JP7192134B2 - 光電変換デバイス - Google Patents
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Description
図1は第1の実施形態の光電変換デバイス1の概略構成を示している。図1に示される光電変換デバイス1は、基板2と、基板2上に設けられた複数のセル領域3(3A、3B、3C)と、これら隣接するセル領域3間に存在するセル間領域4(4A、4B)とを具備している。光電変換セルを構成するセル領域3は、それぞれ基板2上に順に形成された、下部電極5(5A、5B、5C)、光電変換層6(6A、6B、6C)、及び上部電極7(7A、7B、7C)を備えている。第1の実施形態の光電変換デバイス1においては、基板2に透明基板を適用すると共に、下部電極5に透明電極を適用している。
組成式:ABX3 …(1)
式(1)において、Aは1価の陽イオンであり、Bは2価の陽イオンであり、Xは1価の陰イオンである。これらについては、後に詳述する。
t=(Aイオン半径+Xイオン半径)/
{21/2×(Bイオン半径+Xイオン半径)}…(2)
図6は第2の実施形態の光電変換デバイス21の概略構成を示している。図6に示される光電変換デバイス1は、基板2と、基板2上に設けられた絶縁層22と、絶縁層22上に設けられた複数のセル領域3(3A、3B、3C)と、これら隣接するセル領域3間に存在するセル間領域4(4A、4B)とを具備している。光電変換セルを構成するセル領域3は、それぞれ絶縁層22を有する基板2上に順に形成された、下部電極5(5A、5B、5C)、光電変換層6(6A、6B、6C)、及び上部電極7(7A、7B、7C)を備えている。セル領域3及びセル間領域4の上部電極7上には、封止層23及び封止基板24が配置されている。第2の実施形態の光電変換デバイス21においては、上部電極7に透光性材料、すなわち透明電極を適用している。このため、封止層23及び封止基板24にも透光性材料が適用されている。
厚さが0.7mmのガラス基板上に、透明電極として厚さが150nmのITO膜を複数形成してITO基板を作製した。ITO膜は、光電変換セルの設置数に対応させて8個形成した。すなわち、8直列のモジュールに対応するように形成した。ITO基板の表面に紫外線オゾン(UV-O3)を照射し、ITO基板の表面の有機物汚染を除去した。次いで、正孔輸送層(第1の中間層)用の形成溶液を、PEDOT:PSS1mLに純水1mLを加えて調製した。この正孔輸送層溶液をITO基板上に塗布した後、大気中140℃で10分加熱して、過剰な溶媒を除去し、正孔輸送層を形成した。正孔輸送層の膜厚は約50nmである。PEDOT:PSSは、ヘレウス株式会社製AI4083(商品名)を用いた。
遮光部の設置箇所をガラス基板の外側からガラス基板上に変更した以外は、実施例1と同様なペロブスカイト太陽電池モジュールを作製した。遮光部の形成手順は以下の通りである。セル間領域(スクライブ部)に相当する位置に、スクリーン印刷法により厚さ100nmのカーボンブラックペーストを塗布した。遮光部であるカーボンブラックペーストの遮光範囲は、分離溝P1の左端から0.5mm外側の位置を起点とし、分離溝P3の右端から0.5mm外側までとした。
遮光部を設けなかった以外は、実施例1と同様なペロブスカイト太陽電池モジュールを作製した。次に、光照射試験を行った。ペロブスカイト太陽電池モジュールに対して、100mW/cm2の放射強度に設定したメタルハライドランプ光を500h照射し、光照射試験前後の効率変化を調べた。光照射試験後のペロブスカイト太陽電池モジュールの効率維持率は27%だった。
Claims (9)
- 基板と、
前記基板上に設けられた第1の下部電極と、前記第1の下部電極上に配置され、ペロブスカイト化合物を含む第1の光電変換層と、前記第1の光電変換層上に配置された第1の上部電極とを備える第1のセル領域と、
前記基板上に前記第1の下部電極と隣接するように設けられた第2の下部電極と、前記第2の下部電極上に前記第1の光電変換層と隣接するように配置され、ペロブスカイト化合物を含む第2の光電変換層と、前記第2の光電変換層上に前記第1の上部電極と隣接するように配置された第2の上部電極とを備える第2のセル領域と、
前記第1の下部電極と第2の下部電極とを分離するように設けられた第1の溝と、前記第2の下部電極上に前記第1の光電変換層と前記第2の光電変換層とを分離するように設けられた第2の溝と、前記第2の溝内に埋め込まれた導電材料により前記第1の上部電極と前記第2の下部電極とを電気的に接続する導電部と、少なくとも前記第1の上部電極と前記第2の上部電極とを分離するように設けられた第3の溝とを備えるセル間領域と、を具備する光電変換デバイスであって、
前記第1の下部電極及び前記第2の下部電極を含む前記基板は、透光性材料により構成され、
光反射材料、光散乱材料、及び光吸収材料からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む部材が、少なくとも前記第1の溝、前記第2の溝、及び前記第3の溝の前記第1のセル領域側の側壁を覆うように、前記基板と前記第1及び第2の下部電極との間に配置されている、光電変換デバイス。 - 基板と、
前記基板上に設けられた第1の下部電極と、前記第1の下部電極上に配置され、ペロブスカイト化合物を含む第1の光電変換層と、前記第1の光電変換層上に配置された第1の上部電極とを備える第1のセル領域と、
前記基板上に前記第1の下部電極と隣接するように設けられた第2の下部電極と、前記第2の下部電極上に前記第1の光電変換層と隣接するように配置され、ペロブスカイト化合物を含む第2の光電変換層と、前記第2の光電変換層上に前記第1の上部電極と隣接するように配置された第2の上部電極とを備える第2のセル領域と、
前記第1の下部電極と第2の下部電極とを分離するように設けられた第1の溝と、前記第2の下部電極上に前記第1の光電変換層と前記第2の光電変換層とを分離するように設けられた第2の溝と、前記第2の溝内に埋め込まれた導電材料により前記第1の上部電極と前記第2の下部電極とを電気的に接続する導電部と、少なくとも前記第1の上部電極と前記第2の上部電極とを分離するように設けられた第3の溝とを備えるセル間領域と、を具備する光電変換デバイスであって、
前記第1及び第2の上部電極は透光性材料により構成され、かつ前記第1及び第2の上部電極上に透明樹脂層及び透明樹脂基板が設けられており、
光反射材料、光散乱材料、及び光吸収材料からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む部材が、少なくとも前記第1の溝、前記第2の溝、及び前記第3の溝の前記第1のセル領域側の側壁を覆うように、前記透明樹脂基板上又は前記透明樹脂層と前記透明樹脂基板との間に配置されている、光電変換デバイス。 - 基板と、
前記基板上に設けられた第1の下部電極と、前記第1の下部電極上に配置され、ペロブスカイト化合物を含む第1の光電変換層と、前記第1の光電変換層上に配置された第1の上部電極とを備える第1のセル領域と、
前記基板上に前記第1の下部電極と隣接するように設けられた第2の下部電極と、前記第2の下部電極上に前記第1の光電変換層と隣接するように配置され、ペロブスカイト化合物を含む第2の光電変換層と、前記第2の光電変換層上に前記第1の上部電極と隣接するように配置された第2の上部電極とを備える第2のセル領域と、
前記第1の下部電極と第2の下部電極とを分離するように設けられた第1の溝と、前記第2の下部電極上に前記第1の光電変換層と前記第2の光電変換層とを分離するように設けられた第2の溝と、前記第2の溝内に埋め込まれた導電材料により前記第1の上部電極と前記第2の下部電極とを電気的に接続する導電部と、少なくとも前記第1の上部電極と前記第2の上部電極とを分離するように設けられた第3の溝とを備えるセル間領域と、を具備する光電変換デバイスであって、
前記第1の下部電極及び前記第2の下部電極を含む前記基板と、前記第1の上部電極及び前記第2の上部電極の少なくとも一方は、透光性材料により構成され、
光反射材料、光散乱材料、及び光吸収材料からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む部材が、前記第1の溝、前記第2の溝、及び前記第3の溝の前記第1のセル領域側の側壁を覆うように、前記透光性材料側に配置されており、
前記部材は、前記部材の前記第1のセル領域側の端部から前記第1の溝の前記第1のセル領域側の側壁までの距離、及び前記部材の前記第2のセル領域側の端部から前記第3の溝の前記第1のセル領域側の側壁までの距離が、それぞれ0.1mm以上3mm以下となるように、設けられている、光電変換デバイス。 - 基板と、
前記基板上に設けられた第1の下部電極と、前記第1の下部電極上に配置され、ペロブスカイト化合物を含む第1の光電変換層と、前記第1の光電変換層上に配置された第1の上部電極とを備える第1のセル領域と、
前記基板上に前記第1の下部電極と隣接するように設けられた第2の下部電極と、前記第2の下部電極上に前記第1の光電変換層と隣接するように配置され、ペロブスカイト化合物を含む第2の光電変換層と、前記第2の光電変換層上に前記第1の上部電極と隣接するように配置された第2の上部電極とを備える第2のセル領域と、
前記第1の下部電極と第2の下部電極とを分離するように設けられた第1の溝と、前記第2の下部電極上に前記第1の光電変換層と前記第2の光電変換層とを分離するように設けられた第2の溝と、前記第2の溝内に埋め込まれた導電材料により前記第1の上部電極と前記第2の下部電極とを電気的に接続する導電部と、少なくとも前記第1の上部電極と前記第2の上部電極とを分離するように設けられた第3の溝とを備えるセル間領域と、を具備する光電変換デバイスであって、
前記第1の下部電極及び前記第2の下部電極を含む前記基板と、前記第1の上部電極及び前記第2の上部電極の少なくとも一方は、透光性材料により構成され、
光反射材料、光散乱材料、及び光吸収材料からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む部材が、前記第1の溝、前記第2の溝、及び前記第3の溝の前記第1のセル領域側の側壁を含む領域のみを覆うように、前記透光性材料側に配置されている、光電変換デバイス。 - 前記第1及び第2の下部電極を含む前記基板が透光性材料により構成され、
前記部材は、前記基板の前記第1及び第2の下部電極が設けられた面と反対側の面に配置されている、請求項3又は請求項4に記載の光電変換デバイス。 - 前記光反射材料は、金属部材又は金属粉を含む樹脂ペーストの塗布層である、請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の光電変換デバイス。
- 前記光散乱材料は、金属酸化物部材又は金属酸化物粉を含む樹脂ペーストの塗布層である、請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の光電変換デバイス。
- 前記光吸収材料は、着色剤を含む部材又は着色材を含む樹脂ペーストの塗布層である、請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の光電変換デバイス。
- 前記部材は、前記部材の前記第1のセル領域側の端部から前記第1の溝の前記第1のセル領域側の側壁までの距離、及び前記部材の前記第2のセル領域側の端部から前記第3の溝の前記第1のセル領域側の側壁までの距離が、それぞれ0.1mm以上3mm以下となるように、設けられている、請求項1又請求項2に記載の光電変換デバイス。
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