たす場合は、化学式(I)で表される化合物は、正孔輸送層の第1の態様で説明した化学式(I)で表される化合物と同様であり、説明を省略する。
条件(a)を満たす場合に化学式(I)で表される化合物の少なくとも一部のArにおいて、芳香環を構成する窒素原子とアニオンとから塩を形成される態様についても、正孔輸送層の第1の態様で説明した化学式(I)で表される化合物が少なくとも一部のArにおいて、芳香環を構成する窒素原子とアニオンとから塩が形成される態様と同様であり、説明を省略する。塩を形成するために使用可能な酸、塩基、及びアニオンについても同様であり、説明を省略する。
(Compound represented by formula (I))
When the photoelectric conversion element satisfies the condition (a), the compound represented by chemical formula (I) is the same as the compound represented by chemical formula (I) described in the first embodiment of the hole transport layer, and therefore further description is omitted.
When condition (a) is satisfied, the aspect in which at least a part of Ar 1 in the compound represented by chemical formula (I) forms a salt with a nitrogen atom constituting an aromatic ring and an anion is similar to the aspect in which at least a part of Ar 1 in the compound represented by chemical formula (I) described in the first aspect of the hole transport layer forms a salt with a nitrogen atom constituting an aromatic ring and an anion, and therefore a description thereof will be omitted. The same applies to acids, bases, and anions that can be used to form salts, and therefore a description thereof will be omitted.

・条件(a)を満たさない場合
光電変換素子が条件(a)を満たさない場合、化学式(I)で表される化合物は、Arに相当する構造(芳香環を含む構造)が、芳香環を構成する原子中に窒素原子を含まない形態でも、含む形態でもよい。また、Arに相当する構造(芳香環を含む構造)が、芳香環を構成する原子中に窒素原子を含む場合であっても、いずれのArにおいても芳香環を構成する窒素原子とアニオンとから塩が形成されていないのであれば、条件(a)を満たさない。
光電変換素子が条件(a)を満たさない場合、化学式(I)において、Arは、具体的には、例えば、芳香環基、複数の芳香環基が単結合で結合してなる基、及び1以上の芳香環基が芳香族性を有さない環に縮環してなる基が好ましい。
When the photoelectric conversion element does not satisfy the condition (a), the compound represented by the chemical formula (I) may be in a form in which the structure corresponding to Ar 1 (structure containing an aromatic ring) does not contain a nitrogen atom in the atoms constituting the aromatic ring, or may be in a form in which the structure corresponding to Ar 1 (structure containing an aromatic ring) does not contain a nitrogen atom in the atoms constituting the aromatic ring. Even if the structure corresponding to Ar 1 (structure containing an aromatic ring) contains a nitrogen atom in the atoms constituting the aromatic ring, if no salt is formed between the nitrogen atom constituting the aromatic ring and an anion in any of the Ar 1 , the condition (a) is not satisfied.
In the case where the photoelectric conversion element does not satisfy the condition (a), specifically, in the chemical formula (I), Ar 1 is preferably, for example, an aromatic ring group, a group in which a plurality of aromatic ring groups are bonded to each other through single bonds, or a group in which one or more aromatic ring groups are condensed with a ring having no aromaticity.

上記芳香環基は、単環でも多環(例えば2~14環)でもよく、1以上(例えば1~10)のヘテロ原子(窒素原子、硫黄原子、及び/又は酸素原子等)を有していてもよい。上記芳香環基の環員原子数は、5~40が好ましい。
上記芳香環基としては、例えば、ベンゼン環基、ピロール環基、フラン環基、チオフェン環基、及び、これらから選択される2以上(例えば2~14)が縮環してなる基が挙げられる。
The aromatic ring group may be a monocyclic or polycyclic (e.g., 2 to 14 rings) group and may have one or more (e.g., 1 to 10) heteroatoms (such as nitrogen atoms, sulfur atoms, and/or oxygen atoms). The number of ring atoms in the aromatic ring group is preferably 5 to 40.
Examples of the aromatic ring group include a benzene ring group, a pyrrole ring group, a furan ring group, a thiophene ring group, and a group formed by condensing two or more (eg, 2 to 14) rings selected from these.

上記複数の芳香環基が単結合で結合してなる基を構成する芳香環基は、例えば、上述した芳香環基が挙げられる。単結合で結合する芳香環基の数は、例えば、2~6が好ましい。
上記複数の芳香環基が単結合で結合してなる基の具体例としては、ビフェニル環基、ビチオフェン環基が挙げられる。
Examples of the aromatic ring group constituting the group formed by bonding a plurality of aromatic ring groups with single bonds include the aromatic ring groups described above. The number of aromatic ring groups bonded with single bonds is preferably 2 to 6, for example.
Specific examples of the group in which a plurality of aromatic ring groups are bonded together through single bonds include a biphenyl ring group and a bithiophene ring group.

上記1以上の芳香環基が芳香族性を有さない環に縮環してなる基を構成する芳香環基は、例えば、上述した芳香環基が挙げられる。
上記1以上の芳香環基が芳香族性を有さない環に縮環してなる基のうち、芳香族性を有さない環に縮環する芳香環基の数は、例えば、2~6が好ましい。
上記1以上の芳香環基が芳香族性を有さない環に縮環してなる基に、芳香族性を有さない環は、1つのみ存在していても複数存在していてもよい。
上記1以上の芳香環基が芳香族性を有さない環に縮環してなる基のうち、芳香族性を有さない環は、それぞれ独立に、単環でも多環(例えば2~14環)でもよく、1以上(例えば1~10)のヘテロ原子(窒素原子、硫黄原子、及び/又は酸素原子等)を有していてもよい。
上記1以上の芳香環基が芳香族性を有さない環に縮環してなる基の具体例としては、フェノチアジン環基、及び1,2:3,4:5,6:7,8-テトラキス[イミノ(1,2-フェニレン)]シクロオクタテトラエン環基が挙げられる。
Examples of the aromatic ring group constituting the group in which one or more aromatic ring groups are condensed with a ring having no aromaticity include the aromatic ring groups described above.
Of the above-mentioned groups in which one or more aromatic ring groups are condensed to a ring having no aromaticity, the number of aromatic ring groups condensed to the ring having no aromaticity is preferably 2 to 6, for example.
The group in which one or more aromatic ring groups are condensed with a ring having no aromaticity may have only one ring having no aromaticity or may have a plurality of rings having no aromaticity.
In the group in which one or more aromatic ring groups are condensed with a ring having no aromaticity, the ring having no aromaticity may be independently a monocyclic ring or a polycyclic ring (e.g., 2 to 14 rings) and may have one or more (e.g., 1 to 10) heteroatoms (such as a nitrogen atom, a sulfur atom, and/or an oxygen atom).
Specific examples of the group in which one or more aromatic ring groups are condensed with a ring having no aromaticity include a phenothiazine ring group and a 1,2:3,4:5,6:7,8-tetrakis[imino(1,2-phenylene)]cyclooctatetraene ring group.

光電変換素子が条件(a)を満たさない場合の化学式(I)は、Arの要件以外については正孔輸送層の第1の態様で説明した化学式(I)と同様であり、その他の説明を省略する。
光電変換素子が条件(a)を満たさない場合の化学式(I)で表される化合物も、可能である場合、アニオンと塩を形成していてもよく、塩は、酸付加塩でもよいが、塩基付加塩でもよい。前記酸付加塩を形成する酸、及び前記塩基付加塩を形成する塩基については、正孔輸送層が第1の態様である場合に化学式(I)で表される化合物の少なくとも一部のArにおいて、芳香環を構成する窒素原子とアニオンとから塩が形成される場合について説明した酸及び塩基と同様であり、説明を省略する。塩を形成するために使用可能なアニオンについても同様であり、説明を省略する。
Chemical formula (I) in the case where the photoelectric conversion element does not satisfy condition (a) is the same as chemical formula (I) described in the first embodiment of the hole transport layer except for the requirement of Ar 1 , and other description will be omitted.
The compound represented by chemical formula (I) in the case where the photoelectric conversion element does not satisfy the condition (a) may also form a salt with an anion if possible, and the salt may be an acid addition salt or a base addition salt. The acid that forms the acid addition salt and the base that forms the base addition salt are the same as the acid and base described in the case where a salt is formed from a nitrogen atom constituting an aromatic ring and an anion in at least a part of Ar 1 of the compound represented by chemical formula (I) in the case where the hole transport layer is the first embodiment, and the description is omitted. The same applies to the anion that can be used to form a salt, and the description is omitted.

正孔輸送層の第1又は第2の態様で使用可能な化学式(I)で表される化合物の具体例として、以下の構造の化合物(A-01)~(A-30)が挙げられる。なお、以下において、化学式(I)で表される化合物が化合物(A-01)~(A-06)である場合は、条件(a)を満たさない。
Specific examples of the compound represented by chemical formula (I) that can be used in the first or second aspect of the hole transport layer include compounds (A-01) to (A-30) having the following structures. Note that in the following, when the compound represented by chemical formula (I) is any of compounds (A-01) to (A-06), condition (a) is not satisfied.

化学式(I)で表される化合物において、芳香環を構成する窒素原子とアニオンとから塩が形成されている場合として、以下の構造の化合物(A-06a)~(A-30a)が挙げられる。なお、化合物(A-06a)~(A-30a)において、「AN」はアニオンを表す。アニオン(AN)としては、例えば、正孔輸送層が第1の態様である場合に化学式(I)で表される化合物と塩を形成するアニオンの例としては挙げたアニオンのうちの1価のアニオンが挙げられる。
In the compound represented by chemical formula (I), examples of the case where a salt is formed between a nitrogen atom constituting an aromatic ring and an anion include compounds (A-06a) to (A-30a) having the following structure. In the compounds (A-06a) to (A-30a), "AN - " represents an anion. As the anion (AN - ), for example, a monovalent anion among the anions listed as examples of anions that form a salt with the compound represented by chemical formula (I) when the hole transport layer is of the first embodiment can be mentioned.

化学式(I)で表される化合物およびその塩は、例えば、第1の電極12上に単分子層として形成されていてもよい。 The compound represented by chemical formula (I) and its salt may be formed, for example, as a monolayer on the first electrode 12.

(化学式(II)で表される化合物)
正孔輸送層が第2の態様である場合、本実施形態に係る光電変換素子10を構成する正孔輸送層13では、上述の化学式(I)で表される化合物に加えて、上述の化学式(II)で表される化合物が共吸着剤として併用されている。
化学式(II)で表される化合物において、Aが、親水性の機能を有することにより、正孔輸送層13の上に塗布形成されるペロブスカイト溶液に対する濡れ性が改良される。ペロブスカイト溶液に対する濡れ性が改良されることにより、ペロブスカイト層の膜厚を均一に塗布することができるため、特に大面積塗布の際にバラツキが少なくなる効果が奏されると考えられる。
(Compound represented by chemical formula (II))
When the hole transport layer is of the second aspect, in the hole transport layer 13 constituting the photoelectric conversion element 10 according to this embodiment, in addition to the compound represented by the above-mentioned chemical formula (I), the compound represented by the above-mentioned chemical formula (II) is used in combination as a co-adsorbent.
In the compound represented by chemical formula (II), A1 has a hydrophilic function, which improves wettability with respect to the perovskite solution that is applied and formed on the hole transport layer 13. It is considered that the improved wettability with respect to the perovskite solution allows the perovskite layer to be applied with a uniform thickness, which reduces variation in thickness, particularly when applying over a large area.

化学式(II)において、Aは、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、モノアリールアミノ基、ジアリールアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、アルキルスルホニルアミノ基などの有機アミノ基、アルコキシ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ジヒドロキシホスホリル基、ジアルキルホスホリル基、ヒドロキシスルホニル基、アミノ基、モノアルキルアミノカルボニル基、ジアルキルアミノカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノカルボニル基、アミノスルホニル基、窒素含有ヘテロ環基(芳香族性を有していても有していなくてもよく、単環でも多環でもよく、環員原子数は5~15が好ましく、環員原子中の窒素原子の数は1~5が好ましく、窒素原子以外のヘテロ原子を(好ましくは1~3個)有していてもよい。例えばピリジン環基、キノリン環基、アジリジン環基、アゼチジン環基、ピロリジン環基、イミダゾリジン環基、イミダゾリジン-2-オン環基、2,3-ジヒドロ-1H-ピロール環基、ピロール環基、ピラゾール環基、イミダゾール環基、1H-1,2,3-トリアゾール環基、2H-1,2,3-トリアゾール環基、チアゾール環基、モルホリン環基、ピペリジン環基、ピペラジン環基、ピラジン環基、ヘキサメチレンイミン環基、1H-アゼピン環基、インドール環基、2,3-トリメチレンインドリン環基、キノキサリン環基)からなる群より選ばれる置換基または構造を1つ以上含む原子団である。Aは、上記において列挙した置換基または構造そのものであってもよい。なお、Aにおいて上記において列挙した置換基または構造がアルキル基部分(アルコキシ基におけるアルキル基である部分等を含む)を有する場合、当該アルキル基は、それぞれ独立に、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、炭素数は1~8が好ましい。 In the chemical formula (II), A 1 represents an organic amino group such as a monoalkylamino group, a dialkylamino group, a monoarylamino group, a diarylamino group, an aminocarbonylamino group, an alkylcarbonylamino group, or an alkylsulfonylamino group, an alkoxy group, a hydroxy group, a carboxy group, a dihydroxyphosphoryl group, a dialkylphosphoryl group, a hydroxysulfonyl group, an amino group, a monoalkylaminocarbonyl group, a dialkylaminocarbonyl group, an alkylcarbonyloxy group, an alkoxycarbonyl group, an aminocarbonyl group, an aminosulfonyl group, or a nitrogen-containing heterocyclic group (which may or may not have aromaticity, may be a monocyclic or polycyclic ring, and preferably has 5 to 15 ring atoms, and preferably has 1 to 5 nitrogen atoms in the ring atoms). Preferably, it may have a heteroatom other than a nitrogen atom (preferably 1 to 3). For example, it is an atomic group containing one or more substituents or structures selected from the group consisting of a pyridine ring group, a quinoline ring group, an aziridine ring group, an azetidine ring group, a pyrrolidine ring group, an imidazolidine ring group, an imidazolidin-2-one ring group, a 2,3-dihydro-1H-pyrrole ring group, a pyrrole ring group, a pyrazole ring group, an imidazole ring group, a 1H-1,2,3-triazole ring group, a 2H-1,2,3-triazole ring group, a thiazole ring group, a morpholine ring group, a piperidine ring group, a piperazine ring group, a pyrazine ring group, a hexamethyleneimine ring group, a 1H-azepine ring group, an indole ring group, a 2,3-trimethyleneindoline ring group, and a quinoxaline ring group. A 1 may be the substituent or structure listed above. In addition, when the substituents or structures enumerated above in A1 have an alkyl group portion (including an alkyl group portion in an alkoxy group), the alkyl group may be each independently linear or branched and preferably has 1 to 8 carbon atoms.

ただし、条件(b)を満たす場合、化学式(II)おけるAは窒素原子を含む。
条件(b)を満たす場合、化学式(II)おけるAは具体的には、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、モノアリールアミノ基、ジアリールアミノ基、モノアルキルアミノカルボニル基、ジアルキルアミノカルボニル基、アミノカルボニルアミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、アルキルスルホニルアミノ基、アミノスルホニル基、又は窒素含有ヘテロ環基であることが好ましい。
なお、塩が形成されている少なくとも一部のAにおいて、窒素原子が複数存在する場合、それらの全てにおいてアニオンと塩を形成していてもよいし、一部のみでアニオンと塩を形成していてもよい。
However, when condition (b) is satisfied, A 1 in chemical formula (II) contains a nitrogen atom.
When the condition (b) is satisfied, specifically, A1 in the chemical formula (II) is preferably an amino group, a monoalkylamino group, a dialkylamino group, a monoarylamino group, a diarylamino group, a monoalkylaminocarbonyl group, a dialkylaminocarbonyl group, an aminocarbonylamino group, an alkylcarbonylamino group, an alkylsulfonylamino group, an aminosulfonyl group, or a nitrogen-containing heterocyclic group.
In addition, in at least a part of A 1 in which a salt has been formed, when there are a plurality of nitrogen atoms, all of the nitrogen atoms may form salts with anions, or only a part of the nitrogen atoms may form salts with anions.

光電変換素子が条件(b)を満たさない場合、化学式(II)で表される化合物は、Aに相当する原子団が、窒素原子を含まない形態でも、含む形態でもよい。なお、Aに相当する原子団が、窒素原子を含む場合であっても、いずれのAにおいても窒素原子とアニオンとから塩が形成されていないのであれば、条件(b)を満たさない。
化学式(II)において、Xはそれぞれ独立に、ジヒドロキシホスホリル基(-P=O(OH))、カルボキシ基(-COOH)、スルホ基(-SOH)、ボロン酸基(-B(OH))、トリハロゲン化シリル基(-SiX、ただしXはハロ基)、又はトリアルコキシシリル基(-Si(OR)、ただしRはアルキル基)、トリヒドロキシシリル基の、ジアルキルホスホリル基からなる群より選ばれる。
When the photoelectric conversion element does not satisfy the condition (b), the compound represented by the chemical formula (II) may be in a form in which the atomic group corresponding to A 1 does not contain a nitrogen atom or may be in a form in which the atomic group corresponding to A 1 contains a nitrogen atom. Even when the atomic group corresponding to A 1 contains a nitrogen atom, condition (b) is not satisfied as long as no salt is formed between the nitrogen atom and an anion in any A 1.
In chemical formula (II), each X2 is independently selected from the group consisting of a dihydroxyphosphoryl group (-P=O(OH) 2 ), a carboxyl group (-COOH), a sulfo group ( -SO3H ), a boronic acid group (-B(OH) 2 ), a trihalogenated silyl group ( -SiX3 , where X is a halo group), or a trialkoxysilyl group (-Si(OR) 3 , where R is an alkyl group), a trihydroxysilyl group, or a dialkylphosphoryl group.

化学式(II)において、2価の連結基であるLは、例えば、アルキレン基(直鎖状でも分岐鎖状でもよく、炭素数は1~8が好ましい)、ビニレン基、ビニリデン基、アセチレン基、芳香環基(例えば条件(a)を満たさない場合の化学式(I)におけるArがなり得る芳香環基として説明した芳香環基)、非芳香環基(単環でも多環でもよく、ヘテロ原子を有していてもよい。例えばピペラジン環基が挙げられる)、-O-、-S-、-NR-(Rは水素原子又はアルキル基。アルキル基は直鎖状でも分岐鎖状でもよく、炭素数は1~8が好ましい)、及び、これらのうちの2以上(例えば2~6)の組み合わせからなる2価の連結基が挙げられる。上記2以上の組み合わせからなる2価の連結基は、同種の基の組み合わせであってもよい(ただし、アルキレン基同士が連続して結合する組み合わせは含まない)。
これらの2価の連結基は可能な場合は更に置換基を1個以上(例えば1~6個)有していてもよく、例えば、置換基として1個以上(例えば1~6個)のA又はXとして説明したものと同様の基を有していてもよい。
In the chemical formula (II), the divalent linking group L 2 is, for example, an alkylene group (which may be linear or branched, and preferably has 1 to 8 carbon atoms), a vinylene group, a vinylidene group, an acetylene group, an aromatic ring group (for example, the aromatic ring group described as the aromatic ring group that Ar 1 in the chemical formula (I) can be when the condition (a) is not satisfied), a non-aromatic ring group (which may be monocyclic or polycyclic and may have a heteroatom. For example, a piperazine ring group can be mentioned), -O-, -S-, -NR N - (R N is a hydrogen atom or an alkyl group. The alkyl group may be linear or branched, and preferably has 1 to 8 carbon atoms), and a divalent linking group consisting of a combination of two or more of these (for example, 2 to 6). The divalent linking group consisting of a combination of two or more of the above may be a combination of the same type of groups (however, this does not include a combination in which alkylene groups are bonded consecutively).
If possible, these divalent linking groups may further have one or more (e.g., 1 to 6) substituents, for example, they may have one or more (e.g., 1 to 6) groups similar to those explained as A1 or X2 as the substituents.

化学式(II)で表される化合物の具体例としては、3-メトキシプロピオン酸、3-ヒドロキシプロピオン酸、2-ヒドロキシプロピオン酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、フタル酸、テレフタル酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、メチレンコハク酸、アリルマロン酸、イソプロピリデンコハク酸、アセチレンジカルボン酸、テレフテル酸ジメチル、テレフタル酸ジエチル、4,4‘-ビフェニルジカルボン酸、4,4‘-ビフェニルジカルボン酸ジエチル、4-メトキシ安息香酸、3,4-ジメトキシ安息香酸、4-(メチルアミノ)安息香酸、4-(メチルアミノ)ベンゼンスルホン酸、4-(メチルアミノ)ブタン酸、3-(カルボキシメチルアミノ)プロピオン酸、6-アセトキシ-2-ナフトエ酸、アセチルサリチル酸、4-(メトキシカルボニル)シクロヘキサンカルボン酸、4-(メトキシカルボニル)フェニルボロン酸、4-(N,N-ジエチルアミノカルボニル)フェニルボロン酸、3-(メチルアミノカルボニル)アクリル酸、N-(アミノカルボニル)アスパラギン酸、4-アセチルアミノ安息香酸、2-(アセチルアミノ)アクリル酸、没食子酸、4-ピリジンカルボン酸、6-キノリンカルボン酸、アスパラギン酸、2,2-ジエトキシエチルホスホン酸、メチレンジホスホン酸、1,2-エチレンジホスホン酸、1,2-エチレンジホスホン酸テトラエチル、1,3-プロピレンジホスホン酸、3,4-ジメトキシフェニルホスホン酸、(4-ヒドロキシベンジル)ホスホン酸、4-ヒドロキシフェニルホスホン酸、[3-(3-カルボキシピペラジン-1-イル)プロピル]ホスホン酸、(ピリジン-4-イルメチル)ホスホン酸、(ピリジン-3-イルメチル)ホスホン酸、4-ホスホノ安息香酸、3-ホスホノプロピオン酸、4-ホスホノブチル酸、ジエチル(4-メトキシベンジル)ホスホネート、p-カルボキシベンゼンスルホニルアミド、2-(ジメチルアミノ)エタンスルホン酸、1,2-エタンスルホン酸などが挙げられる。 Specific examples of compounds represented by chemical formula (II) include 3-methoxypropionic acid, 3-hydroxypropionic acid, 2-hydroxypropionic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, sebacic acid, phthalic acid, terephthalic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, mesaconic acid, methylenesuccinic acid, allylmalonic acid, isopropylidenesuccinic acid, acetylenedicarboxylic acid, dimethyl terephthalate, diethyl terephthalate, 4,4'-biphenyldicarboxylic acid, 4,4'-biphenyldicarboxylic acid, and diethylphenyldicarboxylate, 4-methoxybenzoic acid, 3,4-dimethoxybenzoic acid, 4-(methylamino)benzoic acid, 4-(methylamino)benzenesulfonic acid, 4-(methylamino)butanoic acid, 3-(carboxymethylamino)propionic acid, 6-acetoxy-2-naphthoic acid, acetylsalicylic acid, 4-(methoxycarbonyl)cyclohexanecarboxylic acid, 4-(methoxycarbonyl)phenylboronic acid, 4-(N,N-diethylaminocarbonyl)phenylboronic acid, 3-( methylaminocarbonyl)acrylic acid, N-(aminocarbonyl)aspartic acid, 4-acetylaminobenzoic acid, 2-(acetylamino)acrylic acid, gallic acid, 4-pyridinecarboxylic acid, 6-quinolinecarboxylic acid, aspartic acid, 2,2-diethoxyethylphosphonic acid, methylene diphosphonic acid, 1,2-ethylene diphosphonic acid, 1,2-ethylene diphosphonic acid tetraethyl, 1,3-propylene diphosphonic acid, 3,4-dimethoxyphenylphosphonic acid, (4-hydroxybenzoyl) (p-phenyl)phosphonic acid, 4-hydroxyphenylphosphonic acid, [3-(3-carboxypiperazin-1-yl)propyl]phosphonic acid, (pyridin-4-ylmethyl)phosphonic acid, (pyridin-3-ylmethyl)phosphonic acid, 4-phosphonobenzoic acid, 3-phosphonopropionic acid, 4-phosphonobutyric acid, diethyl (4-methoxybenzyl)phosphonate, p-carboxybenzenesulfonylamide, 2-(dimethylamino)ethanesulfonic acid, 1,2-ethanesulfonic acid, etc.

の具体例としては、1,1-エチレン、1,2-エチレン、1,3-プロピレン、2-エチル-1,6-ヘキシレンなどのアルキレンが挙げられ、アルキレンの一部が炭素-炭素二重結合を有するアルケニレンや三重結合を有するアルキニレンであっても構わない。また、1,2-フェニレン、1,4-フェニレン、1,5-ナフチレン、4,4‘-ビフェニレンなどのアリーレン、2,5-チエニレン、5,5’-ビチエニレン、2,5-チエノ[3,2-b]チエニレン、2,6-ピリジレンなどの2価のヘテロ環を挙げることができる。 Specific examples of L2 include alkylenes such as 1,1-ethylene, 1,2-ethylene, 1,3-propylene, and 2-ethyl-1,6-hexylene, in which a portion of the alkylene may be an alkenylene having a carbon-carbon double bond or an alkynylene having a triple bond, and further include arylenes such as 1,2-phenylene, 1,4-phenylene, 1,5-naphthylene, and 4,4'-biphenylene, and divalent heterocycles such as 2,5-thienylene, 5,5'-bithienylene, 2,5-thieno[3,2-b]thienylene, and 2,6-pyridylene.

条件(b)を満たす場合、化学式(II)で表される化合物の少なくとも一部のAにおいて、窒素原子とアニオンと塩を形成される場合における、塩の態様、使用可能な酸、塩基、及びアニオンの種類等は、正孔輸送層が第1の態様である場合に化学式(I)で表される化合物の少なくとも一部のArにおいて、芳香環を構成する窒素原子がアニオンと塩が形成される場合における、塩の態様、使用可能な酸、塩基、及びアニオンの種類等と同様であり、説明を省略する。 When condition (b) is satisfied, in the case where at least a part of A 1 in the compound represented by chemical formula (II) forms a salt with a nitrogen atom and an anion, the form of the salt, the type of acid, base, anion, etc. that can be used are the same as the form of the salt, the type of acid, base, anion, etc. that can be used when at least a part of Ar 1 in the compound represented by chemical formula (I) forms a salt with a nitrogen atom constituting an aromatic ring, and an anion when the hole transport layer is in the first form, and therefore the description thereof will be omitted.

また、条件(b)を満たす場合に、上記化学式(II)で表される化合物において、窒素原子とアニオンとから塩が形成されている場合として、アンモニウム塩、アジリジニウム塩、アジリニウム塩、アゼチジニウム塩、ピロリジニウム塩、ピロリニウム塩、ピラゾリニウム塩、ピロリニウム塩、ピラゾリニウム塩、イミダゾリニウム塩、トリアゾリニウム塩、テトラゾリニウム塩、ピペリジニウム塩、ピペラジニウム塩、ピリジニウム塩、ピラジニウム塩、モルホリニウム塩、チアゾリニウム塩、アゼパニウム塩、アゼピニウム塩、インドリニウム塩、インドリニウム塩、キノリニウム塩、イソキノリニウム塩、キノキサリニウム塩、フェナントロリニウム塩、フェナジニウム塩などが挙げられる。上記化学式(II)で表される化合物と反応して塩を形成する酸としては、上述の有機酸、無機酸のいずれであっても混合であっても構わない。 In addition, when condition (b) is satisfied, examples of salts formed from nitrogen atoms and anions in the compound represented by the above chemical formula (II) include ammonium salts, aziridinium salts, azirinium salts, azetidinium salts, pyrrolidinium salts, pyrrolinium salts, pyrazolinium salts, pyrrolinium salts, pyrazolinium salts, imidazolinium salts, triazolinium salts, tetrazolinium salts, piperidinium salts, piperazinium salts, pyridinium salts, pyrazinium salts, morpholinium salts, thiazolinium salts, azepanium salts, azepinium salts, indolinium salts, indolinium salts, quinolinium salts, isoquinolinium salts, quinoxalinium salts, phenanthrolinium salts, and phenazinium salts. The acid that reacts with the compound represented by the above chemical formula (II) to form a salt may be any of the above organic acids, inorganic acids, or a mixture thereof.

化学式(II)において、塩を形成していない具体例(ITO上に正孔輸送層を形成した後に塩にする手法の場合のための具体例)として、以下の構造の化合物(B-01)~(B-52)が挙げられる。
In chemical formula (II), specific examples of compounds that do not form a salt (specific examples for the case of a method in which a hole transport layer is formed on ITO and then a salt is formed) include compounds (B-01) to (B-52) having the following structures.

化学式(II)で表される化合物において、窒素原子とアニオンとから塩が形成されている場合として、より具体的には、以下の構造の化合物(B-01a)~(B-52a)が挙げられる。なお、化合物(B-01a)~(B-52a)において、「AN」はアニオンを表す。アニオン(AN)としては、例えば、正孔輸送層が第1の態様である場合に化学式(I)で表される化合物と塩を形成するアニオンの例としては挙げたアニオンのうちの1価のアニオンが挙げられる。
More specifically, in the case where a salt is formed from a nitrogen atom and an anion in the compound represented by chemical formula (II), compounds (B-01a) to (B-52a) having the following structure can be mentioned. In the compounds (B-01a) to (B-52a), "AN - " represents an anion. As the anion (AN - ), for example, a monovalent anion among the anions mentioned as examples of anions that form a salt with the compound represented by chemical formula (I) when the hole transport layer is of the first embodiment can be mentioned.

化学式(I)で表される化合物およびその塩、ならびに、化学式(II)で表される化合物およびその塩は、例えば、第1の電極12上に単分子層として形成されていてもよい。 The compound represented by chemical formula (I) and its salt, and the compound represented by chemical formula (II) and its salt may be formed, for example, as a monolayer on the first electrode 12.

正孔輸送層が第2の態様である場合、正孔輸送層13において、化学式(I)で表される化合物(ただし、上述した塩の形態を含む)と化学式(II)で表される化合物(ただし、上述した塩の形態を含む)との含有量は、正孔輸送層13の質量に対して、70~100質量%が好ましく、90~100質量%がより好ましく、99~100質量%がさらに好ましい。
化学式(I)で表される化合物(ただし、上述した塩の形態を含む)に対する化学式(II)で表される化合物(ただし、上述した塩の形態を含む)のモル比は、1:100~1:1が好ましく、1:80~1:2がより好ましく、1:50~1:5がさらに好ましい。
In the case where the hole transport layer is of the second aspect, the content of the compound represented by chemical formula (I) (including the above-mentioned salt form) and the compound represented by chemical formula (II) (including the above-mentioned salt form) in the hole transport layer 13 is preferably 70 to 100 mass %, more preferably 90 to 100 mass %, and even more preferably 99 to 100 mass %, relative to the mass of the hole transport layer 13.
The molar ratio of the compound represented by chemical formula (I) (including the above-mentioned salt forms) to the compound represented by chemical formula (II) (including the above-mentioned salt forms) is preferably 1:100 to 1:1, more preferably 1:80 to 1:2, and even more preferably 1:50 to 1:5.

(正孔輸送層の形成方法)
正孔輸送層13の形成方法は特に限定されないが、例えば、化学式(I)で表される化合物、または化学式(I)及び化学式(II)で表される化合物を第1の電極12に吸着させて単分子層を形成させた後、上述した酸または塩基を公知の方法により適宜付加させる等の方法で本実施形態の正孔輸送層13を製造することができる。
化学式(I)で表される化合物、または化学式(I)及び化学式(II)で表される化合物を第1の電極12に吸着させて単分子層を形成させる方法は、特に限定されないが、例えば、化学式(I)で表される化合物、または化学式(I)及び化学式(II)で表される化合物を溶媒に溶解し、第1の電極12と接触させて結合させればよい。化学式(I)で表される化合物と第1の電極12との結合、及び化学式(II)で表される化合物と第1の電極12との結合は、特に限定されず、物理的な結合であっても化学的な結合であっても構わない。当該結合の種類も特に限定されず、例えば、水素結合、エステル結合、キレート結合などの何れであっても構わない。化学式(I)で表される化合物及び化学式(II)で表される化合物を溶解させるための溶媒も特に限定されず、例えば、水及び有機溶媒の一方でもよいし、両方でもよい。当該溶媒としては、より具体的には、水、メタノール、エタノール、2-プロパノールなどのアルコール類、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテルなどのエーテル類、アセトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸イソブチル、γ-ブチロラクトンなどのエステル類、テトラヒドロフラン、チオフェンなどのヘテロ環類、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドンなどのアミド類、ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類、ジエチルスルホン、スルホランなどのスルホン類、アセトニトリル、3-メトキシプロピオニトリルなどのニトリル類、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼンなどの芳香族化合物類、ジクロロメタン、クロロホルムなどのハロゲン系溶媒、クロロフロロカーボン、ハイドロクロロフルオロカーボン、ハイドロフルオロカーボンなどのフッ素系溶媒を挙げることができ、単独で用いても2種類以上の混合で用いても構わない。
(Method of forming hole transport layer)
The method for forming the hole transport layer 13 is not particularly limited. For example, the hole transport layer 13 of this embodiment can be produced by a method in which a compound represented by chemical formula (I) or a compound represented by chemical formulas (I) and (II) is adsorbed onto the first electrode 12 to form a monomolecular layer, and then the above-mentioned acid or base is appropriately added by a known method.
The method of adsorbing the compound represented by chemical formula (I) or the compound represented by chemical formula (I) and chemical formula (II) on the first electrode 12 to form a monolayer is not particularly limited, but for example, the compound represented by chemical formula (I) or the compound represented by chemical formula (I) and chemical formula (II) may be dissolved in a solvent and brought into contact with the first electrode 12 to bond. The bond between the compound represented by chemical formula (I) and the first electrode 12 and the bond between the compound represented by chemical formula (II) and the first electrode 12 are not particularly limited, and may be a physical bond or a chemical bond. The type of the bond is also not particularly limited, and may be, for example, any of a hydrogen bond, an ester bond, a chelate bond, etc. The solvent for dissolving the compound represented by chemical formula (I) and the compound represented by chemical formula (II) is also not particularly limited, and may be, for example, one of water and an organic solvent, or both. More specifically, the solvent may be water, methanol, ethanol, 2-propanol, and other alcohols; diethyl ether, diisopropyl ether, and other ethers; acetone, methyl isobutyl ketone, and other ketones; ethyl acetate, isobutyl acetate, γ-butyrolactone, and other esters; tetrahydrofuran, thiophene, and other heterocyclic rings; N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, and other amides; dimethyl sulfoxide, and other sulfones; diethyl sulfone, sulfolane, and other sulfones; acetonitrile, 3-methoxypropionitrile, and other nitriles; benzene, toluene, chlorobenzene, and other aromatic compounds; dichloromethane, chloroform, and other halogen-based solvents; chlorofluorocarbon, hydrochlorofluorocarbon, hydrofluorocarbon, and other fluorine-based solvents; and these may be used alone or in combination of two or more.

化学式(I)で表される化合物、または化学式(I)及び化学式(II)で表される化合物を第1の電極12に吸着させて単分子層を形成させる具体的な方法は、特に限定されないが、例えば、ディッピング法、スプレー法、スピンコ-ト法、バーコート法など既知の方法を挙げることができる。吸着する際の温度は、特に限定されないが、-20℃~100℃が好ましく、0℃~50℃がより好ましい。吸着する時間も特に限定されないが、例えば、1秒~48時間が好ましく、10秒~1時間がより好ましい。 The specific method for adsorbing the compound represented by chemical formula (I) or the compound represented by chemical formula (I) and chemical formula (II) onto the first electrode 12 to form a monolayer is not particularly limited, but examples thereof include known methods such as dipping, spraying, spin coating, and bar coating. The temperature during adsorption is not particularly limited, but is preferably -20°C to 100°C, and more preferably 0°C to 50°C. The adsorption time is also not particularly limited, but is preferably 1 second to 48 hours, and more preferably 10 seconds to 1 hour.

また、上記吸着処理後は、例えば、洗浄を行ってもよいし、行わなくてもよい。当該洗浄の方法も特に限定されないが、例えば、公知の方法を適宜用いてもよい。 After the adsorption treatment, for example, cleaning may or may not be performed. The method of cleaning is not particularly limited, but for example, a known method may be used as appropriate.

上記吸着処理後、又は上記洗浄後には、加熱処理を行ってもよいし、行わなくてもよい。当該加熱処理の温度は、50℃~150℃が好ましく、70℃~120℃がより好ましい。加熱処理時間は1秒~48時間が好ましく、10秒~1時間がより好ましい。また、この加熱処理は、例えば、大気下で行なってもよいし、真空中で行なってもよい。 After the above-mentioned adsorption treatment or cleaning, a heat treatment may or may not be performed. The temperature of the heat treatment is preferably 50°C to 150°C, more preferably 70°C to 120°C. The heat treatment time is preferably 1 second to 48 hours, more preferably 10 seconds to 1 hour. This heat treatment may be performed, for example, in the atmosphere or in a vacuum.

本実施形態において、「置換基」は、特に限定されないが、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、不飽和脂肪族炭化水素基、アルコキシ基、アラルキル基、アリール基、アリールアルケニル基、ヘテロアリール基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、及び/又は臭素原子等)、ヒドロキシ基(-OH)、メルカプト基(-SH)、アルキルチオ基(-SR、Rはアルキル基)、アミノ基、スルホ基、ニトロ基、ジアゾ基、シアノ基、トリフルオロメチル基等が挙げられる。 In this embodiment, the "substituent" is not particularly limited, but examples thereof include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an unsaturated aliphatic hydrocarbon group, an alkoxy group, an aralkyl group, an aryl group, an arylalkenyl group, a heteroaryl group, a halogen atom (such as a fluorine atom, a chlorine atom, and/or a bromine atom), a hydroxyl group (-OH), a mercapto group (-SH), an alkylthio group (-SR, where R is an alkyl group), an amino group, a sulfo group, a nitro group, a diazo group, a cyano group, a trifluoromethyl group, and the like.

また、本実施形態において、化合物に互変異性体または立体異性体(例:幾何異性体、配座異性体および光学異性体)等の異性体が存在する場合は、特に断らない限り、いずれの異性体も本実施形態に用いることができる。 In addition, in this embodiment, if the compound has isomers such as tautomers or stereoisomers (e.g., geometric isomers, conformational isomers, and optical isomers), any isomer can be used in this embodiment unless otherwise specified.

[光電変換層]
光電変換層14は、特に限定されず、例えば、一般的な太陽電池等の光電変換素子に用いられる光電変換層と同様でもよい。光電変換層14は、例えば、ペロブスカイト化合物を含む。前記ペロブスカイト化合物は、例えば、下記化学式(III)で表される有機無機ペロブスカイト化合物であってもよい。
XαYβZγ...(III)
[Photoelectric conversion layer]
The photoelectric conversion layer 14 is not particularly limited and may be the same as a photoelectric conversion layer used in a photoelectric conversion element such as a general solar cell. The photoelectric conversion layer 14 includes, for example, a perovskite compound. The perovskite compound may be, for example, an organic-inorganic perovskite compound represented by the following chemical formula (III).
XαYβZγ. . . (III)

前記化学式(III)において、α:β:γの比率は3:1:1であり、β及びγは1より大きい整数を表す。Xはハロゲンイオン、Yはアミノ基を有する有機化合物、Zは金属イオンを表す。ペロブスカイト化合物を含む光電変換層14は、後述する電子輸送層15に隣接して配置されることが好ましい。なお、α:β:γの比率は、例えば、3:1.05:0.95のように、必ずしも3:1:1である必要はない。 In the chemical formula (III), the ratio of α:β:γ is 3:1:1, and β and γ represent integers greater than 1. X represents a halogen ion, Y represents an organic compound having an amino group, and Z represents a metal ion. The photoelectric conversion layer 14 containing the perovskite compound is preferably disposed adjacent to the electron transport layer 15 described below. Note that the ratio of α:β:γ does not necessarily have to be 3:1:1, for example, 3:1.05:0.95.

前記化学式(III)におけるXとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲンイオンが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 X in the chemical formula (III) is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples thereof include halogen ions such as chlorine, bromine, and iodine. These may be used alone or in combination of two or more.

前記化学式(III)におけるYとしては、メチルアミン、エチルアミン、n-ブチルアミン、ホルムアミジンなどのアルキルアミン化合物イオン(アミノ基を有する有機化合物)や、有機に限らず、セシウム、カリウム、ルビジウムなどのアルカリ金属イオンが挙げられる。アルキルアミン化合物イオンやアルカリ金属イオンは、それぞれ1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。また、有機(アルキルアミン化合物イオン)と無機(アルカリ金属イオン)とを併用することもでき、例えば、セシウムイオンとホルムアミジンを併用してもよい。 In the chemical formula (III), Y may be an alkylamine compound ion (an organic compound having an amino group) such as methylamine, ethylamine, n-butylamine, or formamidine, or an alkali metal ion such as cesium, potassium, or rubidium, not limited to organic ions. The alkylamine compound ion or alkali metal ion may be used alone or in combination of two or more kinds. In addition, an organic ion (alkylamine compound ion) and an inorganic ion (alkali metal ion) may be used in combination, for example, a cesium ion and formamidine may be used in combination.

前記化学式(III)におけるZとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、鉛、インジウム、アンチモン、スズ、銅、ビスマス等の金属などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。特に鉛この中でも、特に鉛とスズの併用が好ましい。また、ペロブスカイト層は、ハロゲン化金属からなる層と有機カチオン分子が並んだ層が、交互に積層した層状ペロブスカイト構造を示すことが好ましい。ペロブスカイト層は、アルカリ金属を含有してもよい。ペロブスカイト層がアルカリ金属を少なくとも含有すると、出力が高くなる点で有利である。アルカリ金属としては、例えば、セシウム、ルビジウム、カリウムなどが挙げられる。これらの中でも、セシウムが好ましい。 There is no particular restriction on Z in the chemical formula (III) and it can be appropriately selected according to the purpose. For example, metals such as lead, indium, antimony, tin, copper, and bismuth can be used. These may be used alone or in combination of two or more. Lead is particularly preferable, and a combination of lead and tin is particularly preferable. In addition, it is preferable that the perovskite layer exhibits a layered perovskite structure in which a layer made of a metal halide and a layer in which organic cation molecules are arranged are alternately laminated. The perovskite layer may contain an alkali metal. It is advantageous in that the output is high when the perovskite layer contains at least an alkali metal. Examples of alkali metals include cesium, rubidium, and potassium. Among these, cesium is preferable.

光電変換層14は、前述のとおり、ペロブスカイト化合物から形成されたペロブスカイト層であってもよい。このようなペロブスカイト層を形成する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ハロゲン化金属及びハロゲン化アルキルアミンを、溶解又は分散させた溶液を塗布した後に乾燥する方法などが挙げられる。 As described above, the photoelectric conversion layer 14 may be a perovskite layer formed from a perovskite compound. There are no particular limitations on the method for forming such a perovskite layer, and it can be appropriately selected depending on the purpose. For example, there is a method in which a solution in which a metal halide and an alkylamine halide are dissolved or dispersed is applied and then dried.

また、ペロブスカイト層を形成する方法としては、例えば、ハロゲン化金属を溶解又は
分散させた溶液を塗布、乾燥した後、ハロゲン化アルキルアミンを溶解させた溶液中に浸
して、ペロブスカイト化合物を形成する二段階析出法などが挙げられる。
In addition, examples of methods for forming a perovskite layer include a two-step precipitation method in which a solution in which a metal halide is dissolved or dispersed is applied and dried, and then the substrate is immersed in a solution in which a halogenated alkylamine is dissolved, thereby forming a perovskite compound.

ペロブスカイト層を形成する方法としては、他に、例えば、ハロゲン化金属及びハロゲン化アルキルアミンを溶解又は分散した溶液を塗布しながら、ペロブスカイト化合物にとっての貧溶媒(溶解度が小さい溶媒)を加えて結晶を析出させる方法などが挙げられる。 Other methods for forming a perovskite layer include, for example, applying a solution in which a metal halide and an alkylamine halide are dissolved or dispersed, while adding a poor solvent (a solvent with low solubility) for the perovskite compound to precipitate crystals.

ペロブスカイト層を形成する方法としては、他に、例えば、メチルアミンなどが充満
したガス中において、ハロゲン化金属を蒸着する方法等も挙げられる。
Another method for forming a perovskite layer is, for example, a method in which a metal halide is evaporated in a gas filled with methylamine or the like.

ペロブスカイト層を形成する方法としては、ハロゲン化金属及びハロゲン化アルキルアミンを溶解又は分散した溶液を塗布しながら、ペロブスカイト化合物にとっての貧溶媒を加えて結晶を析出させる方法が特に好ましい。これらの溶液を塗布する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、浸漬法、スピンコート法、スプレー法、ディップ法、ローラ法、エアーナイフ法などが挙げられる。また、溶液を塗布する方法としては、例えば、二酸化炭素などを用いた超臨界流体中で析出させる方法であってもよい。上述の貧溶媒を加えて結晶を析出させる方法として、使用される貧溶媒としては、n-ヘキサン、n-オクタンなどの炭化水素類、メタノール、エタノール、2-プロパノールなどのアルコール類、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテルなどのエーテル類、アセトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸イソブチル、γ-ブチロラクトンなどのエステル類、アセトニトリル、3-メトキシプロピオニトリルなどのニトリル類、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼンなどの芳香族炭化水素化合物類、ジクロロメタン、クロロホルムなどのハロゲン系溶媒、クロロフロロカーボン、ハイドロクロロフルオロカーボン、ハイドロフルオロカーボンなどのフッ素系溶媒を挙げることができる。 A particularly preferred method for forming a perovskite layer is to apply a solution in which a metal halide and an alkylamine halide are dissolved or dispersed, while adding a poor solvent for the perovskite compound to precipitate crystals. There are no particular limitations on the method for applying these solutions, and they can be appropriately selected depending on the purpose, and examples include immersion, spin coating, spraying, dipping, roller, and air knife methods. In addition, the method for applying the solution may be, for example, a method in which crystals are precipitated in a supercritical fluid using carbon dioxide or the like. In the method of precipitating crystals by adding the above-mentioned poor solvent, examples of the poor solvent that can be used include hydrocarbons such as n-hexane and n-octane, alcohols such as methanol, ethanol, and 2-propanol, ethers such as diethyl ether and diisopropyl ether, ketones such as acetone and methyl isobutyl ketone, esters such as ethyl acetate, isobutyl acetate, and γ-butyrolactone, nitriles such as acetonitrile and 3-methoxypropionitrile, aromatic hydrocarbon compounds such as benzene, toluene, and chlorobenzene, halogen-based solvents such as dichloromethane and chloroform, and fluorine-based solvents such as chlorofluorocarbons, hydrochlorofluorocarbons, and hydrofluorocarbons.

光電輸送層14(例えば光吸収層であり、例えばペロブスカイト層)の厚みは、特に限定されないが、欠陥や剥離による性能劣化をより抑制する観点から、50~1200nmが好ましく、200~1000nmがより好ましい。 The thickness of the photoelectric transport layer 14 (e.g., a light absorbing layer, e.g., a perovskite layer) is not particularly limited, but from the viewpoint of further suppressing performance degradation due to defects and peeling, it is preferably 50 to 1200 nm, and more preferably 200 to 1000 nm.

[電子輸送層]
電子輸送層15に用いられる材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、半導体材料が好ましい。前記半導体材料としては、特に制限はなく、公知のものを用いることができ、例えば、単体半導体、化合物半導体、有機n型半導体などを挙げることができる。
[Electron Transport Layer]
The material used for the electron transport layer 15 is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably a semiconductor material. The semiconductor material is not particularly limited and any known material can be used, such as an elemental semiconductor, a compound semiconductor, or an organic n-type semiconductor.

前記単体半導体としては、特に限定されないが、例えば、シリコン、ゲルマニウムなどが挙げられる。 The elemental semiconductor is not particularly limited, but examples include silicon and germanium.

前記化合物半導体としては、特に限定されないが、例えば、金属のカルコゲニド、具体的には、チタン、スズ、亜鉛、鉄、タングステン、ジルコニウム、ハフニウム、ストロンチウム、インジウム、セリウム、イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオブ、タンタル等の酸化物;カドミウム、亜鉛、鉛、銀、アンチモン、ビスマス等の硫化物;カドミウム、鉛等のセレン化物;カドミウム等のテルル化物などが挙げられる。他の化合物半導体としては亜鉛、ガリウム、インジウム、カドミウム等のリン化物、ガリウム砒素、銅-インジウム-セレン化物、銅-インジウム-硫化物等が挙げられる。 The compound semiconductor is not particularly limited, but examples thereof include metal chalcogenides, specifically oxides of titanium, tin, zinc, iron, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium, lanthanum, vanadium, niobium, tantalum, etc.; sulfides of cadmium, zinc, lead, silver, antimony, bismuth, etc.; selenides of cadmium, lead, etc.; tellurides of cadmium, etc. Other compound semiconductors include phosphides of zinc, gallium, indium, cadmium, etc., gallium arsenide, copper-indium-selenide, copper-indium-sulfide, etc.

前記有機n型半導体としては、特に限定されないが、例えば、ペリレンテトラカルボン酸無水物、ペリレンテトラカルボキシジイミド化合物、ナフタレンジイミド-ビチオフェン共重合体、ベンゾビスイミダゾベンゾフェナントロリン重合体、C60、C70、PCBM([6,6]-フェニル-C61-酪酸メチルエステル)などのフレーラン化合物、カルボニルブリッジ-ビチアゾール化合物、ALq
(トリス(8-キノリノラト)アルミニウム)、トリフェニレンビピリジル化合物、シロール化合物、オキサジアゾール化合物などを挙げることができる。
The organic n-type semiconductor is not particularly limited, but examples thereof include perylene tetracarboxylic anhydride, perylene tetracarboxydiimide compound, naphthalene diimide-bithiophene copolymer, benzobisimidazobenzophenanthroline polymer, fullerane compounds such as C 60 , C 70 , and PCBM ([6,6]-phenyl-C 61 -butyric acid methyl ester), carbonyl bridge-bithiazole compound, and ALq 3
(tris(8-quinolinolato)aluminum), triphenylene bipyridyl compounds, silole compounds, oxadiazole compounds, and the like.

電子輸送層15に用いられる前述の材料の中でも、特に有機n型半導体が好ましい。 Among the above-mentioned materials used for the electron transport layer 15, organic n-type semiconductors are particularly preferred.

電子輸送層15の形成に用いられる材料は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。また、半導体材料の結晶型としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、単結晶でも多結晶でもよく、非晶質でも構わない。 The material used to form the electron transport layer 15 may be a single type, or two or more types may be used in combination. The crystal type of the semiconductor material is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. It may be single crystal, polycrystalline, or amorphous.

電子輸送層15の膜厚としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5nm~1000nmが好ましく、10nm~700nmがより好ましい。 There are no particular limitations on the film thickness of the electron transport layer 15 and it can be selected appropriately depending on the purpose, but it is preferably 5 nm to 1000 nm, and more preferably 10 nm to 700 nm.

電子輸送層15の形成方法としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、真空中で薄膜を形成する方法(真空製膜法)、湿式製膜法などが挙げられる。真空製膜法としては、例えば、スパッタリング法、パルスレーザーデポジッション法(PLD法)、イオンビームスパッタ法、イオンアシスト法、イオンプレーティング法、真空蒸着法、アトミックレイヤーデポジッション法(ALD法)、化学気相成長法(CVD法)などが挙げられる。湿式製膜法としては、電子輸送材料を溶解した溶媒を塗布して形成する方法や、酸化物半導体の場合、ゾル-ゲル法が挙げられる。ゾル-ゲル法は、溶液から、加水分解や重合・縮合などの化学反応を経てゲルを作製し、その後、加熱処理によって緻密化を促進させる方法である。ゾル-ゲル法を用いた場合、ゾル溶液の塗布方法としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、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、スクリーン印刷などが挙げられる。また、ゾル溶液を塗布した後の加熱処理の際の温度としては、80℃以上が好ましく、100℃以上がより好ましい。 There is no particular restriction on the method of forming the electron transport layer 15, and it can be appropriately selected according to the purpose. For example, a method of forming a thin film in a vacuum (vacuum film-forming method), a wet film-forming method, etc. can be mentioned. Examples of the vacuum film-forming method include a sputtering method, a pulsed laser deposition method (PLD method), an ion beam sputtering method, an ion-assisted method, an ion plating method, a vacuum deposition method, an atomic layer deposition method (ALD method), and a chemical vapor deposition method (CVD method). Examples of the wet film-forming method include a method of forming a film by applying a solvent in which an electron transport material is dissolved, and in the case of an oxide semiconductor, a sol-gel method can be mentioned. The sol-gel method is a method in which a gel is produced from a solution through chemical reactions such as hydrolysis, polymerization, and condensation, and then densification is promoted by heat treatment. When the sol-gel method is used, the method of applying the sol solution is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples of the method include dipping, spraying, wire bar, spin coating, roller coating, blade coating, and gravure coating. Wet printing methods include letterpress, offset, gravure, intaglio, rubber plate, and screen printing. The temperature during the heat treatment after applying the sol solution is preferably 80°C or higher, and more preferably 100°C or higher.

電子輸送層15を形成後、第2の電極16との間に電子注入層(ホールブロッキング層)を形成しても構わない。電子注入層に用いられる材料としては、BCP(バソクプロイン)を挙げることができ、セシウムをドープしても構わない。電子注入層は1~100nmが好ましく、3~20nmがより好ましい。 After forming the electron transport layer 15, an electron injection layer (hole blocking layer) may be formed between the second electrode 16. An example of a material used for the electron injection layer is BCP (bathocuproine), which may be doped with cesium. The electron injection layer is preferably 1 to 100 nm, more preferably 3 to 20 nm.

[第2の電極]
第2の電極16(例えば裏面電極であってもよい)は、例えば、電子輸送層を介して光電変換層14から電子を取り出す機能を有する層である。また、第2の電極16は、例えば、アノード(負極)として働く層である。
[Second Electrode]
The second electrode 16 (which may be, for example, a back electrode) is, for example, a layer having a function of extracting electrons from the photoelectric conversion layer 14 via the electron transport layer. In addition, the second electrode 16 is, for example, a layer that functions as an anode (negative electrode).

第2の電極16は、電子輸送層(電子注入層とも言う)15上に直接形成してもよい。また、第2の電極16の材質は、特に限定されず、例えば、第1の電極12と同様の材質を用いることができる。第2の電極16としては、その形状、構造、大きさについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。第2の電極16の材質としては、金属、炭素化合物、導電性金属酸化物、導電性高分子などが挙げられる。 The second electrode 16 may be formed directly on the electron transport layer (also called the electron injection layer) 15. The material of the second electrode 16 is not particularly limited, and may be the same material as the first electrode 12, for example. The shape, structure, and size of the second electrode 16 are not particularly limited, and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples of materials for the second electrode 16 include metals, carbon compounds, conductive metal oxides, and conductive polymers.

前記金属としては、例えば、白金、金、銀、銅、アルミニウムなどが挙げられる。 Examples of the metal include platinum, gold, silver, copper, and aluminum.

前記炭素化合物としては、例えば、グラファイト、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラフェンなどが挙げられる。 Examples of the carbon compounds include graphite, fullerene, carbon nanotubes, and graphene.

前記導電性金属酸化物としては、例えば、ITO、FTO、ATOなどが挙げられる。 Examples of the conductive metal oxide include ITO, FTO, and ATO.

前記導電性高分子としては、例えば、ポリチオフェン、ポリアニリンなどが挙げられる。 Examples of the conductive polymer include polythiophene and polyaniline.

第2の電極16の形成に用いられる材料は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 The material used to form the second electrode 16 may be a single material or a combination of two or more materials.

第2の電極16は、用いられる材料の種類や正孔輸送層13の種類により、適宜電子輸送層15上に塗布、ラミネート、真空蒸着、CVD、貼り合わせなどの方法を用いることにより形成可能である。 The second electrode 16 can be formed on the electron transport layer 15 by coating, laminating, vacuum deposition, CVD, bonding, or other methods, depending on the type of material used and the type of hole transport layer 13.

また、本実施形態の光電変換素子10においては、第1の電極12及び第2の電極16の少なくとも一方は実質的に透明であることが好ましい。本実施形態の光電変換素子10を使用する際には、電極を透明にして、入射光を電極側から入射させることが好ましい。この場合、裏面電極(透明電極と反対側の電極であり、例えば、第2の電極16)には光を反射させる材料を使用することが好ましく、金属、導電性酸化物を蒸着したガラス、プラスチック、金属薄膜などが好ましく用いられる。また、入射光側の電極に反射防止層を設けることも有効な手段である。 In addition, in the photoelectric conversion element 10 of this embodiment, it is preferable that at least one of the first electrode 12 and the second electrode 16 is substantially transparent. When using the photoelectric conversion element 10 of this embodiment, it is preferable to make the electrodes transparent and allow incident light to enter from the electrode side. In this case, it is preferable to use a material that reflects light for the back electrode (the electrode opposite the transparent electrode, for example, the second electrode 16), and metals, glass on which conductive oxides are vapor-deposited, plastics, metal thin films, etc. are preferably used. In addition, providing an anti-reflection layer on the electrode on the incident light side is also an effective measure.

なお、光電変換素子10の構成は、図1の構成に限定されない。例えば、支持体11が、図1とは逆側(図1で第2の電極16の上側)に配置されており、支持体11上に、第2の電極16、電子輸送層15、光電変換層14、正孔輸送層13、及び第1の電極12が、前記順序で積層されていてもよい。また、例えば、前述のとおり、支持体11、第1の電極12、正孔輸送層13、光電変換層14、電子輸送層15、及び第2の電極16の各層間に、他の構成要素が存在していてもよいし存在していなくてもよい。また、第1の電極12が透明電極で第2の電極16が裏面電極である例について説明したが、光電変換素子10はこれに限定されない。例えば、光電変換素子10において、逆に、第1の電極12が裏面電極で第2の電極16が透明電極であってもよい。 The configuration of the photoelectric conversion element 10 is not limited to the configuration of FIG. 1. For example, the support 11 may be disposed on the opposite side to that of FIG. 1 (above the second electrode 16 in FIG. 1), and the second electrode 16, the electron transport layer 15, the photoelectric conversion layer 14, the hole transport layer 13, and the first electrode 12 may be laminated on the support 11 in the above order. Also, for example, as described above, other components may or may not be present between the layers of the support 11, the first electrode 12, the hole transport layer 13, the photoelectric conversion layer 14, the electron transport layer 15, and the second electrode 16. Also, although an example in which the first electrode 12 is a transparent electrode and the second electrode 16 is a back electrode has been described, the photoelectric conversion element 10 is not limited to this. For example, in the photoelectric conversion element 10, the first electrode 12 may be a back electrode and the second electrode 16 may be a transparent electrode.

[封止]
本実施形態の光電変換素子10(例えば太陽電池)は、水や酸素からデバイス(本実施形態の光電変換素子10)を守るために封止されることが好ましい。封止の構造は特に限定されないが、例えば、一般的な光電変換素子(例えば太陽電池)と同様でもよく、具体的には、例えば、本実施形態の光電変換素子10の外周部のみに封止材を塗布してガラスやフィルムで覆ってもよく、本実施形態の光電変換素子10の全面に封止材を塗布してガラスやフィルムで覆ってもよく、本実施形態の光電変換素子10の全面に封止材を塗布したのみでもよい。
[Sealing]
The photoelectric conversion element 10 (e.g., a solar cell) of this embodiment is preferably sealed to protect the device (the photoelectric conversion element 10 of this embodiment) from water and oxygen. The sealing structure is not particularly limited, and may be the same as that of a general photoelectric conversion element (e.g., a solar cell). Specifically, for example, a sealing material may be applied only to the outer periphery of the photoelectric conversion element 10 of this embodiment and covered with glass or a film, a sealing material may be applied to the entire surface of the photoelectric conversion element 10 of this embodiment and covered with glass or a film, or a sealing material may be applied only to the entire surface of the photoelectric conversion element 10 of this embodiment.

封止部材の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例
えば、エポキシ樹脂やアクリル樹脂を用い、硬化させることが好ましいが、硬化していなくても、一部だけが硬化していても構わない。
The material for the sealing member is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, it is preferable to use an epoxy resin or an acrylic resin and to harden it, but it does not matter if it is unhardened or only partially hardened.

前記エポキシ樹脂は、特に限定されないが、例えば、水分散系、無溶剤系、固体系、加熱硬化型、硬化剤混合型、紫外線硬化型などが挙げられ、これらの中でも熱硬化型及び紫外線硬化型が好ましく、紫外線硬化型がより好ましい。なお、紫外線硬化型であっても、加熱を行うことは可能であり、紫外線硬化した後であっても加熱を行うことが好ましい。エポキシ樹脂の具体例としては、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ノボラック型、環状脂肪族型、長鎖脂肪族型、グリシジルアミン型、グリシジルエーテル型、グリシジルエステル型などが挙げられ、これらは、単独で使用しても、2種以上の併用であってもよい。また、エポキシ樹脂には、必要に応じて硬化剤や各種添加剤を混合することが好ましい。既に市販されているエポキシ樹脂組成物を、本実施形態において使用することができる。中でも、太陽電池や有機EL素子用途向けに開発、市販されているエポキシ樹脂組成物もあり、本実施形態において特に有効に使用できる。市販されているエポキシ樹脂組成物としては、例えば、TB3118、TB3114、TB3124、TB3125F(株式会社スリーボンド製)、WorldRock5910、WorldRock5920、WorldRock8723(協立化学産業株式会社製)、WB90US(P)、WB90US-HV(株式会社モレスコ製)等が挙げられる。 The epoxy resin is not particularly limited, but examples thereof include water-dispersed, solvent-free, solid, heat-cured, curing agent-mixed, and ultraviolet-cured resins. Of these, heat-cured and ultraviolet-cured resins are preferred, and ultraviolet-cured resins are more preferred. Even if the resin is ultraviolet-cured, it is possible to perform heating, and it is preferred to perform heating even after ultraviolet curing. Specific examples of epoxy resins include bisphenol A type, bisphenol F type, novolac type, cyclic aliphatic type, long-chain aliphatic type, glycidylamine type, glycidyl ether type, and glycidyl ester type, which may be used alone or in combination of two or more types. In addition, it is preferred to mix a curing agent or various additives into the epoxy resin as necessary. Epoxy resin compositions that are already commercially available can be used in this embodiment. Among these, there are also epoxy resin compositions that have been developed and are commercially available for use in solar cells and organic EL elements, which can be used particularly effectively in this embodiment. Examples of commercially available epoxy resin compositions include TB3118, TB3114, TB3124, TB3125F (manufactured by ThreeBond Co., Ltd.), WorldRock5910, WorldRock5920, WorldRock8723 (manufactured by Kyoritsu Chemical Industries Co., Ltd.), WB90US(P), WB90US-HV (manufactured by Moresco Co., Ltd.), etc.

前記アクリル樹脂としては、特に限定されないが、例えば、太陽電池や有機EL素子用途向けに開発、市販されているものを有効に使用できる。市販されているアクリル樹脂組成物としては、例えば、TB3035B、TB3035C(株式会社スリーボンド製)等が挙げられる。 The acrylic resin is not particularly limited, but for example, those developed and commercially available for use in solar cells and organic EL elements can be effectively used. Examples of commercially available acrylic resin compositions include TB3035B and TB3035C (manufactured by ThreeBond Co., Ltd.).

前記硬化剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、アミン系、酸無水物系、ポリアミド系、その他の硬化剤などが挙げられる。アミン系硬化剤としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどの脂肪族ポリアミン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン等の芳香族ポリアミンなどが挙げられ、酸無水物系硬化剤としては、無水フタル酸、テトラ及びヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、無水ピロメリット酸、無水ヘット酸、ドデセニル無水コハク酸などが挙げられる。その他の硬化剤としては、イミダゾール類、ポリメルカプタンなどが挙げられる。これらは単独で使用しても、2種以上の併用であってもよい。 The curing agent is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples of the curing agent include amine-based, acid anhydride-based, polyamide-based, and other curing agents. Examples of the amine-based curing agent include aliphatic polyamines such as diethylenetriamine and triethylenetetramine, and aromatic polyamines such as metaphenylenediamine, diaminodiphenylmethane, and diaminodiphenylsulfone. Examples of the acid anhydride-based curing agent include phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride and hexahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, methylnadic anhydride, pyromellitic anhydride, HET anhydride, and dodecenyl succinic anhydride. Examples of other curing agents include imidazoles and polymercaptan. These may be used alone or in combination of two or more.

前記添加剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、充填材(フィラー)、ギャップ剤、重合開始剤、乾燥剤(吸湿剤)、硬化促進剤、カップリング剤、可とう化剤、着色剤、難燃助剤、酸化防止剤、有機溶剤などが挙げられる。これらの中でも、充填材、ギャップ剤、硬化促進剤、重合開始剤、乾燥剤(吸湿剤)が好ましく、充填材及び重合開始剤がより好ましい。添加剤として充填材を含有することにより、水分や酸素の浸入を抑制し、更には硬化時の体積収縮の低減、硬化時あるいは加熱時のアウトガス量の低減、機械的強度の向上、熱伝導性や流動性の制御などの効果を得ることができる。そのため、添加剤として充填材を含むことは、様々な環境で安定した出力を維持する上で非常に有効である。 The additives are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Examples of the additives include a filler, a gap agent, a polymerization initiator, a drying agent (moisture absorbent), a curing accelerator, a coupling agent, a flexibilizer, a colorant, a flame retardant assistant, an antioxidant, and an organic solvent. Among these, a filler, a gap agent, a curing accelerator, a polymerization initiator, and a drying agent (moisture absorbent) are preferred, and a filler and a polymerization initiator are more preferred. By including a filler as an additive, it is possible to suppress the intrusion of moisture and oxygen, and further to obtain effects such as a reduction in volumetric shrinkage during curing, a reduction in the amount of outgassing during curing or heating, an improvement in mechanical strength, and control of thermal conductivity and fluidity. Therefore, including a filler as an additive is very effective in maintaining a stable output in various environments.

また、光電変換素子の出力特性やその耐久性に関しては、侵入する水分や酸素の影響だけでなく、封止部材の硬化時あるいは加熱時に発生するアウトガスの影響が無視できない。特に、加熱時に発生するアウトガスの影響は、高温環境保管における出力特性に大きな影響を及ぼす。封止部材に充填材やギャップ剤、乾燥剤を含有させることにより、これら自身が水分や酸素の浸入を抑制できるほか、封止部材の使用量を低減できることにより、アウトガスを低減させる効果を得ることができる。封止部材に充填材やギャップ剤、乾燥剤を含有させることは、硬化時だけでなく、光電変換素子を高温環境で保存する際にも有効である。 In addition, when it comes to the output characteristics and durability of photoelectric conversion elements, the effects of not only the intrusion of moisture and oxygen, but also the outgassing that occurs when the sealing material is cured or heated cannot be ignored. In particular, the outgassing that occurs when heated has a significant effect on the output characteristics when stored in a high-temperature environment. By incorporating a filler, gap agent, or desiccant into the sealing material, these themselves can suppress the intrusion of moisture and oxygen, and by reducing the amount of sealing material used, the effect of reducing outgassing can be obtained. Incorporating a filler, gap agent, or desiccant into the sealing material is effective not only during curing, but also when storing photoelectric conversion elements in a high-temperature environment.

前記充填材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、結晶性あるいは不定形のシリカ、タルクなどのケイ酸塩鉱物、アルミナ、窒化アルミ、窒化珪素、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム等の無機系充填材などが挙げられる。これらの中でも、特にハイドロタルサイトが好ましい。また、これらは、単独で使用しても、2種以上の併用であってもよい。 The filler is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples of the filler include crystalline or amorphous silica, silicate minerals such as talc, and inorganic fillers such as alumina, aluminum nitride, silicon nitride, calcium silicate, and calcium carbonate. Among these, hydrotalcite is particularly preferred. These may be used alone or in combination of two or more kinds.

前記充填材の平均一次粒径は、特に限定されないが、0.1μm以上10μm以下が好ましく、1μm以上5μm以下がより好ましい。前記充填材の平均一次粒径が上記の好ましい範囲内であると、水分や酸素の侵入を抑制する効果を十分に得ることができ、粘度が適正となり、基板との密着性や脱泡性が向上し、封止部の幅の制御や作業性に対しても有効である。 The average primary particle size of the filler is not particularly limited, but is preferably 0.1 μm or more and 10 μm or less, and more preferably 1 μm or more and 5 μm or less. When the average primary particle size of the filler is within the above preferred range, the effect of suppressing the intrusion of moisture and oxygen can be sufficiently obtained, the viscosity becomes appropriate, the adhesion to the substrate and the degassing property are improved, and it is also effective in controlling the width of the sealing part and workability.

前記充填材の含有量としては、封止部材全体(100質量部)に対し、10質量部以上90質量部以下が好ましく、20質量部以上70質量部以下がより好ましい。前記充填材の含有量が上記の好ましい範囲内であることにより、水分や酸素の浸入抑制効果が十分に得られ、粘度も適正となり、密着性や作業性も良好となる。 The content of the filler is preferably 10 parts by mass or more and 90 parts by mass or less, and more preferably 20 parts by mass or more and 70 parts by mass or less, relative to the entire sealing member (100 parts by mass). When the content of the filler is within the above preferred range, the effect of suppressing the intrusion of moisture and oxygen is sufficiently obtained, the viscosity is appropriate, and the adhesion and workability are also good.

前記ギャップ剤は、ギャップ制御剤あるいはスペーサー剤とも称される。添加剤としてギャップ材を含むことにより、封止部のギャップを制御することが可能になる。例えば、第1の基板又は第1の電極の上に、封止部材を付与し、その上に第2の基板を載せて封止を行う場合、封止部材がギャップ剤を混合していることにより、封止部のギャップがギャップ剤のサイズに揃うため、容易に封止部のギャップを制御することができる。 The gap agent is also called a gap control agent or spacer agent. By including a gap agent as an additive, it becomes possible to control the gap of the sealing portion. For example, when a sealing member is applied onto a first substrate or a first electrode, and a second substrate is placed on top of that to perform sealing, since the sealing member contains a gap agent, the gap of the sealing portion is aligned to the size of the gap agent, and therefore the gap of the sealing portion can be easily controlled.

前記ギャップ剤としては、特に限定されないが、例えば、粒状でかつ粒径が均一であり、耐溶剤性や耐熱性が高いものが好ましく、目的に応じて適宜選択することができる。前記ギャップ剤としては、エポキシ樹脂と親和性が高く、粒子形状が球形であるものが好ましい。具体的には、ガラスビーズ、シリカ微粒子、有機樹脂微粒子などが好ましい。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。ギャップ剤の粒径としては、設定する封止部のギャップに合わせて選択可能であるが、1μm以上100μm以下が好ましく、5μm以上50μm以下がより好ましい。 The gap agent is not particularly limited, but is preferably granular, has a uniform particle size, and has high solvent resistance and heat resistance, and can be appropriately selected according to the purpose. The gap agent is preferably one that has high affinity with epoxy resin and has a spherical particle shape. Specifically, glass beads, silica fine particles, organic resin fine particles, etc. are preferable. These may be used alone or in combination of two or more. The particle size of the gap agent can be selected according to the gap of the sealing part to be set, but is preferably 1 μm or more and 100 μm or less, and more preferably 5 μm or more and 50 μm or less.

前記重合開始剤としては、特に限定されないが、例えば、熱や光を用いて重合を開始させる重合開始剤が挙げられ、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、熱重合開始剤、光重合開始剤などが挙げられる。熱重合開始剤は、加熱によってラジカルやカチオンなどの活性種を発生する化合物であり、2,2’-アゾビスブチロニトリル(AIBN)のようなアゾ化合物や、過酸化ベンゾイル(BPO)などの過酸化物などが挙げられる。熱カチオン重合開始剤としては、ベンゼンスルホン酸エステルやアルキルスルホニウム塩等が用いられる。光重合開始剤は、エポキシ樹脂の場合光カチオン重合開始剤が好ましく用いられる。エポキシ樹脂に光カチオン重合開始剤を混合し、光照射を行うと光カチオン重合開始剤が分解して、酸を発生し、酸がエポキシ樹脂の重合を引き起こし、硬化反応が進行する。光カチオン重合開始剤は、硬化時の体積収縮が少なく、酸素阻害を受けず、貯蔵安定性が高いといった効果を有する。 The polymerization initiator is not particularly limited, but examples thereof include polymerization initiators that use heat or light to initiate polymerization, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, thermal polymerization initiators and photopolymerization initiators can be used. Thermal polymerization initiators are compounds that generate active species such as radicals and cations when heated, and examples of such initiators include azo compounds such as 2,2'-azobisbutyronitrile (AIBN) and peroxides such as benzoyl peroxide (BPO). As thermal cationic polymerization initiators, benzenesulfonic acid esters and alkylsulfonium salts can be used. As photopolymerization initiators, photocationic polymerization initiators are preferably used in the case of epoxy resins. When the photocationic polymerization initiator is mixed with the epoxy resin and irradiated with light, the photocationic polymerization initiator decomposes to generate acid, which causes the epoxy resin to polymerize, and the curing reaction proceeds. The photocationic polymerization initiator has the effects of having little volume shrinkage during curing, not being inhibited by oxygen, and having high storage stability.

前記光カチオン重合開始剤としては、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩、メタセロン化合物、シラノール・アルミニウム錯体などが挙げられる。また、重合開始剤として、光を照射することにより酸を発生する機能を有する光酸発生剤も使用できる。光酸発生剤は、カチオン重合を開始する酸として作用し、カチオン部とアニオン部からなるイオン性のスルホニウム塩系やヨードニウム塩系などのオニウム塩などが挙げられる。これらは、単独で使用しても、2種以上の併用であってもよい。 Examples of the photocationic polymerization initiator include aromatic diazonium salts, aromatic iodonium salts, aromatic sulfonium salts, methacerone compounds, and silanol aluminum complexes. In addition, photoacid generators that have the function of generating acid by irradiation with light can also be used as polymerization initiators. Photoacid generators act as acids that initiate cationic polymerization, and examples of such photoacid generators include onium salts, such as ionic sulfonium salts and iodonium salts, which are composed of a cationic portion and an anionic portion. These may be used alone or in combination of two or more types.

前記重合開始剤の添加量としては、特に限定されず、使用する材料によって異なる場合があるが、封止部材全体(100質量部)に対し、0.5質量部以上10質量部以下が好ましく、1質量部以上5質量部以下がより好ましい。添加量が上記の好ましい範囲内であることにより、硬化が適正に進み、未硬化物の残存を低減することができ、またアウトガスが過剰になるのを防止できる。 The amount of the polymerization initiator to be added is not particularly limited and may vary depending on the material used, but is preferably 0.5 parts by mass to 10 parts by mass, and more preferably 1 part by mass to 5 parts by mass, relative to the entire sealing member (100 parts by mass). By adding an amount within the above preferred range, curing proceeds properly, the amount of uncured material remaining can be reduced, and excessive outgassing can be prevented.

前記乾燥剤(吸湿剤とも称される)は、水分を物理的あるいは化学的に吸着、吸湿する機能を有する材料であり、封止部材に含有させることにより、耐湿性を更に高め、アウトガスの影響を低減できる。前記乾燥剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、粒子状であるものが好ましく、例えば、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、塩化カルシウム、シリカゲル、モレキュラーシーブ、ゼオライトなどの無機吸水材料が挙げられる。これらの中でも、吸湿量が多いゼオライトが好ましい。これらは、単独で使用しても、2種以上の併用であってもよい。 The desiccant (also called moisture absorbent) is a material that has the function of physically or chemically adsorbing or absorbing moisture, and by including it in the sealing member, moisture resistance can be further improved and the effects of outgassing can be reduced. There are no particular limitations on the desiccant and it can be selected appropriately depending on the purpose, but particulate desiccants are preferred, and examples of such desiccants include inorganic water-absorbing materials such as calcium oxide, barium oxide, magnesium oxide, magnesium sulfate, sodium sulfate, calcium chloride, silica gel, molecular sieves, and zeolite. Among these, zeolite, which has a high moisture absorption capacity, is preferred. These may be used alone or in combination of two or more types.

前記硬化促進剤(硬化触媒とも称される)は、硬化速度を速める材料であり、主に熱硬化型のエポキシ樹脂に用いられる。前記硬化促進剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、DBU(1,8-ジアザビシクロ(5,4,0)-ウンデセン-7)やDBN(1,5-ジアザビシクロ(4,3,0)-ノネン-5)等の三級アミンあるいは三級アミン塩、1-シアノエチル-2-エチル-4-メチルイミダゾールや2-エチル-4-メチルイミダゾール等のイミダゾール系、トリフェニルホスフィンやテトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート等のホスフィンあるいはホスホニウム塩などが挙げられる。これらは、単独で使用しても、2種以上の併用であってもよい。 The curing accelerator (also called a curing catalyst) is a material that accelerates the curing speed, and is mainly used for thermosetting epoxy resins. There are no particular limitations on the curing accelerator, and it can be appropriately selected according to the purpose. Examples of the curing accelerator include tertiary amines or tertiary amine salts such as DBU (1,8-diazabicyclo(5,4,0)-undecene-7) and DBN (1,5-diazabicyclo(4,3,0)-nonene-5), imidazoles such as 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole and 2-ethyl-4-methylimidazole, and phosphines or phosphonium salts such as triphenylphosphine and tetraphenylphosphonium tetraphenylborate. These may be used alone or in combination of two or more.

前記カップリング剤は、分子結合力を高める効果を有する材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シランカップリング剤などが挙げられる。具体的には、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、N-フェニル-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)3-アミノプロピルメチルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、N-(2-(ビニルベンジルアミノ)エチル)3-アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤などが挙げられる。これらは、単独で使用しても、2種以上の併用であってもよい。 The coupling agent is not particularly limited as long as it is a material that has the effect of increasing molecular bonding strength, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, silane coupling agents can be mentioned. Specific examples include silane coupling agents such as 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-(2-aminoethyl)3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-(2-aminoethyl)3-aminopropylmethyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, N-(2-(vinylbenzylamino)ethyl)3-aminopropyltrimethoxysilane hydrochloride, and 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane. These may be used alone or in combination of two or more.

本実施形態においては、例えば、シート状接着剤を用いることができる。シート状接着剤とは、例えば、シート上に予め封止樹脂により樹脂層を形成したもので、シートにはガラスやガスバリア性の高いフィルム等を用いることができる。また、封止樹脂のみでシート状接着剤を形成していてもよい。シート状接着剤を、封止フィルム上に貼り付けることも可能である。この場合、封止フィルム上に貼付されたシート状接着剤を構成するシートに中空部を設けた構造にしてからデバイスと貼り合せることも可能である。 In this embodiment, for example, a sheet-like adhesive can be used. The sheet-like adhesive is, for example, a resin layer formed on a sheet using a sealing resin in advance, and the sheet can be made of glass or a film with high gas barrier properties. The sheet-like adhesive may also be formed using only the sealing resin. It is also possible to attach the sheet-like adhesive to the sealing film. In this case, it is also possible to provide a hollow portion in the sheet constituting the sheet-like adhesive attached to the sealing film, and then attach it to the device.

前記封止フィルムを用いて封止する場合、光電変換デバイスを挟むように支持体と対向して配置される。封止フィルムの基材としては、その形状、構造、大きさ、種類については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。封止フィルムは、基材の表面に水分や酸素の通過を防ぐバリア層を形成しており、基材の一方の面だけでも両面に形成されていてもよい。 When sealing is performed using the sealing film, the sealing film is disposed opposite the support so as to sandwich the photoelectric conversion device. There are no particular limitations on the shape, structure, size, or type of the substrate of the sealing film, and it can be appropriately selected according to the purpose. The sealing film forms a barrier layer on the surface of the substrate to prevent the passage of moisture and oxygen, and may be formed on only one side or both sides of the substrate.

前記バリア層は、例えば、金属酸化物、金属、高分子と金属アルコキシドより形成された混合物などを主成分とする材質で構成されていてもよい。前記金属酸化物としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、アルミニウム、などを挙げることができ、前記高分子としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、メチルセルロースなどを挙げることができ、前記金属アルコキシドとしては、例えば、テトラエトキシシラン、トリイソプロポキシアルミニウム、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどを挙げることができる。 The barrier layer may be composed of a material mainly composed of, for example, a metal oxide, a metal, or a mixture formed of a polymer and a metal alkoxide. Examples of the metal oxide include aluminum oxide, silicon oxide, and aluminum. Examples of the polymer include polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, and methyl cellulose. Examples of the metal alkoxide include tetraethoxysilane, triisopropoxyaluminum, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, and 3-isocyanatopropyltriethoxysilane.

前記バリア層は、例えば、透明であっても不透明であっても構わない。また、バリア層は上記材料からの組合せによる単層であっても、複数の積層構造であっても構わない。バリア層の形成方法は、既知の方法を用いることができ、スパッタ法などの真空製膜、ディッピング法、ロールコーティング法、スクリーン印刷法、スプレー法、グラビア印刷法などの塗布方法を使用することができる。 The barrier layer may be, for example, transparent or opaque. The barrier layer may be a single layer or a laminated structure of multiple layers made of a combination of the above materials. The barrier layer may be formed by any known method, including vacuum film formation such as sputtering, dipping, roll coating, screen printing, spraying, gravure printing, and other coating methods.

[配線]
本実施形態の光電変換素子10(例えば太陽電池)は、光によって発生した電流を効率的に取り出すため、第1の電極12及び第2の電極裏面電極にリード線(配線)を接続することが好ましい。リード線は、例えば、前記第1の電極及び前記第2の電極と、はんだ、銀ペースト、グラファイトのような導電性材料を用いて接続される。導電性材料は単独でも2種以上の混合または積層構造で用いても構わない。また、リード線を取り付けた部位は、物理的な保護の観点から、アクリル系樹脂やエポキシ系樹脂で覆っても構わない。
[wiring]
In the photoelectric conversion element 10 (e.g., solar cell) of this embodiment, in order to efficiently extract the current generated by light, it is preferable to connect lead wires (wiring) to the first electrode 12 and the second electrode back electrode. The lead wires are connected to the first electrode and the second electrode, for example, using a conductive material such as solder, silver paste, or graphite. The conductive material may be used alone or in a mixed or laminated structure of two or more kinds. In addition, the part to which the lead wires are attached may be covered with an acrylic resin or an epoxy resin from the viewpoint of physical protection.

リード線は、電気回路における電源や電子部品などを電気的に接続するための電線の総称であり、例えば、ビニール線、エナメル線などを挙げることができる。 A lead wire is a general term for electrical wires used to electrically connect power sources and electronic components in an electrical circuit, and examples include vinyl wire and enamel wire.

以上説明した光電変換素子10は、光電変換特性に優れるとともに、場所による光電変換特性の偏りが少ないという効果を奏する。 The photoelectric conversion element 10 described above has excellent photoelectric conversion characteristics and has the advantage of having little bias in the photoelectric conversion characteristics depending on the location.

[アプリケーション]
本実施形態の光電変換素子10の用途及び使用方法は、特に限定されず、例えば、一般的な光電変換素子(例えば一般的な太陽電池)と同様の用途に広く用いることができる。本実施形態の光電変換素子(例えば太陽電池)は、例えば、発生した電流を制御する回路基盤等と組み合わせることにより電源装置へ応用することができる。電源装置を利用している機器類としては、例えば、電子卓上計算機やソーラー電波腕時計などが挙げられる。また、携帯電話、電子ペーパー、温湿度計等に本実施形態の太陽電池を電源装置として適用することも可能である。また、充電式や乾電池式の電気器具の連続使用時間を延ばすための補助電源や、二次電池と組み合わせることによって夜間使用などにも応用可能である。また、電池交換や電源配線等が不要な自立型電源としても利用可能である。
[application]
The application and method of use of the photoelectric conversion element 10 of this embodiment are not particularly limited, and can be widely used for applications similar to those of a general photoelectric conversion element (for example, a general solar cell). The photoelectric conversion element (for example, a solar cell) of this embodiment can be applied to a power supply device by combining it with a circuit board that controls the generated current, for example. Examples of devices that use a power supply device include electronic desk calculators and solar radio watches. The solar cell of this embodiment can also be applied as a power supply device to mobile phones, electronic paper, thermometers, hygrometers, etc. In addition, it can be applied to auxiliary power sources for extending the continuous use time of rechargeable or battery-powered electrical appliances, and to nighttime use by combining it with secondary batteries. It can also be used as an independent power source that does not require battery replacement or power wiring.

以下、本発明の実施例について説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されない。 The following describes examples of the present invention. However, the present invention is not limited to the following examples.

[実施例1]
以下のようにして、光電変換素子である太陽電池を作製(製造)した。
[Example 1]
A solar cell, which is a photoelectric conversion element, was prepared (manufactured) in the following manner.

上述の(A-15)(0.1mmol/L)を溶解したDMF溶液を、ITOガラス基板(支持体であるガラス基板上に第1の電極が形成されたもの、75mm角サイズ)のITO上に1mL乗せ、スピンコーター(3,000rpm、30秒)を用いて前記ITO(第1の電極)上に単分子層(正孔輸送層)を形成した。この単分子層状に、メタノール性塩酸(0.5mol/L)を乗せて1分静置し、スピンコーター(3,000rpm、30秒)を用いて余分な溶液を除去した。次に、ヨウ化セシウム(0.738g)、ヨウ化ホルムアミジン(7.512g)、臭化メチルアミン(0.905g)、ヨウ化鉛(23.888g)、臭化鉛(1.022g)をDMF(40.0mL)とジメチルスルホキシド(DMSO、12.0mL)に溶解した溶液を、上記基板上にスピンコートを用いて製膜した。スピンコートは3000rpm、開始から30秒後にクロロベンゼン(0.3mL)を滴下した。その後、150℃で10分加熱し、ペロブスカイト層(光電変換層)を得た。次いで、C60を20nm(電子輸送層)、バソキュプロイン(BCP、8nm)(電子注入層)、Ag(100nm)(第2の電極)を真空蒸着で製膜し、光電変換素子を作製した。作製後、75mm角サイズの光電変換素子を25mm角サイズに9分割し、それぞれの太陽電池特性を評価し、ベストセルの性能と、9個の平均値の性能を表1に示す。 1 mL of the DMF solution in which the above-mentioned (A-15) (0.1 mmol/L) was dissolved was placed on the ITO of an ITO glass substrate (a glass substrate serving as a support on which a first electrode was formed, 75 mm square size), and a monolayer (hole transport layer) was formed on the ITO (first electrode) using a spin coater (3,000 rpm, 30 seconds). Methanolic hydrochloric acid (0.5 mol/L) was placed on this monolayer and allowed to stand for 1 minute, and excess solution was removed using a spin coater (3,000 rpm, 30 seconds). Next, a solution of cesium iodide (0.738 g), formamidine iodide (7.512 g), methylamine bromide (0.905 g), lead iodide (23.888 g), and lead bromide (1.022 g) dissolved in DMF (40.0 mL) and dimethyl sulfoxide (DMSO, 12.0 mL) was formed on the above substrate by spin coating. Spin coating was performed at 3000 rpm, and chlorobenzene (0.3 mL) was dropped 30 seconds after the start. After that, the substrate was heated at 150 ° C for 10 minutes to obtain a perovskite layer (photoelectric conversion layer). Next, 20 nm of C 60 (electron transport layer), bathocuproine (BCP, 8 nm) (electron injection layer), and Ag (100 nm) (second electrode) were formed by vacuum deposition to prepare a photoelectric conversion element. After fabrication, the 75 mm square photoelectric conversion element was divided into nine 25 mm squares, and the solar cell characteristics of each were evaluated. Table 1 shows the performance of the best cell and the average performance of the nine cells.

実施例1で作製した封止デバイスの光電変換特性を、JISC8913:1998のシリコン結晶系太陽電池セルの出力測定方法に準拠した方法で測定した。AM1.5G相当のエアマスフィルターを組み合わせたソーラーシュミレーター(分光計器株式会社製SMO-250III型)に、2次基準Si太陽電池で100mW/cmの光量に調整して測定用光源とし、ペロブスカイト型太陽電池セルの試験サンプル(実施例1で作製した封止デバイス)に光照射をしながら、ソースメーター(KeithleyInstrumentsInc.製、2400型汎用ソースメーター)を使用してI-Vカーブ特性を測定し、I-Vカーブ特性測定から得られた短絡電流(Isc)、開放電圧(Voc)、フィルファクター(FF)、そして、短絡電流密度(Jsc)、及び光電変換効率(PCE)を求めた。 The photoelectric conversion characteristics of the sealed device prepared in Example 1 were measured by a method conforming to the output measurement method of silicon crystal solar cell of JIS C8913: 1998. A solar simulator (SMO-250III type manufactured by Bunkoukeiki Co., Ltd.) combined with an air mass filter equivalent to AM1.5G was adjusted to a light amount of 100 mW / cm 2 with a secondary reference Si solar cell as a measurement light source, and the I-V curve characteristics were measured using a source meter (manufactured by Keithley Instruments Inc., 2400 type general-purpose source meter) while irradiating a test sample of a perovskite solar cell (sealed device prepared in Example 1), and the short-circuit current (Isc), open circuit voltage (Voc), fill factor (FF), and short-circuit current density (Jsc), and photoelectric conversion efficiency (PCE) obtained from the I-V curve characteristics measurement were obtained.

式1:短絡電流密度(Jsc;mA/cm)=Isc(mA)/有効受光面S(cm
式2:光電変換効率(PCE;%)=Voc(V)×Jsc(mA/cm)×FF×100/100(mW/cm
Equation 1: Short-circuit current density (Jsc; mA/cm 2 )=Isc (mA)/effective light-receiving area S (cm 2 )
Equation 2: Photoelectric conversion efficiency (PCE; %)=Voc(V)×Jsc(mA/cm 2 )×FF×100/100(mW/cm 2 )

[実施例2]
実施例1におけるメタノール性塩酸の代わりに、p-トルエンスルホン酸を溶解したクロロベンゼン溶液(0.5mol/L)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして光電変換素子を作製(製造)し、光電変換効率を測定した。太陽電池特性結果を下記表1に示す。
[Example 2]
A photoelectric conversion element was produced (manufactured) and the photoelectric conversion efficiency was measured in the same manner as in Example 1, except that a chlorobenzene solution (0.5 mol/L) of p-toluenesulfonic acid was used instead of the methanolic hydrochloric acid in Example 1. The solar cell characteristic results are shown in Table 1 below.

[実施例3]
実施例1における(A-15)(0.1mmol/L)の代わりに、(A-15)(0.1mmol/L)と(B-35)(12mmol/L)を溶解したDMF溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして光電変換素子を作製(製造)し、光電変換効率を測定した。太陽電池特性結果を下記表1に示す。
[Example 3]
A photoelectric conversion element was produced (manufactured) and the photoelectric conversion efficiency was measured in the same manner as in Example 1, except that a DMF solution containing (A-15) (0.1 mmol/L) and (B-35) (12 mmol/L) was used instead of (A-15) (0.1 mmol/L) in Example 1. The solar cell characteristic results are shown in Table 1 below.

[実施例4]
実施例1における(A-15)(0.1mmol/L)の代わりに、(A-25)(0.1mmol/L)を用いたこと以外は実施例1と同様にして光電変換素子を作製(製造)し、光電変換効率を測定した。太陽電池特性結果を下記表1に示す。
[Example 4]
A photoelectric conversion element was produced (manufactured) and the photoelectric conversion efficiency was measured in the same manner as in Example 1, except that (A-25) (0.1 mmol/L) was used instead of (A-15) (0.1 mmol/L) in Example 1. The solar cell characteristic results are shown in Table 1 below.

[実施例5]
実施例2における(A-15)(0.1mmol/L)の代わりに、(A-15)(0.1mmol/L)と(B-35)を用いたこと以外は実施例2と同様にして光電変換素子を作製(製造)し、光電変換効率を測定した。太陽電池特性結果を下記表1に示す。
[Example 5]
A photoelectric conversion element was produced (manufactured) and the photoelectric conversion efficiency was measured in the same manner as in Example 2, except that (A-15) (0.1 mmol/L) and (B-35) were used instead of (A-15) (0.1 mmol/L) in Example 2. The solar cell characteristic results are shown in Table 1 below.

[実施例6]
実施例4におけるメタノール性塩酸の代わりに、p-トルエンスルホン酸を溶解したクロロベンゼン溶液(0.5mol/L)を用いたこと以外は、実施例4と同様にして光電変換素子を作製(製造)し、光電変換効率を測定した。太陽電池特性結果を下記表1に示す。
[Example 6]
A photoelectric conversion element was produced (manufactured) and the photoelectric conversion efficiency was measured in the same manner as in Example 4, except that a chlorobenzene solution (0.5 mol/L) of p-toluenesulfonic acid was used instead of the methanolic hydrochloric acid in Example 4. The solar cell characteristic results are shown in Table 1 below.

[実施例7]
実施例3における(B-35)(12mmol/L)の代わりに、(B-22)(1mmol/L)のDMF溶液を用いたこと以外は実施例3と同様にして光電変換素子を作製(製造)し、光電変換効率を測定した。太陽電池特性結果を下記表1に示す。
[Example 7]
A photoelectric conversion element was produced (manufactured) and the photoelectric conversion efficiency was measured in the same manner as in Example 3, except that a DMF solution of (B-22) (1 mmol/L) was used instead of (B-35) (12 mmol/L) in Example 3. The solar cell characteristic results are shown in Table 1 below.

[実施例8]
実施例3における(B-35)(12mmol/L)の代わりに、(B-51)(0.1mmol/L)を用いたこと以外は実施例3と同様にして光電変換素子を作製(製造)し、光電変換効率を測定した。太陽電池特性結果を下記表1に示す。
[Example 8]
A photoelectric conversion element was produced (manufactured) and the photoelectric conversion efficiency was measured in the same manner as in Example 3, except that (B-51) (0.1 mmol/L) was used instead of (B-35) (12 mmol/L) in Example 3. The solar cell characteristic results are shown in Table 1 below.

[実施例9]
実施例8におけるメタノール性塩酸の代わりに、ヨウ化水素酸を溶解した水溶液(0.1mol/L)を用いたこと以外は、実施例8と同様にして光電変換素子を作製(製造)し、光電変換効率を測定した。太陽電池特性結果を下記表1に示す。
[Example 9]
A photoelectric conversion element was produced (manufactured) and the photoelectric conversion efficiency was measured in the same manner as in Example 8, except that an aqueous solution (0.1 mol/L) of hydroiodic acid was used instead of the methanolic hydrochloric acid in Example 8. The solar cell characteristic results are shown in Table 1 below.

[実施例10]
実施例3における(A―15)(0.1mmol/L)の代わりに、(A-04)(0.1mmol/L)を用いたこと以外は実施例3と同様にして光電変換素子を作製(製造)し、光電変換効率を測定した。太陽電池特性結果を下記表1に示す。
[Example 10]
A photoelectric conversion element was produced (manufactured) and the photoelectric conversion efficiency was measured in the same manner as in Example 3, except that (A-04) (0.1 mmol/L) was used instead of (A-15) (0.1 mmol/L) in Example 3. The solar cell characteristic results are shown in Table 1 below.

[実施例11]
実施例8における(A―15)(0.1mmol/L)の代わりに、(A-04)(0.1mmol/L)を用いたこと以外は実施例8と同様にして光電変換素子を作製(製造)し、光電変換効率を測定した。太陽電池特性結果を下記表1に示す。
[Example 11]
A photoelectric conversion element was produced (manufactured) and the photoelectric conversion efficiency was measured in the same manner as in Example 8, except that (A-04) (0.1 mmol/L) was used instead of (A-15) (0.1 mmol/L) in Example 8. The solar cell characteristic results are shown in Table 1 below.

[実施例12]
実施例10における(A-04)(0.1mmol/L)と(B-35)(12mmol/L)の代わりに、(A-04)(0.1mmol/L)と(B-13a)(18mmol/L)を用い、かつITOガラス基板上に正孔輸送層として形成した後、酸処理を行わなかった以外は実施例10と同様にして光電変換素子を作製(製造)し、光電変換効率を測定した。太陽電池特性結果を下記表1に示す。
[Example 12]
A photoelectric conversion element was produced (manufactured) in the same manner as in Example 10, except that (A-04) (0.1 mmol/L) and (B-13a) (18 mmol/L) were used instead of (A-04) (0.1 mmol/L) and (B-35) (12 mmol/L) in Example 10, and that after forming a hole transport layer on an ITO glass substrate, no acid treatment was performed, and then the photoelectric conversion efficiency was measured. The solar cell characteristic results are shown in Table 1 below.

[比較例1]
実施例1におけるメタノール性塩酸の処理(酸処理)を行わなかった以外は実施例1と同様にして光電変換素子を作製(製造)し、光電変換効率を測定した。太陽電池特性結果を下記表1に示す。
[Comparative Example 1]
A photoelectric conversion element was produced (manufactured) and its photoelectric conversion efficiency was measured in the same manner as in Example 1, except that the treatment with methanolic hydrochloric acid (acid treatment) in Example 1 was not carried out. The solar cell characteristic results are shown in Table 1 below.

[比較例2]
比較例1における(A―15)(0.1mmol/L)の代わりに、(B-35)(12mmol/L)を用いたこと以外は比較例1と同様にして光電変換素子を作製(製造)し、光電変換効率を測定した。太陽電池特性結果を下記表1に示す。
[Comparative Example 2]
A photoelectric conversion element was produced (manufactured) and the photoelectric conversion efficiency was measured in the same manner as in Comparative Example 1, except that (B-35) (12 mmol/L) was used instead of (A-15) (0.1 mmol/L) in Comparative Example 1. The solar cell characteristic results are shown in Table 1 below.

[比較例3]
実施例1における(A―15)(0.1mmol/L)の代わりに、(A-04)(0.1mmol/L)を用いたこと以外は実施例1と同様にして光電変換素子を作製(製造)し、光電変換効率を測定した。太陽電池特性結果を下記表1に示す。
[Comparative Example 3]
A photoelectric conversion element was produced (manufactured) and the photoelectric conversion efficiency was measured in the same manner as in Example 1, except that (A-04) (0.1 mmol/L) was used instead of (A-15) (0.1 mmol/L) in Example 1. The solar cell characteristic results are shown in Table 1 below.

[比較例4]
実施例10における(B-35)(12mmol/L)の代わりに、オクチルホスホン酸(12mmol/L)を用いたこと以外は実施例10と同様にして光電変換素子を作製(製造)し、光電変換効率を測定した。太陽電池特性結果を下記表1に示す。
[Comparative Example 4]
A photoelectric conversion element was produced (manufactured) and the photoelectric conversion efficiency was measured in the same manner as in Example 10, except that octylphosphonic acid (12 mmol/L) was used instead of (B-35) (12 mmol/L) in Example 10. The solar cell characteristic results are shown in Table 1 below.

表1より、実施例1と比較例1の比較から、酸処理を行うことで、光電変換層(ペロブスカイト層)と単分子で形成された正孔輸送層の界面が改良されることにより、均一なペロブスカイト層が形成され、その結果、バラツキの少ない光電変換素子を得ることができることが分かる。また、比較例3から、窒素原子を有していない正孔輸送材料を用いて酸処理を行っても、正孔輸送材料は塩を形成しないため、ペロブスカイト層と単分子で形成された正孔輸送層の界面が改良されることもなく、良好な特性を得ることができなかった。また、同じように、比較例4から、正孔輸送材料と共吸着剤の両方に窒素原子を有していない化合物を用いた場合、酸処理を行っても、正孔輸送材料は塩を形成しないため、ペロブスカイト層と単分子で形成された正孔輸送層の界面が改良されることもなく、良好な特性を得ることができなかった。
一方、実施例3と実施例5、実施例4と実施例6、実施例8と実施例9の比較から、酸として塩酸以外にp-トルエンスルホン酸やヨウ化水素酸塩を用いても良好な特性、良好な均一性が得られており、本発明が優れていることが分かる。また、実施例10や実施例11から、正孔輸送材料に窒素原子を有していない化合物を用いていても、窒素原子を含有する共吸着剤を併用することにより、酸処理によって界面が改良され、良好な性能と均一性を得ることが分かる。これらの結果から、本発明が、優れた光電変換特性を示すことが明確である。
From Table 1, it can be seen from the comparison between Example 1 and Comparative Example 1 that the acid treatment improves the interface between the photoelectric conversion layer (perovskite layer) and the hole transport layer formed of a monomolecule, thereby forming a uniform perovskite layer, and as a result, a photoelectric conversion element with little variation can be obtained. In addition, from Comparative Example 3, even if the acid treatment is performed using a hole transport material that does not have a nitrogen atom, the hole transport material does not form a salt, so the interface between the perovskite layer and the hole transport layer formed of a monomolecule is not improved, and good characteristics cannot be obtained. Similarly, from Comparative Example 4, when a compound that does not have a nitrogen atom is used in both the hole transport material and the co-adsorbent, even if the acid treatment is performed, the hole transport material does not form a salt, so the interface between the perovskite layer and the hole transport layer formed of a monomolecule is not improved, and good characteristics cannot be obtained.
On the other hand, comparisons between Examples 3 and 5, between Examples 4 and 6, and between Examples 8 and 9 show that even when p-toluenesulfonic acid or hydroiodide is used as an acid other than hydrochloric acid, good characteristics and good uniformity are obtained, and that the present invention is superior. Also, Examples 10 and 11 show that even when a compound not having a nitrogen atom is used as the hole transport material, the interface is improved by acid treatment by using a co-adsorbent containing a nitrogen atom in combination, and good performance and uniformity are obtained. These results clearly show that the present invention exhibits excellent photoelectric conversion characteristics.

以上のとおり、上述した態様の正孔輸送材料を正孔輸送層に用いることにより、バラツキの少ない均一で高性能な光電変換素子を得ることが可能であることが、本実施例により確認された。 As described above, this example confirms that by using the hole transport material of the above-mentioned aspect in the hole transport layer, it is possible to obtain a uniform, high-performance photoelectric conversion element with little variation.

以上、実施形態及び実施例を用いて本発明を説明した。ただし、本発明は、以上において説明した実施形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて、任意にかつ適宜に組み合わせ、変更し、又は選択して採用できるものである。 The present invention has been described above using embodiments and examples. However, the present invention is not limited to the embodiments and examples described above, and can be arbitrarily and appropriately combined, modified, or selected and adopted as necessary within the scope of the spirit of the present invention.

以上、説明したとおり、本発明の光電変換素子は、例えば、太陽電池として有用である。本発明の光電変換素子の用途及び使用方法は特に限定されず、例えば、一般的な光電変換素子(例えば、一般的な太陽電池)と同様の用途及び使用方法で、広範な分野に適用可能である。 As explained above, the photoelectric conversion element of the present invention is useful, for example, as a solar cell. The application and method of use of the photoelectric conversion element of the present invention are not particularly limited, and it can be applied in a wide range of fields, for example, with the same application and method of use as a general photoelectric conversion element (for example, a general solar cell).

10 光電変換素子
11 支持体
12 第1の電極
13 正孔輸送層
14 光電変換層
15 電子輸送層
16 第2の電極

REFERENCE SIGNS LIST 10 Photoelectric conversion element 11 Support 12 First electrode 13 Hole transport layer 14 Photoelectric conversion layer 15 Electron transport layer 16 Second electrode

Claims (8)

第1の電極、正孔輸送層、光電変換層、電子輸送層、及び第2の電極が、この順序で積層され、
前記光電変換層が、ペロブスカイト化合物を含み、
前記正孔輸送層が、下記化学式(I)で表される化合物を含み、下記化学式(I)で表される化合物の少なくとも一部のArにおいて、前記芳香環を構成する窒素原子とアニオンとから塩が形成されている、光電変換素子。
Ar-(L-X)n...(I)
前記化学式(I)において、Arは、芳香環を含む構造であり、前記芳香環を構成する原子中に窒素原子を含み、Arは、-L-X以外の置換基を有していてもよい。nは1以上の整数であり、nが2以上の場合は、-L-Xで表される構造は、互いに同一であっても異なっていてもよい。Lは、ArとXとを結合する2価の連結基、または単結合である。Xは、前記第1の電極と化学結合あるいは水素結合が可能な基である。
a first electrode, a hole transport layer, a photoelectric conversion layer, an electron transport layer, and a second electrode are laminated in this order;
the photoelectric conversion layer contains a perovskite compound,
The hole transport layer contains a compound represented by the following chemical formula (I), and in at least a part of Ar 1 in the compound represented by the following chemical formula (I), a salt is formed between a nitrogen atom constituting the aromatic ring and an anion.
Ar 1 -(L 1 -X 1 )n. . . (I)
In the chemical formula (I), Ar 1 is a structure containing an aromatic ring, and the atoms constituting the aromatic ring contain a nitrogen atom, and Ar 1 may have a substituent other than -L 1 -X 1. n is an integer of 1 or more, and when n is 2 or more, the structures represented by -L 1 -X 1 may be the same or different from each other. L 1 is a divalent linking group that bonds Ar 1 and X 1 , or a single bond. X 1 is a group that can form a chemical bond or a hydrogen bond with the first electrode.
第1の電極、正孔輸送層、光電変換層、電子輸送層、及び第2の電極が、この順序で積層され、
前記光電変換層が、ペロブスカイト化合物を含み、
前記正孔輸送層が、下記化学式(I)で表される化合物および下記化学式(II)で表される化合物を含み、下記条件(a)または条件(b)のうち少なくとも一方を満たす、光電変換素子。
Ar-(L-X)n...(I)
前記化学式(I)において、Arは、芳香環を含む構造であり、前記芳香環を構成する原子中にヘテロ原子を含んでいてもよく、Arは、-L-X以外の置換基を有していてもよい。nは1以上の整数であり、nが2以上の場合は、-L-Xで表される構造は、互いに同一であっても異なっていてもよい。Lは、ArとXとを結合する2価の連結基、または単結合である。Xは、前記第1の電極と化学結合あるいは水素結合が可能な基である。
-L-X...(II)
は、アルコキシ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ジヒドロキシホスホリル基、ジアルキルホスホリル基、ヒドロキシスルホニル基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、モノアリールアミノ基、ジアリールアミノ基、モノアルキルアミノカルボニル基、ジアルキルアミノカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノカルボニル基、アミノカルボニルアミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、アルキルスルホニルアミノ基、アミノスルホニル基、窒素含有ヘテロ環基からなる群より選ばれる置換基または構造を1つ以上含む原子団である。LはAとXを結合する2価の連結基、または単結合である。Xは前記第1の電極と化学結合あるいは水素結合が可能な基である。
条件(a):化学式(I)で表される化合物におけるArが前記芳香環を構成する原子中に窒素原子を含み、かつ、化学式(I)で表される化合物の少なくとも一部のArにおいて、前記芳香環を構成する窒素原子とアニオンとから塩が形成されている。
条件(b):化学式(II)で表される化合物におけるAが窒素原子を含み、かつ、化学式(II)で表される化合物の少なくとも一部のAにおいて、窒素原子とアニオンとから塩が形成されている。
a first electrode, a hole transport layer, a photoelectric conversion layer, an electron transport layer, and a second electrode are laminated in this order;
the photoelectric conversion layer contains a perovskite compound,
The photoelectric conversion element, wherein the hole transport layer contains a compound represented by the following chemical formula (I) and a compound represented by the following chemical formula (II), and satisfies at least one of the following conditions (a) and (b):
Ar 1 -(L 1 -X 1 )n. . . (I)
In the chemical formula (I), Ar 1 is a structure containing an aromatic ring, and may contain a heteroatom among the atoms constituting the aromatic ring, and Ar 1 may have a substituent other than -L 1 -X 1. n is an integer of 1 or more, and when n is 2 or more, the structures represented by -L 1 -X 1 may be the same or different from each other. L 1 is a divalent linking group that bonds Ar 1 and X 1 , or a single bond. X 1 is a group that can form a chemical bond or a hydrogen bond with the first electrode.
A 1 -L 2 -X 2 . . . (II)
A 1 is an atomic group containing one or more substituents or structures selected from the group consisting of an alkoxy group, a hydroxy group, a carboxy group, a dihydroxyphosphoryl group, a dialkylphosphoryl group, a hydroxysulfonyl group, an amino group, a monoalkylamino group, a dialkylamino group, a monoarylamino group, a diarylamino group, a monoalkylaminocarbonyl group, a dialkylaminocarbonyl group, an alkylcarbonyloxy group, an alkoxycarbonyl group, an aminocarbonyl group, an aminocarbonylamino group, an alkylcarbonylamino group, an alkylsulfonylamino group, an aminosulfonyl group, and a nitrogen-containing heterocyclic group. L 2 is a divalent linking group or a single bond that bonds A 1 and X 2. X 2 is a group capable of chemically bonding or hydrogen bonding with the first electrode.
Condition (a): Ar 1 in the compound represented by chemical formula (I) contains a nitrogen atom among atoms constituting the aromatic ring, and in at least a part of Ar 1 in the compound represented by chemical formula (I), the nitrogen atom constituting the aromatic ring and an anion form a salt.
Condition (b): A 1 in the compound represented by chemical formula (II) contains a nitrogen atom, and at least a part of A 1 in the compound represented by chemical formula (II) forms a salt from the nitrogen atom and an anion.
前記化学式(I)で表される化合物に対する前記化学式(II)で表される化合物のモル比率が、1:100~1:1であることを特徴とする請求項2に記載の光電変換素子。 The photoelectric conversion element according to claim 2, characterized in that the molar ratio of the compound represented by chemical formula (II) to the compound represented by chemical formula (I) is 1:100 to 1:1. 前記化学式(I)におけるXが、それぞれ独立に、ジヒドロキシホスホリル基(-P=O(OH))、カルボキシ基(-COOH)、スルホ基(-SOH)、ボロン酸基(-B(OH))、又はトリハロゲン化シリル基(-SiX、ただしXはハロ基)、トリアルコキシシリル基(-Si(OR)、ただしRはアルキル基)からなる群より選ばれる、請求項1または2に記載の光電変換素子。 3. The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein each X 1 in the chemical formula (I) is independently selected from the group consisting of a dihydroxyphosphoryl group (-P=O(OH) 2 ), a carboxy group (-COOH), a sulfo group (-SO 3 H), a boronic acid group (-B(OH) 2 ), a trihalogenated silyl group (-SiX 3 , where X is a halo group), and a trialkoxysilyl group (-Si(OR) 3 , where R is an alkyl group). 前記化学式(II)におけるXが、ジヒドロキシホスホリル基(-P=O(OH))、カルボキシ基(-COOH)、スルホ基(-SOH)、ボロン酸基(-B(OH))、トリハロゲン化シリル基(-SiX、ただしXはハロ基)、トリアルコキシシリル基(-Si(OR)、ただしRはアルキル基)、トリヒドロキシシリル基、ジアルキルホスホリル基からなる群より選ばれる、請求項2または3に記載の光電変換素子。 4. The photoelectric conversion element according to claim 2 or 3, wherein X 2 in the chemical formula (II) is selected from the group consisting of a dihydroxyphosphoryl group (-P=O(OH) 2 ), a carboxyl group (-COOH), a sulfo group (-SO 3 H), a boronic acid group (-B(OH) 2 ), a trihalogenated silyl group (-SiX 3 , where X is a halo group), a trialkoxysilyl group (-Si(OR) 3 , where R is an alkyl group), a trihydroxysilyl group, and a dialkylphosphoryl group. 前記ペロブスカイト化合物が有機無機ペロブスカイト化合物である、請求項1または2に記載の光電変換素子。 The photoelectric conversion element according to claim 1 or 2, wherein the perovskite compound is an organic-inorganic perovskite compound. 前記ペロブスカイト化合物が、スズまたは鉛の少なくとも一方を含む、請求項1または2に記載の光電変換素子。 The photoelectric conversion element according to claim 1 or 2, wherein the perovskite compound contains at least one of tin and lead. 前記有機無機ペロブスカイト化合物が、スズまたは鉛の少なくとも一方を含む、請求項6に記載の光電変換素子。

The photoelectric conversion element according to claim 6 , wherein the organic-inorganic perovskite compound contains at least one of tin and lead.

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