JP7431722B2 - 太陽電池 - Google Patents
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Description
近年、有機無機ペロブスカイト化合物を含む光電変換層を有するペロブスカイト太陽電池が注目されている。ペロブスカイト太陽電池は、高い光電変換効率が期待できるうえに、印刷法によって製造できることから、大型の太陽電池であっても製造コストを大幅に削減して製造できるとされている(例えば、特許文献1、非特許文献1)。
以下、本発明を詳述する。
上記知見に基づき、本発明者らは、電子輸送層と光電変換層との界面(a)及び/又はホール輸送層中(b)に、分子拡散しにくいと考えられる高分子アニオンの金属塩を含有させることを検討した。本発明者らは、このような太陽電池とすることにより、電子輸送層と光電変換層との界面(a)及び/又はホール輸送層中(b)に高分子アニオンの金属塩を局在させつつ、高分子アニオンの金属塩が光電変換層に分子拡散することを抑えることができ、光電変換効率が高く、耐熱性に優れた太陽電池が得られることを見出した。これにより、本発明を完成させるに至った。
なお、本明細書中、「層」とは、明確な境界を有する層だけではなく、含有元素が徐々に変化する濃度勾配のある層をも意味する。なお、層の元素分析は、例えば、太陽電池の断面のFE-TEM/EDS線分析測定を行い、特定元素の元素分布を確認する等によって行うことができる。また、本明細書中、層とは、平坦な薄膜状の層だけではなく、他の層と一緒になって複雑に入り組んだ構造を形成しうる層をも意味する。
上記光電変換層に上記有機無機ペロブスカイト化合物を用いることにより、太陽電池の光電変換効率を向上させることができる。
上記Rは、具体的には例えば、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、エチルメチルアミン、メチルプロピルアミン、ブチルメチルアミン、メチルペンチルアミン、ヘキシルメチルアミン、エチルプロピルアミン、エチルブチルアミン、イミダゾール、アゾール、ピロール、アジリジン、アジリン、アゼチジン、アゼト、イミダゾリン、カルバゾール、メチルカルボキシアミン、エチルカルボキシアミン、プロピルカルボキシアミン、ブチルカルボキシアミン、ペンチルカルボキシアミン、ヘキシルカルボキシアミン、ホルムアミジニウム、グアニジン、アニリン、ピリジン及びこれらのイオンやフェネチルアンモニウム等が挙げられる。上記イオンとしては、例えば、メチルアンモニウム(CH3NH3)等が挙げられる。なかでも、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、プロピルカルボキシアミン、ブチルカルボキシアミン、ペンチルカルボキシアミン、ホルムアミジニウム、グアニジン及びこれらのイオンが好ましく、メチルアミン、エチルアミン、ペンチルカルボキシアミン、ホルムアミジニウム、グアニジン及びこれらのイオンがより好ましい。なかでも、高い光電変換効率が得られることから、メチルアミン、ホルムアミジニウム及びこれらのイオンが更に好ましい。
図4は、体心に金属原子M、各頂点に有機分子R、面心にハロゲン原子又はカルコゲン原子Xが配置された立方晶系の構造である、有機無機ペロブスカイト化合物の結晶構造の一例を示す模式図である。詳細は明らかではないが、上記構造を有することにより、結晶格子内の八面体の向きが容易に変わることができるため、上記有機無機ペロブスカイト化合物中の電子の移動度が高くなり太陽電池の光電変換効率が向上すると推定される。
上記有機無機ペロブスカイト化合物が結晶性半導体であれば、上記有機無機ペロブスカイト化合物中の電子の移動度が高くなり、太陽電池の光電変換効率が向上する。また、上記有機無機ペロブスカイト化合物が結晶性半導体であれば、太陽電池に光を照射し続けることによる光電変換効率の低下(光劣化)、特に短絡電流の低下に起因する光劣化が抑制されやすくなる。
上記有機無機ペロブスカイト化合物の結晶化度の好ましい下限は30%である。上記結晶化度が30%以上であれば、上記有機無機ペロブスカイト化合物中の電子の移動度が高くなり、太陽電池の光電変換効率が向上する。また、上記結晶化度が30%以上であれば、太陽電池に光を照射し続けることによる光電変換効率の低下(光劣化)、特に短絡電流の低下に起因する光劣化が抑制されやすくなる。上記結晶化度のより好ましい下限は50%、更に好ましい下限は70%である。
また、上記有機無機ペロブスカイト化合物の結晶化度を上げる方法として、例えば、熱アニール(加熱処理)、レーザー等の強度の強い光の照射、プラズマ照射等が挙げられる。
上記有機無機ペロブスカイト化合物の結晶子径の好ましい下限は5nmである。上記結晶子径が5nm以上であれば、太陽電池に光を照射し続けることによる光電変換効率の低下(光劣化)、特に短絡電流の低下に起因する光劣化が抑制される。また、上記有機無機ペロブスカイト化合物中の電子の移動度が高くなり、太陽電池の光電変換効率が向上する。上記結晶子径のより好ましい下限は10nm、更に好ましい下限は20nmである。
上記有機半導体として、例えば、ポリ(3-アルキルチオフェン)等のチオフェン骨格を有する化合物等が挙げられる。また、例えば、ポリパラフェニレンビニレン骨格、ポリビニルカルバゾール骨格、ポリアニリン骨格、ポリアセチレン骨格等を有する導電性高分子等も挙げられる。更に、例えば、フタロシアニン骨格、ナフタロシアニン骨格、ペンタセン骨格、ベンゾポルフィリン骨格等のポルフィリン骨格、スピロビフルオレン骨格等を有する化合物や、表面修飾されていてもよいカーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレン等のカーボン含有材料も挙げられる。
これらの加熱操作は真空又は不活性ガス下で行われることが好ましく、露点温度は10℃以下が好ましく、7.5℃以下がより好ましく、5℃以下が更に好ましい。
分子拡散しにくいと考えられる高分子アニオンの金属塩を含有させることにより、上記電子輸送層と上記光電変換層との界面(a)及び/又は上記ホール輸送層中(b)に高分子アニオンの金属塩を局在させつつ、高分子アニオンの金属塩が上記光電変換層に分子拡散することを抑えることができる。これにより、太陽電池の光電変換効率が向上するとともに、耐熱性も向上する。なお、高分子アニオンの金属塩の上記光電変換層への移行の可能性は、以下のようにまとめられる。
(i)高分子アニオンの重量平均分子量が小さいほど移行しやすく、大きいほど移行しにくい。
(ii)ホール輸送層中の高分子アニオンの金属塩は、ホール輸送層形成時に焼成を行わない場合には移行しやすく、焼成を行う場合には移行しにくい。また、焼成を行う場合にでも、前焼成のみを行う場合よりも、前焼成と後焼成とを行う場合の方が移行しにくい。
なお、本明細書において重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定を行い、ポリスチレン換算により求められる。GPCによってポリスチレン換算による重量平均分子量を測定する際のカラムとしては、例えば、HSPgel RT MB-M(ウォーターズコーポレーション社製)等が挙げられる。また、GPCで用いる溶媒としては、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。
酸性度が大きいヘテロ原子を有するフッ素含有重合体アニオンが、上記電子輸送層と上記光電変換層との界面(a)及び/又は上記ホール輸送層中(b)に局在することにより、光励起により生じた電子とホールが再接合することなく効率的に移動するようになり、太陽電池の光電変換効率が向上すると考えられる。上記フッ素含有重合体アニオンの金属塩は、フッ素原子を含有することにより容易に有機溶媒に溶解し易くなり、上記電子輸送層と上記光電変換層との界面(a)及び/又は上記ホール輸送層中(b)への配合が容易である。
上記電子吸引性基は、上記ヘテロ原子に1つ結合してもよく、2つ以上結合してもよい。上記電子吸引性基は特に限定されず、例えば、スルホニル基、スルフィド基、チオエステル基、チオケトン基、エステル基、エーテル基、カルボニル基、アミド基、ウレタン基、スルフィニル基、ホスホニル基等が挙げられる。これらの電子吸引性基は単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。なかでも、スルホニル基がより好ましい。
上記フッ素原子の少なくとも1つは、上記電子吸引性基又は上記電子吸引性基のα位に結合していることが好ましい。
上記他の構成単位は特に限定されず、例えば、スチレン誘導体、(メタ)アクリル酸エステル、ビニルエーテル、(メタ)アクリルアミド等に由来する構成単位が挙げられる。
上記電子輸送層の上記光電変換層側のごく表面における上記高分子アニオンの金属塩の含有量は特に限定さないが、好ましい下限は0.1重量%、好ましい上限は10重量%である。上記高分子アニオンの金属塩の含有量が0.1重量%以上であれば、より高い光電変換効率を達成できる。上記高分子アニオンの金属塩の含有量が10重量%以下であれば、上記光電変換層に分子拡散する上記高分子アニオンの金属塩の量が抑えられ、太陽電池の耐熱性がより向上する。上記電子輸送層の上記光電変換層側のごく表面における上記高分子アニオンの金属塩の含有量のより好ましい下限は1重量%、より好ましい上限は5重量%である。
<手順>
(A)陽極側の表面においてn回(nは0を含む整数)のスパッタリングを行う。同時に、スパッタリング毎に飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)を用いて該表面におけるリチウムイオン強度とトータルイオン強度の比(リチウムイオン強度/トータルイオン強度)Li(n)と、鉛イオン強度とトータルイオン強度の比(鉛イオン強度/トータルイオン強度)Pb(n)を測定する。
(B)前記(A)で得られたnとLi(n)及びPb(n)との関係をもとに、スパッタリング累積時間Nと、該累積時間Nにおけるリチウムイオン強度とトータルイオン強度の比(リチウムイオン強度/トータルイオン強度)Li(N)と、鉛イオン強度とトータルイオン強度の比(鉛イオン強度/トータルイオン強度)Pb(N)を算出する。
(C)スパッタリング累積時間Nを横軸に、各々の最大値を1として規格化したLi(N)及びPb(N)の値を縦軸にプロットしてグラフを作成する。
TOF-SIMSに用いる分析装置としては、例えば、アルバック・ファイ社製「PHI nanoTOFII」等の市販品が挙げられる。
市販のTOF-SIMS分析装置を用いて太陽電池の陽極側の表面のリチウムイオン強度、鉛イオン強度及びトータルイオン強度を測定するためには、例えば、Bi3 +イオンガンを測定用の一次イオン源とし、30keVの条件の条件にて測定すればよい。
具体的には例えば、O2 +を用いてスパッタリングを行うことにより、0.01nm~10nm/回の深さで光電変換層の表面を掘り進んでいくことができる。
このように上記電子輸送層と上記光電変換層との界面(a)及び/又は上記ホール輸送層中(b)に高分子アニオンの金属塩が局在し、かつ、高分子アニオンの金属塩が上記光電変換層に分子拡散することが抑えられていることにより、太陽電池の光電変換効率が向上するとともに、耐熱性も向上する。Li(α)の値は0.15以下がより好ましく、0.1以下が更に好ましい。
上記バリア層の材料としてはバリア性を有していれば特に限定されないが、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、無機材料等が挙げられる。上記バリア層の材料は、上記熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂と、上記無機材料との組み合わせでもよい。
なお、上記無機層の厚みは、光学干渉式膜厚測定装置(例えば、大塚電子社製のFE-3000等)を用いて測定することができる。
上記スパッタリング法においては、金属ターゲット、及び、酸素ガス又は窒素ガスを原料とし、上記積層体上に原料を堆積して製膜することにより、無機材料からなる無機層を形成することができる。
図5に示す太陽電池1は、陰極2上に電子輸送層3(薄膜状の電子輸送層31と多孔質状の電子輸送層32)、有機無機ペロブスカイト化合物を含む光電変換層4、ホール輸送層5及び陽極6がこの順に積層されたものである。図示しないが、高分子アニオンの金属塩は、電子輸送層3と光電変換層4との界面及び/又はホール輸送層5中に含まれている。なお、図5に示す太陽電池1において、陽極6はパターニングされた電極である。
上記電子輸送層と上記光電変換層との界面(a)に上記高分子アニオンの金属塩を含有させる方法、即ち、上記電子輸送層の上記光電変換層側のごく表面に上記高分子アニオンの金属塩を含有させる方法は特に限定されないが、次の方法が挙げられる。即ち、上記高分子アニオンの金属塩を溶解した水溶液を調製し、その水溶液中に上記電子輸送層を浸漬する。
上記ホール輸送層中(b)に上記高分子アニオンの金属塩を含有させる方法は特に限定されないが、次の方法が挙げられる。即ち、上記ホール輸送層を形成するための塗工液中に上記高分子アニオンの金属塩を溶解させて、上記ホール輸送層を形成する。
(1)Li-ポリスチレントリフルオロメタンスルホンイミドの合成
p-スチレンスルホン酸15gと、塩化チオニル30mLとをDMF70mL中で3時間反応させ、その後、分液によってスチレンスルホニルクロリドを得た。その後、トリエチルアミン13mLにジメチルアミノピリジン0.23gを添加して得られた溶液の中に、上記で得られたスチレンスルホニルクロリドとトリフルオロメタンスルホンアミド10gとを添加して反応させ、その後、更に酸化銀を17g添加して沈殿物を得ることで、フッ素原子を含むモノマーを得た。
その後、アゾビスイソブチロニトリルを重合開始剤として、アルゴン雰囲気下、上記で得られたフッ素原子を含むモノマーを65℃で18時間反応させた。これにより、上記一般式(1)においてRfがCF3である、下記式で表されるフッ素含有重合体アニオン(式中、mは、2以上の整数を表す)の銀塩、即ちポリ(N-スチレンスルホニル-トリフルオロメタンスルホンイミド)(PSTFSI)の銀塩を得た。
Li-ポリスチレントリフルオロメタンスルホンイミドについて、カラムとしてHSPgel RT MB-M(ウォーターズコーポレーション社製)を、溶媒としてジメチルスルホキシドを用い、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定により重量平均分子量を測定したところ、20万であった。
炭酸リチウムの代わりに炭酸ナトリウムを用いたこと以外はLi-ポリスチレントリフルオロメタンスルホンイミドと同様にして、Na-ポリスチレントリフルオロメタンスルホンイミドを得た。
炭酸リチウムの代わりに炭酸マグネシウムを用いたこと以外はLi-ポリスチレントリフルオロメタンスルホンイミドと同様にして、Mg-ポリスチレントリフルオロメタンスルホンイミドを得た。
炭酸リチウムの代わりに炭酸カリウムを用いたこと以外はLi-ポリスチレントリフルオロメタンスルホンイミドと同様にして、K-ポリスチレントリフルオロメタンスルホンイミドを得た。
ポリスチレンスルホン酸水溶液に炭酸リチウムを加え、15分攪拌した。その後、エバポレーターにて水を揮発させ、Li-ポリスチレンスルホン酸を得た。
Li-ポリスチレンスルホン酸について、カラムとしてHSPgel RT MB-M(ウォーターズコーポレーション社製)を、溶媒としてジメチルスルホキシドを用い、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定により重量平均分子量を測定したところ、7万であった。
炭酸リチウムの代わりに炭酸ルビジウムを用いたこと以外はLi-ポリスチレンスルホン酸と同様にして、Rb-ポリスチレンスルホン酸を得た。
炭酸リチウムの代わりに炭酸マグネシウムを用いたこと以外はLi-ポリスチレンスルホン酸と同様にして、Mg-ポリスチレンスルホン酸を得た。
ポリアクリル酸水溶液に炭酸リチウムを加え、15分攪拌した。その後エバポレーターにて水を揮発させ、Li-ポリアクリル酸を得た。
Li-ポリアクリル酸について、カラムとしてHSPgel RT MB-M(ウォーターズコーポレーション社製)を、溶媒としてジメチルスルホキシドを用い、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定により重量平均分子量を測定したところ、3万であった。
(1)太陽電池の作製
ガラス基板上に、陰極として厚み1000nmのFTO膜を形成し、純水、アセトン、メタノールをこの順に用いて各10分間超音波洗浄した後、乾燥させてFTO膜からなる陰極を形成した。
得られた陰極の表面上に、2%に調整したチタンイソプロポキシドエタノール溶液をスピンコート法により塗布した後、400℃で10分間焼成し、厚み20nmの薄膜状の電子輸送層を形成した。更に、薄膜状の電子輸送層上に、有機バインダとしてのポリイソブチルメタクリレートと酸化チタン(平均粒子径10nmと30nmとの混合物)とを含有する酸化チタンペーストをスピンコート法により塗布した後、500℃で10分間焼成し、厚み100nmの多孔質状の電子輸送層を形成した。
上記(A)~(C)の手順を行った。
図1に、実施例1において手順(A)~(C)にて作成した、スパッタリング累積時間Nを横軸に、各々の最大値を1として規格化したLi(N)及びPb(N)の値を縦軸にプロットしたグラフを示す。
図1に示すグラフでは、太陽電池の陽極側の表面から測定した際、スパッタリング累積時間Nが進むに従って、Pb(N)のピークの前にLi(N)のピークが存在しており、ホール輸送層中にリチウム元素、即ち、Li-ポリスチレントリフルオロメタンスルホンイミドが高濃度で存在していた(Li(N)のピークの数=1)。また、Pb(N)がピークを示すときのNをαとしたときのLi(α)の値を求めたところ、0.1であり、光電変換層においてはリチウム元素の濃度が低かった。即ち、ホール輸送層中にLi-ポリスチレントリフルオロメタンスルホンイミドが局在し、かつ、Li-ポリスチレントリフルオロメタンスルホンイミドが光電変換層に分子拡散することは抑えられていたことが判った。
ホール輸送層中の添加材を表1に示したように変更したこと以外は実施例1と同様にして、太陽電池を得た。その後、上記(A)~(C)の手順を行った。
ガラス基板上に、陰極として厚み1000nmのFTO膜を形成し、純水、アセトン、メタノールをこの順に用いて各10分間超音波洗浄した後、乾燥させてFTO膜からなる陰極を形成した。
得られた陰極の表面上に、スパッタリングにて酸化チタンを成膜し、厚み20nmの薄膜状の電子輸送層を形成した。更に、薄膜状の電子輸送層上に、酸化チタン30mg(平均粒子径10nmと30nmとの混合物)とエタノール1mLとを含有する酸化チタンペーストをスピンコート法により塗布した後、100℃で10分間焼成し、厚み100nmの多孔質状の電子輸送層を形成した。更に、上記で得られたLi-ポリスチレントリフルオロメタンスルホンイミドのエタノール溶液を多孔質状の電子輸送層上にスピンコート法により塗布した後、180℃で10分間焼成した。
多孔質状の電子輸送層と光電変換層との界面の添加材を表1に示したように変更したこと以外は実施例4と同様にして、太陽電池を得た。その後、上記(A)~(C)の手順を行った。
ホール輸送層中及び電子輸送層と光電変換層との界面の両方に表1に示した添加材を配合したこと以外は実施例1及び4と同様にして、太陽電池を得た。その後、上記(A)~(C)の手順を行った。
図2に、実施例12において手順(A)~(C)にて作成した、スパッタリング累積時間Nを横軸に、各々の最大値を1として規格化したLi(N)及びPb(N)の値を縦軸にプロットしたグラフを示す。
図2に示すグラフでは、太陽電池の陽極側の表面から測定した際、スパッタリング累積時間Nが進むに従って、Pb(N)のピークの前にLi(N)のピークが存在しており、ホール輸送層中にリチウム元素、即ち、Li-ポリスチレントリフルオロメタンスルホンイミドが高濃度で存在していた。また、Pb(N)のピークの後にもLi(N)のピークが存在しており、電子輸送層と光電変換層との界面にもリチウム元素、即ち、Li-ポリスチレントリフルオロメタンスルホンイミドが高濃度で存在していた(Li(N)のピークの数=2)。また、Pb(N)がピークを示すときのNをαとしたときのLi(α)の値を求めたところ、0.15であり、光電変換層においてはリチウム元素の濃度が低かった。即ち、ホール輸送層中及び電子輸送層と光電変換層との界面にLi-ポリスチレントリフルオロメタンスルホンイミドが局在し、かつ、Li-ポリスチレントリフルオロメタンスルホンイミドが光電変換層に分子拡散することは抑えられていたことが判った。
ホール輸送層中の添加材、又は、多孔質状の電子輸送層と光電変換層との界面の添加材を表1に示したように変更したこと以外は実施例1又は4と同様にして、太陽電池を得た。その後、上記(A)~(C)の手順を行った。
図3に、比較例2において手順(A)~(C)にて作成した、スパッタリング累積時間Nを横軸に、各々の最大値を1として規格化したLi(N)及びPb(N)の値を縦軸にプロットしたグラフを示す。
図3に示すグラフでは、太陽電池の陽極側の表面から測定した際、スパッタリング累積時間Nが進むに従って、Pb(N)のピークの前にLi(N)のピークが存在しており、ホール輸送層中にリチウム元素、即ち、Li-ビストリフルオロメタンスルホンイミドが高濃度で存在していた。また、Pb(N)のピークの後にもLi(N)のピークが存在しており、電子輸送層と光電変換層との界面にもリチウム元素が高濃度で存在していた(Li(N)のピークの数=2)。また、Pb(N)がピークを示すときのNをαとしたときのLi(α)の値を求めたところ、0.25であり、光電変換層においてもリチウム元素の濃度が高かった。即ち、ホール輸送層中のリチウム元素が、分子拡散により、ホール輸送層中のみならず電子輸送層と光電変換層との界面にも局在し、光電変換層におけるリチウム元素の濃度も高いことが判った。
実施例及び比較例で得られた太陽電池について、以下の方法により評価を行った。結果を表1に示した。
太陽電池の電極間に電源(KEITHLEY社製、236モデル)を接続し、強度100mW/cm2のソーラーシミュレーション(山下電装社製)を用いて電流-電圧曲線を描画し、光電変換効率(%)を算出した。
太陽電池を露点0℃以下の環境にある85℃のオーブンに投入した(耐熱試験)。耐熱試験前後において、上記と同様の方法にて光電変換効率を算出した。
耐熱試験後の光電変換効率が耐熱試験前の光電変換効率(初期変換効率)の90%以上の場合を「5」と、80%以上、90%未満の場合を「4」と、60%以上、80%未満の場合を「3」と、40%以上、60%未満の場合を「2」と、40%未満の場合を「1」と評価した。
2 陰極
3 電子輸送層
31 薄膜状の電子輸送層
32 多孔質状の電子輸送層
4 光電変換層
5 ホール輸送層
6 陽極(パターニングされた電極)
Claims (2)
- 陰極、電子輸送層、光電変換層、ホール輸送層及び陽極を含む構造を有する太陽電池であって、
前記光電変換層は、一般式R-M-X3(但し、Rは有機分子、Mは金属原子、Xはハロゲン原子又はカルコゲン原子である。)で表される有機無機ペロブスカイト化合物を含み、
前記電子輸送層と前記光電変換層との界面(a)及び前記ホール輸送層中(b)、又は、前記ホール輸送層中(b)に、高分子アニオンの金属塩を含み、
前記有機無機ペロブスカイト化合物を表す一般式R-M-X3(但し、Rは有機分子、Mは金属原子、Xはハロゲン原子又はカルコゲン原子である。)において、金属原子Mが鉛であり、
前記高分子アニオンの金属塩は、高分子アニオンのリチウム塩であり、
以下の手順(A)~(C)にて作成したグラフにおいて、Pb(N)のピークの前、又は、Pb(N)のピークの前及びPb(N)のピークの後にLi(N)のピークが存在し、かつ、Pb(N)がピークを示すときのNをαとしたとき、Li(α)の値が0.2以下である
ことを特徴とする太陽電池。
<手順>
(A)陽極側の表面においてn回(nは0を含む整数)のスパッタリングを行う。同時に、スパッタリング毎に飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)を用いて該表面におけるリチウムイオン強度とトータルイオン強度の比(リチウムイオン強度/トータルイオン強度)Li(n)と、鉛イオン強度とトータルイオン強度の比(鉛イオン強度/トータルイオン強度)Pb(n)を測定する。
(B)前記(A)で得られたnとLi(n)及びPb(n)との関係をもとに、スパッタリング累積時間Nと、該累積時間Nにおけるリチウムイオン強度とトータルイオン強度の比(リチウムイオン強度/トータルイオン強度)Li(N)と、鉛イオン強度とトータルイオン強度の比(鉛イオン強度/トータルイオン強度)Pb(N)を算出する。
(C)スパッタリング累積時間Nを横軸に、各々の最大値を1として規格化したLi(N)及びPb(N)の値を縦軸にプロットしてグラフを作成する。 - 陰極、電子輸送層、光電変換層、ホール輸送層及び陽極を含む構造を有する太陽電池であって、
前記光電変換層は、一般式R-M-X3(但し、Rは有機分子、Mは金属原子、Xはハロゲン原子又はカルコゲン原子である。)で表される有機無機ペロブスカイト化合物を含み、
前記電子輸送層と前記光電変換層との界面(a)に、高分子アニオンの金属塩を含み、
前記有機無機ペロブスカイト化合物を表す一般式R-M-X 3 (但し、Rは有機分子、Mは金属原子、Xはハロゲン原子又はカルコゲン原子である。)において、金属原子Mが鉛であり、
前記高分子アニオンの金属塩は、高分子アニオンのリチウム塩であり、
以下の手順(A)~(C)にて作成したグラフにおいて、Pb(N)のピークの後にLi(N)のピークが存在し、かつ、Pb(N)がピークを示すときのNをαとしたとき、Li(α)の値が0.2以下である
ことを特徴とする太陽電池。
<手順>
(A)陽極側の表面においてn回(nは0を含む整数)のスパッタリングを行う。同時に、スパッタリング毎に飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)を用いて該表面におけるリチウムイオン強度とトータルイオン強度の比(リチウムイオン強度/トータルイオン強度)Li(n)と、鉛イオン強度とトータルイオン強度の比(鉛イオン強度/トータルイオン強度)Pb(n)を測定する。
(B)前記(A)で得られたnとLi(n)及びPb(n)との関係をもとに、スパッタリング累積時間Nと、該累積時間Nにおけるリチウムイオン強度とトータルイオン強度の比(リチウムイオン強度/トータルイオン強度)Li(N)と、鉛イオン強度とトータルイオン強度の比(鉛イオン強度/トータルイオン強度)Pb(N)を算出する。
(C)スパッタリング累積時間Nを横軸に、各々の最大値を1として規格化したLi(N)及びPb(N)の値を縦軸にプロットしてグラフを作成する。
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