JP7244031B2 - 光電変換素子および光電変換素子の製造方法 - Google Patents
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Description
で表される化合物、および/または、一般式(2):
で表される化合物であり、前記光吸収層に対して前記正孔輸送層が配置される側から光を入射させる。
1つの実施形態においては、上記有機材料の分子量は270以上2000以下である。
1つの実施形態においては、上記正孔輸送層はドーパントを実質的に含有しない。
1つの実施形態においては、上記光電変換素子は、上記正孔輸送層の上記光吸収層が配置される側とは反対側に配置される透明電極を有する。
1つの実施形態においては、上記光電変換素子は、上記正孔輸送層と上記透明電極との間に配置されるバッファ層を有する。
1つの実施形態においては、上記光電変換素子は、上記電子輸送層の上記光吸収層が配置される側とは反対側に配置される透明電極を有する。
1つの実施形態においては、上記光電変換素子は、光電変換する別の光電変換ユニットをさらに有する。
1つの実施形態においては、上記別の光電変換ユニットは結晶シリコン基板を含む。
で表される化合物、および/または、一般式(2):
で表される化合物である。
で表される化合物、および/または、一般式(2):
で表される化合物が用いられる。蒸着層が良好に形成され得るからである。具体的には、極めて緻密な蒸着膜が形成され得る。また、光電変換効率の向上に寄与し得るからである。具体的には、上記HOMOおよびLUMOを良好に満足し得る。また、上記バンドギャップを良好に満足し得、光学的な吸収ロスが抑制されて感度(特に、短波長の光(例えば、波長420nm以下の光)に対する感度)に優れ得る。さらに、高い正孔移動度を有し得る。その結果、ドーパント等の添加剤の使用の抑制に寄与し得る。
で表される基、または、一般式(4):
で表される基である。
で表される基が挙げられる。
1.厚み
走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ製、S-4800)による断面観察により算出した。
2.吸収率
紫外可視分光光度計(Perkin Elmer製、LAMBDA)により測定した。
ガラス基板上に透明導電膜(FTO)が形成された基板(Pilkington製、TEC7)を準備した。この基板を、超純水、エタノール、アセトンにてそれぞれ10分間超音波洗浄した後に乾燥した。その後、基板に、UVオゾンにて30分間表面処理を施した。
からなる有機材料膜を、真空蒸着法にて製膜した。具体的には、化合物(I)が入ったアルミナるつぼを、タングステン線を加熱することによって温めることによって、化合物(I)を昇華させ、有機材料膜(吸収ピーク波長:397nm、吸収端波長:440nm)を製膜した。
化合物(I)のかわりに化合物(IV):
を用いて有機材料膜を製膜したこと以外は実施例1と同様にして、太陽電池を作製した。
なお、有機材料膜の製膜後、蒸着用ボートに残留物が確認された。
有機材料膜の製膜に際し、化合物(I)のかわりに
ソーラーシミュレータを用いて、各実施例および比較例で得られた太陽電池の太陽電池特性(短絡電流密度(Jsc)、開放電圧(Voc)、曲線因子(FF)および変換効率(Eff.))を測定した。測定は、ITO層側から光を入射させた場合および基板側から光を入射させた場合のそれぞれについて行った。評価結果を表1に示す。なお、表1中のバンドギャップ(Eg)は、分光エリプソメトリー(ジェー・エー・ウーラム社製、M2000)にて、Tauc-Lorentzモデルにて算出した有機材料膜の光学的バンドギャップである。
実施例1および比較例1で得られた太陽電池について外部量子効率を、分光感度測定装置を用いて測定した。測定結果を図4に示す。
化合物(I)のかわりに化合物(V):
を用いて有機材料膜を製膜したこと、および、基板の有機材料膜側にMoO3層およびITO層を形成するかわりに厚み100nmのAu層を抵抗加熱蒸着により形成したこと以外は実施例1と同様にして、太陽電池を作製した。
厚み30nmの有機材料膜を製膜したこと、および、有機材料膜とAu層との間に厚み30nmのMoO3層を介在させたこと以外は実施例5-1と同様にして、太陽電池を作製した。
基板の有機材料膜側にAu層を形成するかわりに、厚み80nmのITO層をスパッタ法により形成し、次いで、厚み100nmのAg層を真空蒸着法により形成したこと以外は実施例5-2と同様にして、太陽電池を作製した。
厚み110nmの有機材料膜を製膜したこと以外は実施例5-1と同様にして、太陽電池を作製した。
ソーラーシミュレータを用いて、各実施例で得られた太陽電池の太陽電池特性(短絡電流密度(Jsc)、開放電圧(Voc)、曲線因子(FF)および変換効率(Eff.))を測定した。測定は、基板側から光を入射させて行った。評価結果を表2に示す。
実施例5-2と実施例5-3との比較から、MoO3層/ITO層の組合せが好ましいと考えられる。
20.透明電極層
21.電極層
22.電極層
30.電子輸送層
31.ブロッキング層
32.多孔質担体層
40.光吸収層
50.正孔輸送層
60.金属電極層
70.基板
71.第1の導電層
72.第2の導電層
100.光電変換素子
200.光電変換素子
300.光電変換素子
301.第1の光電変換ユニット
302.第2の光電変換ユニット
Claims (11)
- ペロブスカイト型構造を有する化合物を含む光吸収層と、
前記光吸収層の片側に配置される電子輸送層と、
前記光吸収層のもう片側に配置される正孔輸送層と、を有し、
前記正孔輸送層は、有機材料を含み、厚みが50nm以下で、吸収ピーク波長が400nm以下の蒸着層であり、
前記有機材料は、下記一般式(1):
で表される化合物であり、
前記光吸収層に対して前記正孔輸送層が配置される側から光を入射させる、
光電変換素子。
- 前記正孔輸送層の吸収端波長が450nm以下である、請求項1に記載の光電変換素子。
- 前記有機材料の分子量が270以上2000以下である、請求項1または2に記載の光電変換素子。
- 前記正孔輸送層がドーパントを実質的に含有しない、請求項1から3のいずれかに記載の光電変換素子。
- 前記正孔輸送層の前記光吸収層が配置される側とは反対側に配置される透明電極を有する、請求項1から4のいずれかに記載の光電変換素子。
- 前記正孔輸送層と前記透明電極との間に配置されるバッファ層を有する、請求項5に記載の光電変換素子。
- 前記電子輸送層の前記光吸収層が配置される側とは反対側に配置される透明電極を有する、請求項1から6のいずれかに記載の光電変換素子。
- 光電変換する別の光電変換ユニットをさらに有する、請求項1から7のいずれかに記載の光電変換素子。
- 前記別の光電変換ユニットが結晶シリコン基板を含む、請求項8に記載の光電変換素子。
- 基板の片側に、ペロブスカイト型構造を有する化合物を含む光吸収層を形成すること、
および、
前記基板の片側に、有機材料を含む蒸着材料を蒸着させて、厚み50nm以下で吸収ピーク波長が400nm以下の正孔輸送層を形成すること、を含み、
前記有機材料は、下記一般式(1):
で表される化合物である、
光電変換素子の製造方法。
- 前記正孔輸送層の前記光吸収層が配置される側とは反対側に、透明電極を形成することを含む、請求項10に記載の光電変換素子の製造方法。
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