JP7073626B2 - 光電変換素子及び太陽電池 - Google Patents
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Description
しかし、バルクヘテロ接合型の場合、エネルギー変換効率が低下しやすいという問題がある。
しかし、窒素元素を含む金属酸化物層はプラズマ放電により放電ガスの窒素を導入して形成しているため、温度上昇による熱収縮、溶媒揮発などにより膜の欠陥(ピンホール)が生じやすくなってしまう。
しかし、窒素原子を含む高分子材料は電子輸送性に乏しいため、金属酸化物電子輸送層と比較して光電変換素子としての機能が劣ることや、機能を維持するには非常に薄膜にしなければならず、製膜のコントロールが困難になりやすい。
前記支持基体としては、特に制限はなく、公知のものを用いることができる。
前記基板は、透明な材質のものが好ましく、例えば、ガラス、透明プラスチック板、透明プラスチック膜、無機物透明結晶体などが挙げられる。
第一の電極及び第二の電極は、少なくともいずれか一方が可視光に対して透明な電極であることが好ましく、この場合、他方は透明であっても不透明であっても構わない。
電子輸送層は、前記第一の電極と光電変換層との間に設けられ、電子輸送を担うとともに、正孔をブロックする機能(ホールブロッキング機能)も担っている。
本実施形態の電子輸送層は、金属酸化物と、窒素原子を含む繰り返し単位を有する高分子材料(以下、「窒素原子を含む高分子材料」と称することもある)とからなる。
また、電子輸送層を形成する際には、金属酸化物の原料として、金属のアルコキシド等を用いてもよい。金属のアルコキシド等により得られた場合も本発明の金属酸化物に含まれる。
前記窒素原子を含む繰り返し単位を有する高分子材料としては、中でもポリエチレンイミン誘導体、ポリビニルピロリドン、下記一般式(1)で表される化合物が好ましい。
また、電子輸送層中の窒素原子を含む高分子材料の含有量としては、例えば0.1質量%以上1質量%以下が好ましい。
電子輸送層中において、金属酸化物と、窒素原子を含む高分子材料との割合は質量基準で、19:1~4:1が好ましい。
前記光電変換層は、前記電子輸送層とホール輸送層との間に形成される。
前記光電変換層は、電子供与性有機材料(P型有機半導体)及び電子求引性有機材料(N型有機半導体)を含有し、前記P型有機半導体と前記N型有機半導体を混合したバルクへテロ接合型の光電変換層が好ましい。これにより、光電変換層内でナノサイズのPN接合が形成され、接合面で生じる光電荷分離を利用して電流を得ることができる。
前記P型有機半導体としては、例えば、ポリチオフェン又はその誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、オリゴチオフェン又はその誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン又はその誘導体、ポリフェニレンビニレン又はその誘導体、ポリチエニレンビニレン又はその誘導体、ベンゾジチオフェン誘導体、ジケトピロロピロール誘導体等の共役ポリマーや低分子化合物などが挙げられる。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。
前記電子供与性有機材料としての低分子化合物の中でも、下記一般式(2)で示される化合物が好ましい。
R1は、n-ブチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基、n-デシル基、及びn-ドデシル基のいずれかを表す。
R2は、炭素数6~22のアルキル基を有する酸素原子、炭素数6~22のアルキル基を有する硫黄原子、炭素数6~22のアルキル基を有する炭素原子、又は下記一般式(3)で表される基を表す。中でも、炭素数6~20のアルキル基を有する酸素原子、炭素数6~20のアルキル基を有する硫黄原子、炭素数6~20のアルキル基を有する炭素原子、又は下記一般式(3)で表される基が好ましい。
R5は、炭素数6~22の分岐していてもよいアルキル基を表す。中でも、炭素数6~12の分岐していてもよいアルキル基が好ましい。
R5は、炭素数6~22の分岐していてもよいアルキル基を表し、炭素数6~12の分岐していてもよいアルキル基であることが好ましい。
前記電子求引性有機材料としては、例えば、イミド誘導体、フラーレン、フラーレン誘導体などが挙げられる。これらの中でも、電荷分離及び電荷輸送の点から、フラーレン誘導体が好ましい。
なお、Y1とY2が同時に水素原子であることはない。
前記アリール基の具体例としては、フェニル基、ナフチル基、アントラリル基、フェナントリル基などが挙げられる。これらの中でも、フェニル基が好ましい。
これらの置換基のうちで、アリール基としては、フェニル基等が挙げられる。
アルキル基、及びアルコキシ基のアルキル基部分としては、後述するY1及びY2で表されるアルキル基と同様に例えば炭素数1~22のアルキル基等が挙げられる。
これらの置換基の数、及び置換位置については、特に限定されないが、例えば、1~3個の置換基がArで表されるアリール基の任意の位置に存在することができる。
なお、アルキル基には、炭素鎖中に更にS、Oなどの異種元素が1個又は2個以上含まれていてもよい。
Y1及びY2で表される基が有することができる置換基としては、例えばアルキル基、アルコキシカルボニル基、ポリエーテル基、アルカノイル基、アミノ基、アミノカルボニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、基:-CONHCOR’(ただし、式中、R’はアルキル基である)、基:-C(=NR’)-R”(ただし、式中、R’及びR”はアルキル基である)、基:-NR’=CR”R’”(ただし、式中、R’、R”及びR’”はアルキル基である)などが挙げられる。
上記式で表されるポリエーテル基において、-(OY4)n-で表される繰り返し単位の具体例としては、-(OCH2)n-、-(OC2H4)n-、-(OC3H6)n-等のアルコキシ鎖等が挙げられる。これらの繰り返し単位の繰り返し数nは、1~20が好ましく、1~5がより好ましい。-(OY4)n-で表される繰り返し単位には、同一の繰り返し単位だけではなく、2種以上の異なる繰り返し単位が含まれていてもよい。上記した繰り返し単位のうちで、-OC2H4-及び-OC3H6-については、直鎖状及び分枝鎖状のいずれであってもよい。
前記光電変換層上に前記ホール(正孔)輸送層を設けることにより、正孔の収集効率を向上させることができる。
前記ホール輸送層の材料としては、PEDOT:PSS(ポリエチレンジオキシチオフェン:ポリスチレンスルホン酸)等の導電性ポリマー;芳香族アミン誘導体等のホール輸送性有機化合物;酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化ニッケル等の正孔輸送性を有する無機化合物などが挙げられる。これらの中でも、酸化モリブデンが好ましい。
前記その他の部材としては、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、ガスバリア層、保護層、バッファ層などが挙げられる。
前記ガスバリア層の材料としては、例えば、窒化珪素、酸化珪素等の無機物などが挙げられる。
近年、特に環境発電素子としては、微弱な光でも効率よく発電する光電変換素子が必要とされている。微弱光の代表として、LEDライトや蛍光灯などが挙げられる。それらは主に室内で用いられ、特に室内光と呼ぶ。それらの光の照度は20Luxから1,000Lux程度であり、太陽の直射光(およそ100,000Lux)と比較し、非常に微弱な光である。
ガラス基板上に製膜されたITO(10Ω/□)上に、チタンイソプロポキシド(aldrich社)1g、PEIE(エトキシ化ポリエチレンイミン、aldrich社)10mg、エタノール5mlを混合した液をスピンコートにより塗布し、厚さ30nmの電子輸送層を形成した。
次に、P3HT(Merck社)10mgと、PC61BM(フェニルC61酪酸メチルエステル、フロンティアカーボン社製E124)15mgとをクロロベンゼン1mLに溶解させ、光電変換層用溶液を調製した。次いで、前記光電変換層用溶液を、前記電子輸送層上に厚さが100nmとなるようにスピンコート法で塗布し、光電変換層を形成した。スピンコート後、150℃で10分間熱処理を行った。
前記光電変換層上にホール輸送層として酸化モリブデン(高純度化学社)を厚さ10nm形成し、さらに電極として銀を厚さ100nmで順に真空蒸着法により形成し、光電変換素子(太陽電池)を20個作製した。
得られた光電変換素子について、後述の出力評価を行った。結果を表2に示す。
実施例1の電子輸送層を下記に変更した以外は実施例1と同様にして光電変換素子を作製した。
酢酸亜鉛2水和物(和光純薬社)1g、エタノールアミン(aldrich社)0.28g、2-メトキシエタノール10ml、PEIE10mgを混合した液を、ガラス基板上に製膜されたITO(10Ω/□)上にスピンコートにより塗布した。次いで、200℃10分乾燥させることにより厚さ30nmの電子輸送層を形成した。
実施例1の電子輸送層を下記に変更した以外は実施例1と同様にして光電変換素子を作製した。
酢酸亜鉛2水和物(和光純薬社)1g、エタノールアミン(aldrich社)0.28g、2-メトキシエタノール10ml、PVP(ポリビニルピロリドン、日本触媒社製K30)10mgを混合した液を、ガラス基板上に製膜されたITO(10Ω/□)上にスピンコートにより塗布した。次いで、200℃、10分乾燥させることにより厚さ30nmの電子輸送層を形成した。
実施例1の電子輸送層を下記に変更した以外は実施例1と同様にして光電変換素子を作製した。
酢酸亜鉛2水和物(和光純薬社)1g、エタノールアミン(aldrich社)0.28g、2-メトキシエタノール10ml、PFN(Poly[(9,9-bis(3'-(N,N-dimethylamino)propyl)-2,7-fluorene)-alt-2,7-(9,9-dioctylfluorene)]、Ossila社製M221)10mgを混合した液を、ガラス基板上に製膜されたITO(10Ω/□)上にスピンコートにより塗布した。次いで、200℃、10分乾燥させることにより厚さ30nmの電子輸送層を形成した。
実施例1の電子輸送層を下記に変更した以外は実施例1と同様にして光電変換素子を作製した。
酢酸亜鉛2水和物(和光純薬社)1g、エタノールアミン(aldrich社)0.28g、2-メトキシエタノール10ml、PFNBr(Poly[(9,9-bis(3'-(N,N-dimethylamino)propyl)-2,7-fluorene)-alt-2,7-(9,9-dioctylfluorene)]、Luminescence Technology社製LT-N878)10mgを混合した液を、ガラス基板上に製膜されたITO(10Ω/□)上にスピンコートにより塗布た。次いで、200℃、10分乾燥させることにより厚さ30nmの電子輸送層を形成した。
実施例1の電子輸送層を下記に変更した以外は実施例1と同様にして光電変換素子を作製した。
酢酸亜鉛2水和物(和光純薬社)1g、硝酸アルミニウム9水和物(和光純薬社)5mg、エタノールアミン(aldrich社)0.28g、2-メトキシエタノール10ml、PEIE10mgを混合した液を、ガラス基板上に製膜されたITO(10Ω/□)上にスピンコートにより塗布した。次いで、200℃、10分乾燥させることにより厚さ30nmの電子輸送層を形成した。
実施例1の電子輸送層を下記に変更した以外は実施例1と同様にして光電変換素子を作製した。
酢酸亜鉛2水和物(和光純薬社)1g、硝酸ガリウム水和物(和光純薬社)3mg、エタノールアミン(aldrich社)0.28g、2-メトキシエタノール10ml、PEIE10mgを混合した液を、ガラス基板上に製膜されたITO(10Ω/□)上にスピンコートにより塗布した。次いで、200℃、10分乾燥させることにより30nmの電子輸送層を形成した。
実施例2において光電変換層用におけるP3HTをPTB7(ポリ{4,8-ビス[(2-エチルヘキシル)オキシ]ベンゾ[1,2-b:4,5-b']ジチオフェン-2,6-ジイル-lt-alt-3-フルオロ-2-[(2-エチルへキシル)カルボニル]チエノ[3,4-b]チオフェン-4,6-ジイル}、1-materials社)とし、PC61BMをPC71BM(フェニルC71酪酸メチルエステル、フロンティアカーボン社)とし、熱処理を行わなかった以外は、実施例2と同様にして光電変換素子を作製した。
実施例3において光電変換層用におけるP3HTをPTB7(1-materials社製)とし、PC61BMをPC71BM(フェニルC71酪酸メチルエステル、フロンティアカーボン社)とし、熱処理を行わなかった以外は、実施例3と同様にして光電変換素子を作製した。
実施例4において光電変換層用におけるP3HTをPTB7(1-materials社製)とし、PC61BMをPC71BM(フェニルC71酪酸メチルエステル、フロンティアカーボン社)とし、熱処理を行わなかった以外は、実施例4と同様にして光電変換素子を作製した。
実施例2において、光電変換層を下記に変更した以外は実施例2と同様にして光電変換素子を作製した。
下記構造式(1)で表される化合物A(1TC6ID)18mg、PC61BM(フロンティアカーボン社製E124)12mgをクロロホルム1mLに溶解させ、光電変換層用溶液を調製した。次に、前記光電変換層用溶液を、前記電子輸送層上に、厚さが200nmとなるようにスピンコート法で塗布し、光電変換層を形成した。
実施例3において、光電変換層を下記に変更した以外は実施例3と同様にして光電変換素子を作製した。
前記構造式(1)で表される化合物A18mg、PC61BM(フロンティアカーボン社製E124)12mgをクロロホルム1mLに溶解させ、光電変換層用溶液を調製した。次に、前記光電変換層用溶液を、前記電子輸送層上に、厚さが200nmとなるようにスピンコート法で塗布し、光電変換層を形成した。
実施例4において、光電変換層を下記に変更した以外は実施例4と同様にして光電変換素子を作製した。
前記構造式(1)で表される化合物A18mg、PC61BM(フロンティアカーボン社製E124)12mgをクロロホルム1mLに溶解させ、光電変換層用溶液を調製した。次に、前記光電変換層用溶液を、前記電子輸送層上に、厚さが200nmとなるようにスピンコート法で塗布し、光電変換層を形成した。
実施例2において、光電変換層を下記に変更した以外は実施例2と同様にして光電変換素子を作製した。
下記構造式(2)で表される化合物B(2TC6ID、表1の例示化合物1)18mg、PC61BM(フロンティアカーボン社製E124)12mgをクロロホルム1mLに溶解させ、光電変換層用溶液を調製した。次に、前記光電変換層用溶液を、前記電子輸送層上に、厚さが200nmとなるようにスピンコート法で塗布し、光電変換層を形成した。
実施例3において、光電変換層を下記に変更した以外は実施例3と同様にして光電変換素子を作製した。
前記構造式(2)で表される化合物B18mg、PC61BM(フロンティアカーボン社製E124)12mgをクロロホルム1mLに溶解させ、光電変換層用溶液を調製した。次に、前記光電変換層用溶液を、前記電子輸送層上に、厚さが200nmとなるようにスピンコート法で塗布し、光電変換層を形成した。
実施例4において、光電変換層を下記に変更した以外は実施例4と同様にして光電変換素子を作製した。
前記構造式(2)で表される化合物B18mg、PC61BM(フロンティアカーボン社製E124)12mgをクロロホルム1mLに溶解させ、光電変換層用溶液を調製した。次に、前記光電変換層用溶液を、前記電子輸送層上に、厚さが200nmとなるようにスピンコート法で塗布し、光電変換層を形成した。
実施例2において、光電変換層を下記に変更した以外は実施例2と同様にして光電変換素子を作製した。
前記構造式(2)で表される化合物B18mg、下記構造式(3)で表される化合物C(ダイキン工業社製PNP)12mgをクロロホルム1mLに溶解させ、光電変換層用溶液を調製した。次に、前記光電変換層用溶液を、前記電子輸送層上に、厚さが200nmとなるようにスピンコート法で塗布し、光電変換層を形成した。
実施例3において、光電変換層を下記に変更した以外は実施例3と同様にして光電変換素子を作製した。
前記構造式(2)で表される化合物B18mg、前記構造式(3)で表される化合物C(ダイキン工業社製PNP)12mgとをクロロホルム1mLに溶解させ、光電変換層用溶液を調製した。次に、前記光電変換層用溶液を、前記電子輸送層上に、厚さが200nmとなるようにスピンコート法で塗布し、光電変換層を形成した。
実施例4において、光電変換層を下記に変更した以外は実施例4と同様にして光電変換素子を作製した。
前記構造式(2)で表される化合物B18mg、前記構造式(3)で表される化合物C(ダイキン工業社製PNP)12mgとをクロロホルム1mLに溶解させ、光電変換層用溶液を調製した。次に、前記光電変換層用溶液を、前記電子輸送層上に、厚さが200nmとなるようにスピンコート法で塗布し、光電変換層を形成した。
実施例2において、電子輸送層を下記に変更した以外は実施例2と同様にして光電変換素子を作製した。
酢酸亜鉛2水和物(和光純薬社)1g、エタノールアミン(aldrich社)0.28g、2-メトキシエタノール10mlを混合した液を、ガラス基板上に製膜されたITO(10Ω/□)上にスピンコートにより塗布した。次いで、200℃、10分乾燥させることにより厚さ30nmの電子輸送層を形成した。
実施例2において、電子輸送層を下記に変更した以外は実施例2と同様にして光電変換素子を作製した。
酢酸亜鉛2水和物(和光純薬社)1g、硝酸アルミニウム9水和物(和光純薬社)5mg、エタノールアミン(aldrich社)0.28g、2-メトキシエタノール10mlを混合した液を、ガラス基板上に製膜されたITO(10Ω/□)上にスピンコートにより塗布した。次いで、200℃、10分乾燥させることにより厚さ30nmの電子輸送層を形成した。
実施例2において、電子輸送層を下記に変更した以外は実施例2と同様にして光電変換素子を作製した。
ポリエチレンイミンエトキシ化変性10mg、2-メトキシエタノール10mlを混合した液を、ガラス基板上に製膜されたITO(10Ω/□)上にスピンコートにより塗布し、200℃、10分乾燥させることにより厚さ30nmの電子輸送層を形成した。
実施例2において、電子輸送層を下記に変更した以外は実施例2と同様にして光電変換素子を作製した。
PVP(ポリビニルピロリドン)10mg、2-メトキシエタノール10mlを混合した液を、ガラス基板上に製膜されたITO(10Ω/□)上にスピンコートにより塗布し、200℃、10分乾燥させることにより30nmの電子輸送層を形成した。
比較例1において、光電変換層を下記に変更した以外は比較例1と同様にして光電変換素子を作製した。
前記構造式(1)で表される化合物A18mg、PC61BM(フロンティアカーボン社製E124)12mgをクロロホルム1mLに溶解させ、光電変換層用溶液を調製した。次に、前記光電変換層用溶液を、前記電子輸送層上に、厚さが200nmとなるようにスピンコート法で塗布し、光電変換層を形成した。
比較例3において、光電変換層を下記に変更した以外は比較例3と同様にして光電変換素子を作製した。
前記構造式(1)で表される化合物A18mg、PC61BM(フロンティアカーボン社製E124)12mgをクロロホルム1mLに溶解させ、光電変換層用溶液を調製した。次に、前記光電変換層用溶液を、前記電子輸送層上に、厚さが200nmとなるようにスピンコート法で塗布し、光電変換層を形成した。
比較例4において、光電変換層を下記に変更した以外は比較例4と同様にして光電変換素子を作製した。
前記構造式(1)で表される化合物A18mg、PC61BM(フロンティアカーボン社製E124)12mgとをクロロホルム1mLに溶解させ、光電変換層用溶液を調製した。次に、前記光電変換層用溶液を、前記電子輸送層上に、厚さが200nmとなるようにスピンコート法で塗布し、光電変換層を形成した。
比較例1において、光電変換層を下記に変更した以外は比較例1と同様にして光電変換素子を作製した。
前記構造式(2)で表される化合物B18mg、PC61BM(フロンティアカーボン社製E124)12mgをクロロホルム1mLに溶解させ、光電変換層用溶液を調製した。次に、前記光電変換層用溶液を、前記電子輸送層上に、厚さが200nmとなるようにスピンコート法で塗布し、光電変換層を形成した。
比較例3において、光電変換層を下記に変更した以外は比較例3と同様にして光電変換素子を作製した。
前記構造式(2)で表される化合物B18mg、PC61BM(フロンティアカーボン社製E124)12mgとをクロロホルム1mLに溶解させ、光電変換層用溶液を調製した。次に、前記光電変換層用溶液を、前記電子輸送層上に、厚さが200nmとなるようにスピンコート法で塗布し、光電変換層を形成した。
比較例4において、光電変換層を下記に変更した以外は比較例4と同様にして光電変換素子を作製した。
前記構造式(2)で表される化合物B18mg、PC61BM(フロンティアカーボン社製E124)12mgとをクロロホルム1mLに溶解させ、光電変換層用溶液を調製した。次に、前記光電変換層用溶液を、前記電子輸送層上に、厚さが200nmとなるようにスピンコート法で塗布し、光電変換層を形成した。
比較例1において、電子輸送層を下記に変更した以外は比較例1と同様にして光電変換素子を作製した。
酢酸亜鉛2水和物(和光純薬社)1g、エタノールアミン(aldrich社)0.28g、2-メトキシエタノール10mlを混合した液を、ガラス基板上に製膜されたITO(10Ω/□)上にスピンコートにより塗布し、200℃10分乾燥させることにより厚さ30nmの膜を形成した。
更にその上にPEIE10mg、2-メトキシエタノール10mlを混合した液を、スピンコートにより塗布し、100℃、10分乾燥させることにより厚さ10nmの膜を形成した。これにより合計の厚さが40nmの電子輸送層を形成した。
比較例1において、電子輸送層を下記に変更した以外は比較例1と同様にして光電変換素子を作製した。
PEIE10mg、2-メトキシエタノール10mlを混合した液を、ガラス基板上に製膜されたITO(10Ω/□)上にスピンコートにより塗布し、100℃、10分乾燥させることにより厚さ10nmの膜を形成した。
更にその上に酢酸亜鉛2水和物(和光純薬社)1g、エタノールアミン(aldrich社)0.28g、2-メトキシエタノール10mlを混合した液をスピンコートにより塗布し、200℃、10分乾燥させることにより厚さ30nmの膜を形成した。これにより合計の厚さが40nmの電子輸送層を形成した。
上記得られた光電変換素子について、白色LED照射下(0.01mW/cm2)における最大出力を測定した。なお、白色LEDはコスモテクノ社製デスクランプCDS-90α(スタディーモード)を使用し、出力(μW/cm2)はNF回路設計ブロック社製の太陽電池評価システムAs-510-PV03を用いて、最大出力電力(Pmax)を測定し、平均値(Ave(Pmax))を求めた。
2 第一の電極
3 電子輸送層
4 光電変換層
5 ホール輸送層
6 第二の電極
Claims (2)
- 支持基体上に、第一の電極、電子輸送層、光電変換層、ホール輸送層、及び、第二の電極を有する光電変換素子であって、
前記光電変換層は、電子供与性有機材料及び電子求引性有機材料を含み、
前記電子供与性有機材料は、下記一般式(2)で表される化合物を含み、
前記電子輸送層は、酸化亜鉛と、窒素原子を含む繰り返し単位を有する高分子材料とからなり、
前記酸化亜鉛と、前記窒素原子を含む繰り返し単位を有する高分子材料との割合は、質量基準で37.1:1~4:1であり、
前記窒素原子を含む繰り返し単位を有する高分子材料は、ポリエチレンイミン誘導体、ポリビニルピロリドン誘導体及び下記一般式(1)で表される化合物から選ばれることを特徴とする光電変換素子。
- 請求項1に記載の光電変換素子を備えることを特徴とする太陽電池。
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---|---|---|---|---|
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CN103855307A (zh) | 2014-03-14 | 2014-06-11 | 国家纳米科学中心 | 一种钙钛矿太阳电池及其制备方法 |
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