WO2018123402A1 - 太陽電池、光吸収層および光吸収層の形成方法 - Google Patents

太陽電池、光吸収層および光吸収層の形成方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2018123402A1
WO2018123402A1 PCT/JP2017/042714 JP2017042714W WO2018123402A1 WO 2018123402 A1 WO2018123402 A1 WO 2018123402A1 JP 2017042714 W JP2017042714 W JP 2017042714W WO 2018123402 A1 WO2018123402 A1 WO 2018123402A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
compound
electrode
solar cell
light absorption
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/042714
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
隆介 内田
理生 鈴鹿
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority to CN201780044313.9A priority Critical patent/CN109478598A/zh
Priority to EP17886687.7A priority patent/EP3565015A4/en
Priority to JP2018558921A priority patent/JPWO2018123402A1/ja
Publication of WO2018123402A1 publication Critical patent/WO2018123402A1/ja
Priority to US16/260,202 priority patent/US20190173025A1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10—Deposition of organic active material
    • H10K71/12—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30—Coordination compounds
    • H10K85/341—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/032—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312
    • H01L31/0324—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312 comprising only AIVBVI or AIIBIVCVI chalcogenide compounds, e.g. Pb Sn Te
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/30—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising bulk heterojunctions, e.g. interpenetrating networks of donor and acceptor material domains
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/451—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising a metal-semiconductor-metal [m-s-m] structure
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80—Constructional details
    • H10K30/81—Electrodes
    • H10K30/82—Transparent electrodes, e.g. indium tin oxide [ITO] electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/50—Organic perovskites; Hybrid organic-inorganic perovskites [HOIP], e.g. CH3NH3PbI3
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L2031/0344—Organic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2102/00—Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
    • H10K2102/10—Transparent electrodes, e.g. using graphene
    • H10K2102/101—Transparent electrodes, e.g. using graphene comprising transparent conductive oxides [TCO]
    • H10K2102/103—Transparent electrodes, e.g. using graphene comprising transparent conductive oxides [TCO] comprising indium oxides, e.g. ITO
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Definitions

  • the present disclosure relates to a solar cell, a light absorption layer, and a method for forming the light absorption layer.
  • the solar cell includes a so-called perovskite solar cell.
  • a compound having a perovskite crystal structure represented by the composition formula of AMX 3 and a similar crystal structure as a light-absorbing material has been advanced.
  • a compound having a perovskite crystal structure represented by the composition formula of AMX 3 and its similar crystal structure is referred to as a “perovskite compound”.
  • a solar cell using a perovskite type compound has a laminated structure including two electrodes arranged opposite to each other and a light absorption layer that is located between the electrodes and that performs light absorption and photocharge separation.
  • a solar cell using a perovskite type compound is referred to as a “perovskite solar cell”.
  • the light absorption layer contains a perovskite compound.
  • the “layer containing a perovskite compound” is referred to as a “perovskite layer”.
  • the perovskite type compound for example, a compound represented by CH 3 NH 3 PbI 3 is used.
  • Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Documents 1 and 2 show perovskite solar cells in which the perovskite layer has a single orientation. These documents suggest that the conversion efficiency of a perovskite solar cell can be improved by using such a perovskite layer.
  • One embodiment of the present disclosure provides a solar cell with higher conversion efficiency.
  • a solar cell includes a first electrode, a light absorption layer that is located on the first electrode and converts light into electric charge, and a second electrode that is located on the light absorption layer,
  • the absorption layer is a first compound represented by a composition formula A 1 M 1 X 1 3 (wherein A 1 is a monovalent cation, M 1 is a divalent cation, and X 1 is a halogen anion).
  • a solar cell with higher conversion efficiency is provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the solar cell 100 of the first embodiment.
  • FIG. 2A is a schematic cross-sectional view for explaining an outline of a method for forming the light absorption layer 3.
  • FIG. 2B is a schematic cross-sectional view for explaining an outline of a method for forming the light absorption layer 3.
  • FIG. 2C is a schematic cross-sectional view of the light absorption layer 30 formed by a typical method.
  • FIG. 3A is a schematic diagram illustrating an example of a method for forming the light absorption layer 3.
  • FIG. 3B is a schematic diagram illustrating an example of a method for forming the light absorption layer 3.
  • FIG. 3C is a schematic diagram illustrating an example of a method for forming the light absorption layer 3.
  • FIG. 3D is a schematic diagram illustrating an example of a method for forming the light absorption layer 3.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing an example of the solar cell 101 of the second embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an example of the solar cell 102 of the third embodiment.
  • 6A is a diagram illustrating the XRD measurement result of the first layer 11 of the light absorption layer 3 in Example 1.
  • FIG. 6B is a diagram illustrating an XRD measurement result of the second layer 12 of the light absorption layer 3 in Example 1.
  • FIG. FIG. 7A is a diagram illustrating an XRD measurement result of the first layer 11 of the light absorption layer 3 in Example 2.
  • FIG. 7B is a diagram illustrating an XRD measurement result of the second layer 12 of the light absorption layer 3 in Example 2.
  • FIG. 8A is a diagram illustrating an XRD measurement result of the first layer 11 of the light absorption layer 3 in Example 3.
  • FIG. 8B is a diagram illustrating an XRD measurement result of the second layer 12 of the light absorption layer 3 in Example 3.
  • FIG. 9A is a diagram illustrating an XRD measurement result of the first layer 11 of the light absorption layer 3 in Example 4.
  • FIG. 9B is a diagram illustrating an XRD measurement result of the second layer 12 of the light absorption layer 3 in Example 4.
  • FIG. 10A is a diagram illustrating an XRD measurement result of the first layer 11 of the light absorption layer 3 in Example 5.
  • FIG. 10B is a diagram illustrating an XRD measurement result of the second layer 12 of the light absorption layer 3 in Example 5.
  • FIG. 11 is a diagram showing an XRD measurement result of the light absorption layer in Comparative Example 1.
  • FIG. 12 is a diagram showing the external quantum efficiency of the solar cells of Example 1 and Example 2.
  • the conversion efficiency is calculated by dividing Jsc ⁇ Voc ⁇ FF by the incident light intensity, where the short-circuit current density is Jsc (A / Cm 2 ), the open circuit voltage is Voc (V), and the fill factor is FF (%). Desired.
  • the short circuit current density Jsc is a value obtained by dividing the short circuit current by the light receiving area.
  • the short circuit current is a current that flows when the voltage of the solar cell is 0V.
  • the inventor of the present application examined the structure and formation method of the light absorption layer capable of increasing the conversion efficiency of the solar cell. As a result, it has been found that by using a light absorption layer having a structure in which a plurality of perovskite layers are stacked, the short-circuit current density of the solar cell can be increased, thereby further improving the conversion efficiency of the solar cell. This will be described in more detail below.
  • the perovskite layer is typically formed by a coating method such as a spin coating method.
  • a coating method for example, a perovskite layer is formed by applying a coating solution, which is a solution containing a constituent element of a perovskite type compound and a solvent, onto a substrate and drying by heating.
  • a coating solution which is a solution containing a constituent element of a perovskite type compound and a solvent
  • a coating liquid for forming the upper perovskite layer is applied on the lower perovskite layer, the perovskite type compound contained in the lower perovskite layer may be dissolved in the coating liquid.
  • a light-absorbing layer having a laminated structure can be formed by using a lower perovskite layer as a seed layer and depositing an upper perovskite layer on the lower perovskite layer. It was.
  • a light absorption layer having a structure in which two perovskite layers having different compositions are stacked In such a light absorption layer, recombination of carriers generated in the solar cell can be suppressed by utilizing the difference in energy levels between the valence band and the conduction band of the two perovskite layers. Therefore, the conversion efficiency of a solar cell can be made higher by using such a light absorption layer. Details will be described later.
  • a perovskite layer with controlled crystal orientation can be formed with a desired thickness. If the orientation of the crystals in the perovskite layer is uniform, the carriers easily move in the perovskite layer. Thereby, the short circuit current density of a solar cell can be raised.
  • the second layer has a perovskite structure represented by the composition formula A 2 M 2 X 2 3 when A 2 is a monovalent cation, M 2 is a divalent cation, and X 2 is a halogen anion, A second compound having a composition different from that of the first compound; At least one of the first compound in the first layer and the second compound in the second layer has a single orientation.
  • Solar cell Containing a compound
  • Item 3 The solar cell according to item 1 or item 2, wherein the orientation of the first compound and the orientation of the second compound are aligned.
  • the first peak exists in the range of the diffraction angle of 13 ° to 16 °, and the diffraction intensity of the first peak is the diffraction angle of 18 ° to 23 °. More than 10 times the maximum value of the diffraction intensity in the range.
  • a second peak exists in the range of diffraction angle of 13 ° to 16 °, and the diffraction intensity of the second peak is a diffraction angle of 18 ° to 23 °.
  • Item 4 The solar cell according to any one of items 1 to 3, which is 10 times or more the maximum value of diffraction intensity in the range.
  • Item 7 The solar cell according to item 6, wherein the first electrode is a negative electrode, the second electrode is a positive electrode, and the first carrier transport layer is an electron transport layer.
  • Item 8 The solar cell according to item 6 or item 7, further comprising a second carrier transport layer between the second layer and the second electrode.
  • the thickness of a 1st layer is a solar cell as described in any one of the items 1-9 which is 1/4 or less of the thickness of a 2nd layer.
  • a 1 in the first compound is CH 3 NH 3 +
  • B 1 is Pb 2+
  • a 2 in the second compound is NH 2 CHNH 2 +
  • B 2 is Pb 2+ .
  • Item 11 The solar cell according to any one of items 1 to 10.
  • a first compound comprising a first compound having a perovskite structure represented by a composition formula A 1 M 1 X 1 3 when A 1 is a monovalent cation, M 1 is a divalent cation, and X 1 is a halogen anion.
  • Layers When A 2 is a monovalent cation, M 2 is a divalent cation, and X 2 is a halogen anion, the composition is a first compound having a perovskite structure represented by the composition formula A 2 M 2 X 2 3
  • a second layer comprising different second compounds, With At least one of the first compound in the first layer and the second compound in the second layer has a single orientation, Light absorbing layer.
  • Item 16 The method for forming a light absorption layer according to Item 15, wherein the second solution contains a lactone solvent.
  • Item 17 The method for forming a light absorption layer according to Item 15 or Item 16, wherein in (B), the substrate is heated to a temperature at which the second solution becomes saturated or supersaturated, and the heated substrate is immersed in the second solution.
  • a solar cell includes a first electrode, a light absorption layer that is located on the first electrode and converts light into electric charge, and a second electrode that is located on the light absorption layer,
  • the absorption layer is a first compound represented by a composition formula A 1 M 1 X 1 3 (wherein A 1 is a monovalent cation, M 1 is a divalent cation, and X 1 is a halogen anion).
  • the crystal orientation may be uniform in the first layer, and the crystal orientation may be uniform in the second layer.
  • the crystal orientation of the first layer and the second layer may be aligned.
  • the range where the angle 2 ⁇ is 13 ° or more and 16 ° or less is the first range
  • the range where the angle 2 ⁇ is 18 ° or more and 23 ° or less is the second range
  • the first layer is
  • the first peak has two ranges, and the intensity of the first peak is, for example, not less than 10 times the maximum intensity of the first layer in the first range.
  • the intensity of the second peak may be, for example, 10 times or more the maximum value of the intensity in the first range of the second layer.
  • the range where the angle 2 ⁇ is 13 ° or more and 16 ° or less is the first range
  • the range where the angle 2 ⁇ is 18 ° or more and 23 ° or less is the second range
  • the first layer is
  • the first peak has a first peak in one range
  • the intensity of the first peak is, for example, not less than 10 times the maximum intensity in the second range of the first layer.
  • the intensity of the second peak may be, for example, 10 times or more the maximum value of the intensity in the second range of the second layer.
  • the solar cell may further include a first carrier transport layer positioned between the first electrode and the first layer.
  • the first electrode may be a negative electrode
  • the second electrode may be a positive electrode
  • the first carrier transport layer may be an electron transport layer
  • the solar cell may further include a second carrier transport layer located between the second layer and the second electrode.
  • the first electrode may be a negative electrode
  • the second electrode may be a positive electrode
  • the second carrier transport layer may be a hole transport layer
  • the thickness of the first layer may be 1/4 or less of the thickness of the second layer, for example.
  • a 1 in the composition formula of the first perovskite compound is CH 3 NH 3 +
  • B 1 is Pb 2+
  • a 2 in the composition formula of the second perovskite compound is NH 2 CHNH 2 +
  • B 2 is Pb 2. It may be + .
  • the light absorption layer has a composition formula A 1 M 1 X 1 3 (where A 1 is a monovalent cation, M 1 is a divalent cation, and X 1 is a halogen anion. And a second layer disposed on the first layer so as to be in contact with the upper surface of the first layer, the composition formula A 2 M 2 X 2 3 (wherein A 2 is a monovalent cation, M 2 is a divalent cation, and X 2 is a halogen anion).
  • the first perovskite compound and the second perovskite compound have different compositions.
  • the crystal orientation may be uniform in the first layer, and the crystal orientation may be uniform in the second layer.
  • the crystal orientation of the first layer and the second layer may be aligned.
  • composition formula A 1 M 1 X 1 3 (where A 1 is a monovalent cation and M 1 is a divalent cation) on a substrate. , X 1 is a halogen anion), the first layer containing the first perovskite compound is applied by applying a first solution containing the constituent element of the first perovskite compound represented by And (B) composition formula A 2 M 2 X 2 3 (wherein A 2 is a monovalent cation, M 2 is a divalent cation, and X 2 is a halogen anion) The second perovskite compound is formed on the first layer by allowing the substrate to stand in a state where the second solution containing the constituent element of the second perovskite compound represented by the formula is in contact with the upper surface of the first layer. And depositing a second layer comprising: a first perovskite type compound; The second perovskite compound has the same
  • the second solution may contain a lactone solvent.
  • the substrate is heated to a temperature at which the second solution 52 becomes saturated or supersaturated, and the heated substrate is immersed in the second solution, whereby the second solution is placed on the upper surface of the first layer. You may make it contact.
  • the second layer may have an orientation that reflects the orientation of the crystals in the first layer.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the solar cell of the present embodiment.
  • the solar cell 100 includes a first electrode 2, a light absorption layer 3, and a second electrode 4.
  • the light absorption layer 3 is located on the first electrode 2 and converts light into electric charges.
  • the second electrode 4 is located on the light absorption layer 3.
  • the light absorption layer 3 includes a first layer 11 and a second layer 12 located on the first layer 11.
  • the first layer 11 includes a first perovskite-type compound represented by the composition formula A 1 M 1 X 1 3.
  • a 1 is a monovalent cation
  • M 1 is a divalent cation
  • X 1 is a halogen anion.
  • the second layer 12 includes a second perovskite compound represented by a composition formula A 2 M 2 X 2 3 .
  • a 2 is a monovalent cation
  • M 2 is a divalent cation
  • X 2 is a halogen anion.
  • a 1 , A 2 , M 1 , M 2 , X 1 and X 2 may be one kind of element or may contain two or more kinds of elements.
  • the first perovskite compound and the second perovskite compound have different compositions.
  • the solar cell 100 When the solar cell 100 is irradiated with light, the light absorption layer 3 absorbs light and generates excited electrons and holes. The excited electrons move to the first electrode 2 that is the negative electrode. On the other hand, the holes generated in the light absorption layer 3 move to the second electrode 4 that is the positive electrode. Thereby, the solar cell 100 can take out an electric current from a negative electrode and a positive electrode.
  • the first electrode 2 may function as a negative electrode and the second electrode 4 functions as a positive electrode.
  • the first electrode 2 may function as a positive electrode and the second electrode 4 may function as a negative electrode.
  • the solar cell 100 may include a substrate 1.
  • the first electrode 2 may be positioned on the substrate 1.
  • composition of the first perovskite compound and the second perovskite compound are different means that at least one of the monovalent cation, divalent cation and halogen anion in the composition formula of the first perovskite compound is This is different from perovskite type compounds. That is, the elements are different in at least one set of A 1 and A 2 , M 1 and M 2 , and X 1 and X 2 . In addition, any one of A 1 , A 2 , M 1 , M 2 , X 1 , and X 2 in the first perovskite compound and the second perovskite compound may contain two or more elements.
  • the solar cell 100 of the present embodiment includes a first layer 11 and a second layer 12 located on the first layer 11, and the first perovskite compound included in the first layer 11 and the second layer 12 is different in composition from the second perovskite type compound contained in No. 12.
  • the short-circuit current density can be increased as compared with a typical solar cell including a light absorption layer having a single perovskite layer. The reason is as follows.
  • compositions of the perovskite type compounds contained in the first layer 11 and the second layer 12 constituting the light absorption layer 3 are different from each other. Therefore, the valence band and the conduction band of the first layer 11 and the second layer 12 have different energy levels. Thereby, in the light absorption layer 3, the valence band and the conduction band are inclined due to the difference in energy levels between the first layer 11 and the second layer 12. As a result, carriers generated during light irradiation in the light absorption layer 3 can easily move in a specific direction. For example, consider the case where the energy level of the valence band and conduction band of the first perovskite compound is higher than the energy level of the valence band and conduction band of the second perovskite compound.
  • the direction in which carriers are likely to move is the opposite direction between electrons and holes. This facilitates separation because electrons and holes generated in the light absorption layer during light irradiation move in opposite directions. Therefore, carrier recombination in the solar cell 100 is suppressed. As a result, the short-circuit current density of the solar cell increases, and the conversion efficiency can be increased.
  • the solar cell 100 of the present embodiment can be manufactured, for example, by the following method. First, the first electrode 2 is formed on the surface of the substrate 1 by sputtering or the like. Next, the light absorption layer 3 is formed on the first electrode 2 by a coating method or the like. Then, the solar cell 100 can be obtained by forming the second electrode 4 on the light absorption layer 3 by sputtering or the like.
  • the substrate 1 is an accompanying component.
  • the substrate 1 holds each layer of the solar cell 100.
  • a transparent material can be used. Examples of the transparent material include glass or plastic, for example.
  • a plastic film can also be used as the plastic substrate. Further, when the first electrode 2 has sufficient strength, each layer can be held by the first electrode 2, and thus the substrate 1 is not necessarily provided.
  • the first electrode 2 has conductivity.
  • the first electrode 2 does not form ohmic contact with the first perovskite compound.
  • the first electrode 2 has a blocking property against holes from the first perovskite compound.
  • the blocking property against holes from the first perovskite compound is generated in the light absorption layer 3 and passes only electrons among the electrons and holes located at the interface between the first perovskite compound and the first electrode 2. This is a property of preventing holes from passing through.
  • the material having such properties is a material having a Fermi level higher than the energy level at the upper end of the valence band of the light absorption layer 3.
  • a specific material is aluminum.
  • the first electrode 2 has translucency.
  • the 1st electrode 2 has the characteristic which permeate
  • the first electrode 2 can be formed using a metal oxide that is transparent and conductive, for example.
  • Transparent and conductive metal oxides include, for example, indium-tin composite oxide, antimony-doped tin oxide, fluorine-doped tin oxide, boron, aluminum, gallium, indium-doped zinc oxide, or these It is a composite.
  • the first electrode 2 may be made of a material that is not transparent.
  • a non-transparent material may be arranged in a predetermined pattern so that light is partially transmitted.
  • the predetermined pattern for example, a linear, wavy, grid, or a pattern in which a large number of fine through holes are regularly or irregularly arranged, or a material that is not transparent exists in these patterns.
  • a pattern obtained by inverting a region and a non-existing region can be given.
  • light can permeate
  • Examples of the electrode material that is not transparent include platinum, gold, silver, copper, aluminum, rhodium, indium, titanium, iron, nickel, tin, zinc, or an alloy containing any of these. Further, a conductive carbon material can be used as the electrode material.
  • the light transmittance of the first electrode 2 is, for example, 50% or more.
  • the light transmittance of the first electrode 2 may be 80% or more.
  • the wavelength of light to be transmitted depends on the absorption wavelength of the light absorption layer 3.
  • the thickness of the 1st electrode 2 exists in the range of 1 nm or more and 1000 nm or less, for example.
  • the light absorption layer 3 has a laminated structure including the first layer 11 and the second layer 12.
  • the light absorption layer 3 may include other layers in addition to the first layer 11 and the second layer 12.
  • the first layer 11 mainly contains a first perovskite compound represented by a composition formula A 1 M 1 X 1 3 .
  • the second layer 12 mainly contains a second perovskite compound represented by a composition formula A 2 M 2 X 2 3 .
  • a 1 and A 2 are monovalent cations. Examples of A 1 and A 2 include monovalent cations such as alkali metal cations and organic cations. More specifically, methylammonium cation (CH 3 NH 3 + ), formamidinium cation (NH 2 CHNH 2 + ), and cesium cation (Cs + ) can be mentioned.
  • M 1 and M 2 are divalent cations.
  • M 1 and M 2 include transition metal elements and divalent cations of Group 13 elements to Group 15 elements. More specifically, Pb 2+ , Ge 2+ , and Sn 2+ may be mentioned.
  • X 1 and X 2 are monovalent anions such as halogen anions. Each site of A 1 , A 2 , M 1 , M 2 , X 1 , X 2 may be occupied by a plurality of types of ions.
  • Specific examples of the compound having a perovskite structure include CH 3 NH 3 PbI 3 , CH 3 CH 2 NH 3 PbI 3 , NH 2 CHNH 2 PbI 3 , CH 3 NH 3 PbBr 3 , CH 3 NH 3 PbCl 3 , CsPbI 3 , CsPbBr 3 .
  • the first layer 11 and the second layer 12 may each have a single orientation.
  • “having a single orientation” refers to a state in which crystal orientations in the layer are substantially aligned, that is, a state in which most of the crystals in the layer are directed in one direction.
  • the first layer 11 is referred to as “having a single orientation in the (100) direction” or simply “having (100) orientation”.
  • the first perovskite compound contained in the first layer 11 and the second perovskite compound contained in the second layer 12 may each be a single crystal or a polycrystal.
  • the first layer 11 or the second layer 12 “has a single orientation” means that the first perovskite compound or the second perovskite compound It means that the orientation of the plurality of crystal regions of the compound is substantially aligned with each other.
  • Both the first perovskite compound and the second perovskite compound may be single crystals, or both may be polycrystalline.
  • the first perovskite compound may be single crystal, and the second perovskite compound may be polycrystalline, or vice versa.
  • the orientation of the perovskite layer can be evaluated by X-ray diffraction (XRD) measurement.
  • XRD X-ray diffraction
  • the perovskite layer has a single orientation, a strong peak appears only at a specific angle and an angle that is a constant multiple in the XRD measurement result.
  • the perovskite type compound is CH 3 NH 3 PbI 3 and has a single orientation in the (100) direction, peaks appear only at an angle 2 ⁇ of around 14 °, around 28 °, and around 42 ° (described later). (See FIGS. 8A and 8B).
  • the perovskite compound is CH 3 NH 3 PbI 3 and has a single orientation in the (110) direction
  • a peak appears only when the angle 2 ⁇ is around 20 ° and around 40 ° (FIG. 7A described later, (See FIG. 7B).
  • the angle 2 ⁇ means a diffraction angle.
  • the first layer 11 and the second layer 12 may have the same orientation. That is, the crystal orientation of the first perovskite compound contained in the first layer 11 and the crystal orientation of the second perovskite compound contained in the second layer 12 may be aligned.
  • the fact that the orientation of the crystal of the first perovskite compound and the orientation of the crystal of the second perovskite compound are aligned means a case where the following two conditions are satisfied.
  • the first condition is that both the first perovskite compound and the second perovskite compound have a single orientation.
  • the second condition indicates that the plane orientations of the first perovskite compound and the second perovskite compound in the plane parallel to the interface between the first layer 11 and the second layer 12 are the same.
  • the crystals of the first perovskite compound and the second perovskite compound are both cubic.
  • both the (100) planes of both crystals are parallel to the interface between the first layer 11 and the second layer 12, that is, the first layer 11 and the second layer.
  • both 12 have a single orientation in the (100) direction, the orientation of the two layers is said to be aligned. If the alignment is uniform between the first layer 11 and the second layer 12, the movement of carriers is hardly hindered at the interface between the first layer 11 and the second layer 12. Therefore, it is possible to further increase the short-circuit current density of the solar cell.
  • Whether or not the orientation of the crystals of the perovskite compound contained in the layer is aligned depends on whether or not only peaks attributed to the same plane orientation appear in the XRD measurement results of the first layer 11 and the second layer 12. Judgment can be made. Further, when the crystals of the first perovskite compound and the crystals of the second perovskite compound are aligned and the lattice constants of the crystals are close to each other, the XRD measurement results of the first layer 11 and the second layer 12 are strong. Appears near the peak. For example, when the difference in the lattice constant between the first perovskite compound and the second perovskite compound is within 10%, the difference in the angle 2 ⁇ of the strong peak appearing from the same diffraction surface can be within 5 °.
  • a range satisfying 13 ° ⁇ 2 ⁇ ⁇ 16 ° is defined as a first range
  • a range satisfying 18 ° ⁇ 2 ⁇ ⁇ 23 ° is defined as a second range.
  • the first peak p1 in the second range, the intensity of the first peak p1 is 10 times or more of the maximum value of the intensity in the first range
  • the CuK ⁇ ray in the second layer 12 was used.
  • the X-ray diffraction result has the second peak p2 in the second range and the intensity of the second peak p2 is 10 times or more the maximum value of the intensity in the first range.
  • first layer 11 and the second layer 12 are aligned. That is, the first layer 11 and the second layer 12 are considered to have the same orientation (see FIGS. 7A and 7B described later). In this case, both the first layer 11 and the second layer 12 are considered to have a (110) orientation.
  • a range satisfying 13 ° ⁇ 2 ⁇ ⁇ 16 ° is defined as the first range, and a range satisfying 18 ° ⁇ 2 ⁇ ⁇ 23 °.
  • the third peak p3 is present in the first range, and the intensity of the third peak p3 is not less than 10 times the maximum value of the intensity in the second range.
  • first layer 11 and the orientation of the second layer 12 are aligned (see FIGS. 8A and 8B described later).
  • the first layer 11 and the second layer 12 are both considered to have a (100) orientation.
  • 2A and 2B are schematic cross-sectional views for explaining the outline of the method for forming the light absorption layer 3 in the present embodiment.
  • a base substrate 10 having a first electrode (not shown) formed on the surface is prepared.
  • the first layer 11 is formed on the base substrate 10.
  • the first layer 11 can be formed by a known method.
  • the first layer 11 may be formed by a coating method such as a spin coating method.
  • a perovskite layer having a single orientation may be formed as the first layer 11.
  • Such a perovskite layer can be formed by controlling process conditions.
  • the process conditions to be controlled are, for example, the material contained in the coating liquid and the temperature at which the coating liquid is heated.
  • a dimethyl sulfoxide solution containing methylammonium iodide (CH 3 NH 3 I) and PbI 2 at a concentration of 1 mol / L is spin-coated on a substrate at 3000 rpm.
  • chlorobenzene is not dropped during spin coating of the dimethyl sulfoxide solution.
  • a perovskite layer of CH 3 NH 3 PbI 3 having a (110) orientation is obtained.
  • Another example is a method of spin-coating a dimethyl sulfoxide solution containing CH 3 NH 3 I at a concentration of 3 mol / L and PbI 2 at a concentration of 1 mol / L at 3000 rpm. In this method, a perovskite layer of CH 3 NH 3 PbI 3 having a (100) orientation is obtained.
  • the second layer 12 is formed on the first layer 11.
  • the second layer 12 can be formed, for example, by depositing a second perovskite compound on the first layer 11 using the first layer 11 as a seed layer.
  • a crystal of the second perovskite compound can grow on the first layer 11 reflecting the orientation of the first layer 11.
  • the second layer 12 having the same orientation as the first layer 11 is formed.
  • the thickness of the second layer 12 is not particularly limited.
  • the second layer 12 may be thicker than the first layer 11 that is a seed layer, for example.
  • a light absorption layer containing a perovskite type compound represented by AMX 3 is typically formed by a coating method. For this reason, as described above, it has been difficult to form a light absorption layer having a structure in which perovskite layers are stacked. In addition, it is difficult to increase the thickness of the light absorption layer.
  • the light absorption layer 3 having a laminated structure can be formed.
  • the light absorption layer 3 of desired thickness can be formed more easily.
  • the thickness of the second layer 12 can be increased by adjusting the formation conditions such as the time for depositing the second perovskite compound. Therefore, it is possible to form the light absorption layer 3 thicker than that produced by a typical method.
  • FIG. 2C is a cross-sectional view illustrating the light absorption layer 30 formed by a typical method.
  • the crystal orientation of the second perovskite compound contained in the second layer 12 is controlled by controlling the orientation of the crystal of the first perovskite compound contained in the first layer 11 serving as the seed layer. The orientation can be controlled.
  • the thickness of the light absorption layer 3 is increased by forming the second layer 12 thick. Can be secured. Therefore, it is possible to form the light absorption layer 3 having a desired thickness and in which the crystal orientation of the compound is uniform in the layer.
  • the thickness of the first layer 11 and the second layer 12 is not particularly limited.
  • the first layer 11 may be, for example, 10 nm or more and 100 nm or less. If the first layer 11 is 10 nm or more, the possibility of functioning as a seed layer can be increased. On the other hand, if a 1st layer is 100 nm or less, possibility that the 1st layer 11 which has single orientation will be able to be formed increases.
  • the second layer 12 can have a single orientation even though it is relatively thick.
  • the thickness of the second layer 12 may be, for example, 0.1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the second layer 12 may be thicker than the first layer 11.
  • the thickness of the second layer 12 may be, for example, 4 times or more the thickness of the first layer 11, for example, 10 times or more.
  • the thickness of the light absorption layer 3, that is, the total thickness of the first layer 11 and the second layer 12, may be, for example, 0.1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • 3A to 3D are schematic views showing an example of a method for forming the light absorption layer 3 in the present embodiment.
  • a base substrate 10 is formed by forming a first electrode 2 on a substrate 1.
  • a substrate in which a first carrier transport layer is further formed on the first electrode 2 may be used as the base substrate 10.
  • the carrier transport layer include a hole transport layer and an electron transport layer. The hole transport layer and the electron transport layer will be described later.
  • the first solution 51 includes, for example, M 1 X 1 2 and A 1 X 1 which are raw materials of the first perovskite compound A 1 M 1 X 1 3 and a solvent. Any solvent may be used as long as it can dissolve the raw materials M 1 X 1 2 and A 1 X 1 .
  • An example of the solvent is an organic solvent. Examples of organic solvents include alcohol solvents, amide solvents, nitrile solvents, hydrocarbon solvents, and lactone solvents. Two or more of these solvents may be mixed and used. Moreover, you may mix an additive with a solvent. By adding an additive, a crystal nucleus of the first perovskite type compound is generated, and crystal growth can be promoted. Examples of the additive include hydrogen iodide, amines, and surfactants.
  • the first solution 51 is applied to the upper surface of the first electrode 2.
  • the method for applying the first solution 51 include a coating method and a printing method.
  • the coating method include spin coating and dip coating.
  • the base substrate 10 provided with the first solution 51 is heated at a first temperature.
  • the first temperature may be a temperature at which the solvent of the first solution 51 can be dried.
  • the first temperature is, for example, 100 ° C.
  • the first layer 11 containing the first perovskite compound is formed.
  • the second solution 52 includes, for example, M 2 X 2 2 and A 2 X 2 which are raw materials of the second perovskite compound A 2 M 2 X 2 3 and a solvent.
  • the solvent the same solvent as the first solution 51 may be used.
  • Lactones may be used as the solvent for the second solution 52. Examples of lactones include ⁇ -butyl lactone.
  • the base substrate 10 on which the first layer 11 is formed is immersed in the second solution 52.
  • the second solution 52 containing PbX 2 and CH (NH 2 ) 2 X (X is a halogen element) is heated to the second temperature, and the base substrate 10 heated to the same temperature is immersed.
  • the second temperature can be set to a temperature at which the raw material of the first perovskite compound is saturated or supersaturated with respect to the solvent of the second solution 52. As a result, the first perovskite compound in the first layer 11 is suppressed from being dissolved into the second solution 52.
  • the second solution 52 when the second solution 52 contains a lactone solvent, the second solution 52 becomes supersaturated at a room temperature to 150 ° C. with respect to a predetermined amount of the raw material of the first perovskite compound. For this reason, the second temperature can be set to 130 ° C. or lower, for example. The second temperature is 100 ° C., for example.
  • the base substrate 10 may be heated to the second temperature. For example, if the second solution 52 is saturated or supersaturated with respect to the raw material of the first perovskite compound, the heating temperature of the second solution 52 may be lower than the heating temperature of the base substrate 10. . Alternatively, the second solution 52 may not be heated.
  • the second perovskite type compound is deposited on the first layer 11 by immersing the base substrate 10 in the second solution 52. As a result, as shown in FIG. 3D, the second layer 12 is formed.
  • the thickness of the second layer 12 can be controlled by adjusting the time for which the base substrate 10 is allowed to stand in the second solution 52. If the second solution 52 is supersaturated, the second perovskite compound may be precipitated while maintaining the second solution 52 at the second temperature.
  • the crystals of the second perovskite compound in the first layer 11 when the orientation of the crystals of the first perovskite compound in the first layer 11 is aligned, the crystals of the second perovskite compound reflect the orientation. grow up. As a result, the second layer 12 having the same orientation as the first layer 11 can be formed. Thereafter, the base substrate 10 is taken out from the second solution 52. In this way, the light absorption layer 3 is formed.
  • the second layer 12 can be formed on the first layer 11 that is the seed layer.
  • the first perovskite compound 11 contained in the first layer 11 and the second perovskite compound contained in the second layer 12 may have the same composition or different compositions.
  • the interface between the first layer 11 and the second layer 12 may not be clearly specified. is there.
  • the step of precipitating the second perovskite compound is not limited to the step shown in FIG. 3C. It is only necessary to hold the base substrate 10 in a state where the second solution 52 is in contact with the upper surface of the first layer 11 and grow the second perovskite compound on the first layer 11.
  • the second solution 52 heated to the second temperature may be applied on the first layer 11 and allowed to stand in that state to grow the second perovskite compound. Thereafter, the remaining second solution 52 may be removed from the base substrate 10 by rotating the base substrate 10, for example.
  • the second electrode 4 has conductivity.
  • the second electrode 4 does not make ohmic contact with the second perovskite compound. Further, it has a blocking property against electrons from the second perovskite compound.
  • the blocking property against electrons from the second perovskite type compound is generated in the light absorption layer 3 and passes only holes out of the electrons and holes located at the interface between the second perovskite type compound and the second electrode 4. This is the property of preventing electrons from passing through.
  • the material having such properties is a material having a Fermi level lower than the energy level at the lower end of the conduction band of the light absorption layer 3. Specific materials include carbon materials such as gold and graphene.
  • the electrode on the light incident side only needs to be translucent.
  • the 1st electrode 2 does not need to have translucency.
  • the solar cell of the second embodiment differs from the solar cell 100 shown in FIG. 1 in that it further includes an electron transport layer.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating the solar cell 101 of this embodiment.
  • components having the same functions and configurations as the solar cell 100 are denoted by the same reference numerals as those of the solar cell 100, and description thereof will be omitted as appropriate.
  • the solar cell 101 includes a substrate 1, a first electrode 22, an electron transport layer 5 located on the first electrode 22, a light absorption layer 3 located on the electron transport layer 5, and a position on the light absorption layer 3.
  • the second electrode 4 is provided.
  • the light absorption layer 3 includes a first layer 11 containing a first perovskite compound and a second layer 12 located on the first layer 11 and containing a second perovskite compound.
  • the first electrode 22 functions as a negative electrode
  • the second electrode 4 functions as a positive electrode.
  • an electron transport layer 5 is provided as a first carrier transport layer.
  • the solar cell 101 When the solar cell 101 is irradiated with light, the light absorption layer 3 absorbs light, and excited electrons and holes are generated. The excited electrons move to the first electrode 22 through the electron transport layer 5. On the other hand, holes generated in the light absorption layer 3 move to the second electrode 4. Thereby, the solar cell 101 can take out an electric current from the 1st electrode 22 as a negative electrode, and the 2nd electrode 4 as a positive electrode.
  • the electron transport layer 5 is provided. Therefore, the first electrode 22 may not have a blocking property against holes from the first perovskite compound. Therefore, the range of material selection for the first electrode 22 is widened.
  • the solar cell 101 of this embodiment can be manufactured by the same method as the solar cell 100 of the first embodiment.
  • the electron transport layer 5 is formed on the first electrode 22 by, for example, sputtering.
  • the first electrode 22 has conductivity.
  • the first electrode 22 may be configured similarly to the first electrode 2.
  • the first electrode 22 may not have a blocking property against holes from the first perovskite compound. That is, the material of the first electrode 22 may be a material that makes ohmic contact with the first perovskite compound.
  • the electron transport layer 5 includes a semiconductor.
  • the electron transport layer 5 may include a semiconductor having a band gap of 3.0 eV or more. By forming the electron transport layer 5 with a semiconductor having a band gap of 3.0 eV or more, visible light and infrared light can be transmitted to the light absorption layer 3.
  • semiconductors include organic or inorganic n-type semiconductors.
  • organic n-type semiconductors include imide compounds, quinone compounds, and fullerenes and derivatives thereof.
  • inorganic n-type semiconductors include metal element oxides and perovskite oxides.
  • metal element oxides include Cd, Zn, In, Pb, Mo, W, Sb, Bi, Cu, Hg, Ti, Ag, Mn, Fe, V, Sn, Zr, Sr, Ga, and Cr.
  • An oxide is mentioned.
  • a more specific example is TiO 2 .
  • perovskite oxides include SrTiO 3 and CaTiO 3 .
  • the electron transport layer 5 may be formed of a material having a band gap larger than 6 eV.
  • the material having a band gap larger than 6 eV include alkali metal halides, alkaline earth metal halides, alkaline earth metal oxides, and silicon dioxide.
  • An example of the alkali metal halide is lithium fluoride.
  • An example of an alkaline earth metal halide is calcium fluoride.
  • An example of an alkaline earth metal oxide is magnesium oxide.
  • the thickness of the electron transport layer 5 may be, for example, 10 nm or less.
  • the electron transport layer 5 may be formed by stacking the same material, or may be formed by alternately stacking different materials.
  • the structure of the solar cell of this embodiment is not limited to the example shown in FIG.
  • the first electrode 22 may function as a positive electrode
  • the second electrode 4 may function as a negative electrode.
  • the electron transport layer 5 is provided between the second electrode 4 and the second layer 12.
  • the solar cell of the third embodiment is different from the solar cell 101 shown in FIG. 4 in that it further includes a hole transport layer 6.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating the solar cell 102 of this embodiment.
  • components having the same functions and configurations as the solar cell 101 are denoted by the same reference numerals as those of the solar cell 101, and description thereof will be omitted as appropriate.
  • the solar cell 102 includes a substrate 31, a first electrode 32, an electron transport layer 5 located on the first electrode 32, a light absorption layer 3 located on the electron transport layer 5, and a position on the light absorption layer 3. And a second electrode 34 positioned on the hole transport layer 6.
  • the light absorption layer 3 includes a first layer 11 containing a first perovskite compound and a second layer 12 located on the first layer 11 and containing a second perovskite compound.
  • the first electrode 32 functions as a negative electrode
  • the second electrode 34 functions as a positive electrode.
  • an electron transport layer 5 is provided as a first carrier transport layer.
  • a hole transport layer 6 is provided as a second carrier transport layer between the second electrode 34 and the second layer 12.
  • the solar cell 102 When the solar cell 102 is irradiated with light, the light absorption layer 3 absorbs the light and generates excited electrons and holes. The excited electrons move to the electron transport layer 5. On the other hand, holes generated in the light absorption layer 3 move to the hole transport layer 6.
  • the electron transport layer 5 is connected to the first electrode 32, and the hole transport layer 6 is connected to the second electrode 34. Thereby, the solar cell 102 can take out an electric current from the 1st electrode 32 as a negative electrode, and the 2nd electrode 34 as a positive electrode.
  • the solar cell 102 has the hole transport layer 6 between the second layer 12 and the second electrode 34.
  • the 2nd electrode 34 does not need to have the blocking property with respect to the electron from a 2nd perovskite type compound. Therefore, the range of material selection for the second electrode 34 is increased.
  • the solar cell 102 can be manufactured by the same method as the solar cell 101.
  • the hole transport layer is formed on the light absorption layer by, for example, a coating method.
  • the second electrode 34 may not have a blocking property for electrons from the second perovskite compound. That is, the material of the second electrode 34 may be a material that makes ohmic contact with the second perovskite compound. Therefore, the second electrode 34 can also be formed so as to have translucency.
  • At least one of the first electrode 32 and the second electrode 34 may have translucency.
  • the first electrode 32 and the second electrode 34 may be configured in the same manner as the first electrode 2 in the first embodiment.
  • One of the first electrode 32 and the second electrode 34 may not have translucency. In that case, the non-translucent one of the first electrode 32 and the second electrode 34 may not form a region where no electrode material exists.
  • the substrate 31 can have the same configuration as the substrate 1 in the first embodiment. Moreover, when the 2nd electrode 34 has translucency, the board
  • substrate 31 can be formed using the material which is not transparent. Examples of non-transparent materials include metals, ceramics, or resin materials with low permeability.
  • the hole transport layer 6 is made of, for example, an organic semiconductor or an inorganic semiconductor.
  • the hole transport layer 6 may be formed by stacking the same constituent materials, or may be formed by alternately stacking different materials.
  • organic semiconductors include compounds containing tertiary amines in the skeleton and compounds containing thiophene structures.
  • examples of the compound containing a tertiary amine in the skeleton include phenylamine and triphenylamine derivatives.
  • An example of a compound containing a thiophene structure is PEDOT.
  • the molecular weight of the organic semiconductor is not particularly limited, but may be a polymer.
  • the film thickness of the hole transport layer 6 may be 1 nm or more and 1000 nm or less, or 100 nm or more and 500 nm or less. If the film thickness of the hole transport layer 6 is within this range, sufficient hole transport properties can be exhibited. Moreover, if the thickness of the hole transport layer 6 is within this range, low resistance can be maintained. Therefore, photovoltaic power generation can be performed with high efficiency in the solar cell 102.
  • the inorganic semiconductor is a p-type inorganic semiconductor.
  • the p-type inorganic semiconductor include CuO, Cu 2 O, CuSCN, molybdenum oxide, and nickel oxide.
  • the thickness of the hole transport layer 6 may be 1 nm or more and 1000 nm or less, or 10 nm or more and 50 nm or less. If the film thickness of the hole transport layer 6 is within this range, sufficient hole transport properties can be exhibited. Moreover, if the thickness of the hole transport layer 6 is within this range, low resistance can be maintained. Therefore, photovoltaic power generation can be performed with high efficiency in the solar cell 102.
  • Examples of the method for forming the hole transport layer 6 include a coating method and a printing method.
  • Examples of the coating method include a doctor blade method, a bar coating method, a spray method, a dip coating method, and a spin coating method.
  • An example of the printing method is a screen printing method.
  • the hole transport layer 6 can be formed by, for example, a vacuum deposition method.
  • the hole transport layer 6 may contain a supporting electrolyte and a solvent. By including the supporting electrolyte and the solvent, the holes in the hole transport layer 6 are stabilized.
  • Examples of the supporting electrolyte include ammonium salts and alkali metal salts.
  • Examples of ammonium salts include tetrabutylammonium perchlorate, tetraethylammonium hexafluorophosphate, imidazolium salts, and pyridinium salts.
  • Examples of alkali metal salts include lithium perchlorate and potassium boron tetrafluoride.
  • the solvent contained in the hole transport layer 6 may be excellent in ion conductivity.
  • the solvent contained in the hole transport layer 6 include water and organic solvents. When an organic solvent is used as the solvent contained in the hole transport layer 6, the solute can be further stabilized.
  • the organic solvent include heterocyclic compound solvents. Specific examples of the heterocyclic compound solvent include tert-butylpyridine, pyridine, and n-methylpyrrolidone.
  • the ionic liquid may be used alone, or the ionic liquid may be mixed with other types of solvents. Ionic liquids have the advantages of low volatility and high flame retardancy.
  • Examples of the ionic liquid include imidazolium-based, pyridine-based, alicyclic amine-based, aliphatic amine-based, and azonium amine-based ionic liquids.
  • An example of an imidazolium-based ionic liquid is 1-ethyl-3-methylimidazolium tetracyanoborate.
  • the structure of the solar cell of this embodiment is not limited to the example shown in FIG.
  • the first electrode 32 may function as a positive electrode and the second electrode 34 may function as a negative electrode.
  • the hole transport layer 6 is disposed between the first electrode 32 and the first layer 11, and the electron transport layer 5 is disposed between the second electrode 34 and the second layer 12.
  • Example 1 The solar cell of Example 1 has substantially the same structure as the solar cell 100 shown in FIG. Each component in the solar cell of Example 1 is as follows.
  • Substrate Glass substrate thickness 0.7mm
  • First electrode Transparent electrode
  • First layer CH 3 NH 3 PbI 3 thickness 300 nm
  • Second layer CH (NH 2 ) 2 PbI 3 thickness 5000 nm
  • Second electrode Au thickness 80nm
  • the solar cell of Example 1 was produced as follows.
  • a base substrate 10 having a transparent conductive layer functioning as a first electrode on the surface was prepared.
  • a 0.7 mm thick conductive glass substrate surface resistance 10 ⁇ / sq., Manufactured by Nippon Sheet Glass
  • an indium-tin composite oxide layer on the surface was prepared as the base substrate 10.
  • the first solution 51 a dimethyl sulfoxide solution containing 1 mol / L of lead iodide (PbI 2 ) and 1 mol / L of methylammonium iodide (CH 3 NH 3 I) was prepared.
  • the first solution 51 was applied on the base substrate 10 by a spin coating method. At this time, 200 ⁇ L of chlorobenzene was dropped onto the rotating base substrate 10.
  • the first layer 11 was formed on the base substrate 10 by heating the base substrate on a hot plate at 100 ° C.
  • a ⁇ -butyrolactone (GBL) solution containing 1 mol / L of PbI 2 and 1 mol / L of formamidinium iodide (CH (NH 2 ) 2 I) as a second solution 52 was prepared. .
  • the second solution 52 and the base substrate 10 on which the first layer 11 was formed were each heated to 100 ° C. Thereafter, as shown in FIG. 3C, the base substrate 10 heated to 100 ° C. was immersed in the second solution 52 heated to 100 ° C., and allowed to stand for 20 seconds. Thereby, the second layer 12 was formed on the first layer 11. As a result, as shown in FIG. 3D, a light absorption layer 3 having a laminated structure was obtained.
  • Example 2 a solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that chlorobenzene was not dropped when the first layer 11 was formed by spin coating.
  • Example 3 a solar cell was produced in the same manner as in Example 2 except for the following two points.
  • the first point is that the first solution 51 used when forming the first layer 11 is N, N containing PbI 2 at a molar concentration of 0.5 mol / L and CH 3 NH 3 I at a molar concentration of 1.5 mol / L.
  • DMF dimethylformamide
  • the second point is that the first solution 51 was applied on the base substrate 10 and then heated on a hot plate at 170 ° C.
  • Example 4 The solar cell of Example 4 differs from the solar cell of Example 3 in that the first layer 11 includes CH 3 NH 3 PbBr 3 as the first perovskite compound.
  • the first solution 51 for forming the first layer 1 mol / L of lead bromide (PbBr 2 ) and 1 mol / L of methylammonium bromide (CH 3 NH 3 IBr) were used.
  • a dimethyl sulfoxide solution containing the concentration was prepared.
  • a solar cell was produced in the same manner as in Example 3 except that the first solution 51 was different.
  • Example 5 The solar cell of Example 5 differs from the solar cell of Example 2 in that the second layer 12 includes CH 3 NH 3 PbI 3 as the second perovskite compound. That is, in Example 5, the compositions of the first perovskite compound and the second perovskite compound are the same.
  • the second solution 52 for forming the second layer 12 dimethyl sulfoxide containing PbI 2 at a molar concentration of 1 mol / L and methylammonium iodide (CH 3 NH 3 I) at a molar concentration of 1 mol / L. A solution was made.
  • a solar cell was produced in the same manner as in Example 2 except that the second solution 52 was different.
  • the solar cell of Comparative Example 1 has the same configuration as that of the solar cell of Example 1 except that the second layer 12 is not provided.
  • the method for manufacturing the solar cell of Comparative Example 1 is the same as that of Example 1 except that the second layer 12 is not formed.
  • composition analysis In order to examine the composition of the perovskite type compounds of the first layer 11 and the second layer 12 in Example 1, RBS / NRA (Rutherford backscattering spectroscopy / nuclear reaction analysis) composition analysis was performed. Here, an analysis sample in which only the first layer 11 was formed on the base substrate 10 was produced, and the composition analysis of the first layer 11 was performed. In addition, an analysis sample in which only the first layer 11 and the second layer 12 were formed on the base substrate 10 was produced, and the composition analysis of the second layer 12 was performed.
  • RBS / NRA Ruththerford backscattering spectroscopy / nuclear reaction analysis
  • Table 1 shows the element ratio of each compound to Pb.
  • FIG. 6A is a diagram showing an XRD measurement result of the first layer 11 in Example 1.
  • FIG. 6B is a diagram illustrating an XRD measurement result of the second layer 12 in Example 1.
  • FIGS. 7A and 7B to 10A and 10B are diagrams showing XRD measurement results of the first layer 11 and the second layer 12 in Examples 2 to 5, respectively.
  • FIG. 11 is a figure which shows the XRD measurement result of the light absorption layer in the comparative example 1.
  • the horizontal axis represents the angle 2 ⁇
  • the vertical axis represents the X-ray diffraction intensity.
  • Table 2 summarizes the results of examining the orientation of each layer based on the XRD measurement results for the first layer 11 and the second layer 12 in Examples 1 to 5. Table 2 describes the direction in which each layer has a single orientation.
  • the second layer 12 has an orientation reflecting the crystal orientation of the first layer 11.
  • the orientation of the second layer 12 is also low.
  • the second layer 12 having the same crystal orientation and the same orientation as the first layer 11 is formed.
  • the first layer 11 and the second layer 12 in Example 1 do not have a single orientation.
  • the reason why the orientation of the first layer 11 is low is considered to be that the crystallites of the first perovskite compound are randomly formed in the chlorobenzene because chlorobenzene was dropped during the spin coating of the first solution 51. It is done.
  • FIG. 6A since the peak intensity is low, a change in background intensity is observed, but this is not related to the characteristics of the light absorption layer.
  • the X-ray diffraction pattern in the light absorption layer of Comparative Example 1 is the same as that of the first layer 11 of Example 1 as shown in FIG.
  • the light absorption layer having a laminated structure can be formed by depositing the second layer 12 on the first layer 11 regardless of the composition of the perovskite type compound.
  • the solar cells of Examples 1 to 5 having the light absorption layer in which the first layer 11 and the second layer 12 are laminated are the solar cells of Comparative Example 1 having the light absorption layer having a single layer structure. It is confirmed to have a higher short circuit current density.
  • the solar cells of Examples 1 to 4 are the same as those of the first layer 11 and the second layer 12. It has a higher short-circuit current density than the solar cell of Example 1 with low orientation. This is presumably because, as described above, when the first layer 11 and the second layer 12 in the light absorption layer 3 are aligned, carriers easily move in the light absorption layer 3.
  • the short-circuit current density of the solar cell can be further improved by forming the light absorption layer with two perovskite layers and controlling the composition and orientation of the perovskite compound in each layer.
  • the first layer 11 and the second layer 12 have the same orientation as the solar cell of Example 1 in which the orientation of the first layer 11 and the second layer 12 is low. It is confirmed that the solar cell of Example 2 has a higher external quantum efficiency.
  • compositions of the first perovskite compound and the second perovskite compound are not limited to the compositions given in the above examples.
  • a second layer containing at least one of CH 3 NH 3 PbI 3 and CH 3 NH 3 PbBr 3 is formed on the first layer containing CH (NH 2 ) 2 PbI 3 by the same method as in the above embodiment. It can also be formed.
  • the first layer comprising a CH 3 NH 3 PbBr 3, CH (NH 2) 2 PbI 3, CH 3 NH 3 PbI 3, and a second layer containing at least one kind of CH 3 NH 3 PbBr 3 Can also be formed.
  • the light absorption layer was formed directly on the transparent conductive layer functioning as the negative electrode, but the layer serving as the base of the light absorption layer is not particularly limited.
  • a light absorption layer may be formed over the electrode layer that functions as the positive electrode.
  • a light absorption layer can be formed on the other electrode layer or carrier transport layer in the same manner as in the above-described embodiment.
  • the solar cell according to an embodiment of the present disclosure is widely used as a device for a power generation system that converts light such as sunlight or artificial illumination light into electricity.
  • a power generation system that converts light such as sunlight or artificial illumination light into electricity.
  • optical sensors such as photodetectors and image sensing because of its function of converting light into electricity.

Abstract

太陽電池は、第１電極と、第１電極に対向する第２電極と、第１電極および第２電極との間に位置し、第１層と第２層とを含む光吸収層と、を備え、第１層は、Ａ１を１価のカチオンとし、Ｍ１を２価のカチオンとし、Ｘ１をハロゲンアニオンとしたとき、組成式Ａ１Ｍ１Ｘ１ ３で示されるペロブスカイト構造を有する第１化合物を含み、第２層は、Ａ２を１価のカチオンとし、Ｍ２を２価のカチオンとし、Ｘ２をハロゲンアニオンとしたとき、組成式Ａ２Ｍ２Ｘ２ ３で示されるペロブスカイト構造を有し、第１化合物とは組成が異なる第２化合物を含み、第１層における第１化合物、および、第２層における第２化合物の少なくとも一方は単一の配向性を有している。

Description

太陽電池、光吸収層および光吸収層の形成方法
　本開示は、太陽電池、光吸収層および光吸収層の形成方法に関する。ここで、太陽電池とはいわゆるペロブスカイト型太陽電池を包含している。
　近年、ＡＭＸ3という組成式で示されるペロブスカイト型結晶構造およびその類似の結晶構造を有する化合物を光吸収材料として用いた太陽電池の研究開発が進められている。以下、「ＡＭＸ3という組成式で示されるペロブスカイト型結晶構造およびその類似の結晶構造を有する化合物」を「ペロブスカイト型化合物」と呼ぶ。
　ペロブスカイト型化合物を用いた太陽電池は、対向して配置された２つの電極と、その間に位置し、光吸収および光電荷分離を行う光吸収層とを含む積層構造を有している。以下、「ペロブスカイト型化合物を用いた太陽電池」を「ペロブスカイト太陽電池」と呼ぶ。光吸収層は、ペロブスカイト型化合物を含む。以下、「ペロブスカイト型化合物を含む層」を「ペロブスカイト層」と呼ぶ。ペロブスカイト型化合物として、例えばＣＨ3ＮＨ3ＰｂＩ3で示される化合物が用いられる。
　また、特許文献１および２、非特許文献１および２には、ペロブスカイト層が単一の配向性を持つペロブスカイト太陽電池が示される。これらの文献には、このようなペロブスカイト層を用いることによって、ペロブスカイト太陽電池の変換効率を向上できることが示唆されている。
特開２０１６－２５１７０号公報 特開２０１６－９２２９３号公報
Ｇｉｕｌｉａ　Ｇｒａｎｃｉｎｉ、他１０名、"Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　Ｌｅｔｔｅｒｓ"（米国）、２０１４年５月，　ｐ．３８３６―３８４２ Ｆｅｎｇ　Ｗａｎｇ、他２名、"Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ"（独国）、２０１５年２月、第２５巻、第７号、ｐ．１１２０－１１２６
　ペロブスカイト太陽電池の変換効率をさらに向上させることが求められている。
　本開示の一態様は、より変換効率の高い太陽電池を提供する。
　本開示の一態様に係る太陽電池は、第１電極と、第１電極上に位置し、光を電荷に変換する光吸収層と、光吸収層上に位置する第２電極とを備え、光吸収層は、組成式Ａ1Ｍ1Ｘ1 3（式中、Ａ1は１価のカチオンであり、Ｍ1は２価のカチオンであり、Ｘ1はハロゲンアニオンである）で示される第１ペロブスカイト型化合物を含む第１層と、第１層上に位置し、組成式Ａ2Ｍ2Ｘ2 3（式中、Ａ2は１価のカチオンであり、Ｍ2は２価のカチオンであり、Ｘ2はハロゲンアニオンである）で示される第２ペロブスカイト型化合物を含む第２層とを含み、第１ペロブスカイト型化合物と第２ペロブスカイト型化合物とは異なる組成を有する。
　なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または、記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
　本開示の一態様によれば、より変換効率の高い太陽電池が提供される。
図１は、第１の実施形態の太陽電池１００の一例を模式的に示す断面図である。 図２Ａは、光吸収層３の形成方法の概略を説明するための模式的な断面図である。 図２Ｂは、光吸収層３の形成方法の概略を説明するための模式的な断面図である。 図２Ｃは、典型的な方法で形成された光吸収層３０の模式的な断面図である。 図３Ａは、光吸収層３の形成方法の一例を示す模式図である。 図３Ｂは、光吸収層３の形成方法の一例を示す模式図である。 図３Ｃは、光吸収層３の形成方法の一例を示す模式図である。 図３Ｄは、光吸収層３の形成方法の一例を示す模式図である。 図４は、第２の実施形態の太陽電池１０１の一例を模式的に示す断面図である。 図５は、第３の実施形態の太陽電池１０２の一例を模式的に示す断面図である。 図６Ａは、実施例１における光吸収層３の第１層１１のＸＲＤ測定結果を示す図である。 図６Ｂは、実施例１における光吸収層３の第２層１２のＸＲＤ測定結果を示す図である。 図７Ａは、実施例２における光吸収層３の第１層１１のＸＲＤ測定結果を示す図である。 図７Ｂは、実施例２における光吸収層３の第２層１２のＸＲＤ測定結果を示す図である。 図８Ａは、実施例３における光吸収層３の第１層１１のＸＲＤ測定結果を示す図である。 図８Ｂは、実施例３における光吸収層３の第２層１２のＸＲＤ測定結果を示す図である。 図９Ａは、実施例４における光吸収層３の第１層１１のＸＲＤ測定結果を示す図である。 図９Ｂは、実施例４における光吸収層３の第２層１２のＸＲＤ測定結果を示す図である。 図１０Ａは、実施例５における光吸収層３の第１層１１のＸＲＤ測定結果を示す図である。 図１０Ｂは、実施例５における光吸収層３の第２層１２のＸＲＤ測定結果を示す図である。 図１１は、比較例１における光吸収層のＸＲＤ測定結果を示す図である。 図１２は、実施例１および実施例２の太陽電池の外部量子効率を示す図である。
　（本開示の基礎となった知見）
　太陽電池の変換効率の向上のために、例えば、短絡電流密度Ｊｓｃを高くすることが考えられる。ここで、変換効率は、短絡電流密度をＪｓｃ（Ａ／Ｃｍ2）、開放電圧をＶｏｃ（Ｖ）、曲線因子をＦＦ（％）とすると、Ｊｓｃ×Ｖｏｃ×ＦＦを入射光強度で割ることで求められる。短絡電流密度Ｊｓｃは、短絡電流を受光面積で割った値である。短絡電流とは、太陽電池の電圧が０Ｖのときに流れる電流である。
　本願発明者の検討によると、前述した文献に開示された典型的なペロブスカイト太陽電池では、光励起によって生じたキャリアを、高い効率で電流として取り出すことが困難である。それにより電流のロスが生じるおそれがある。このため、短絡電流密度Ｊｓｃをさらに高めることが難しい。この原因は、キャリアである電子および正孔を外部に取り出す前に、太陽電池内で電子と正孔との再結合が生じているからと考えられる。
　そこで、本願発明者は、太陽電池の変換効率を高めることの可能な光吸収層の構造および形成方法を検討した。その結果、複数のペロブスカイト層を積み重ねた構造を有する光吸収層を用いることで、太陽電池の短絡電流密度を高めることができ、それによって太陽電池の変換効率をさらに向上できることを見出した。以下、より詳しく説明する。
　ペロブスカイト層は、典型的にはスピンコート法などの塗布法によって形成される。塗布法では、例えばペロブスカイト型化合物の構成元素と溶媒とを含む溶液である塗布液を基板上に塗布し、加熱して乾燥させることでペロブスカイト層を形成する。しかし、塗布法を用いて複数のペロブスカイト層を積み重ねた構造を形成することは困難である。下層となるペロブスカイト層の上に、上層となるペロブスカイト層を形成するための塗布液を付与すると、下層のペロブスカイト層に含まれるペロブスカイト型化合物がその塗布液に溶けてしまうおそれがある。
　これに対し、本願発明者は、下層となるペロブスカイト層をシード層として用い、上層となるペロブスカイト層を下層となるペロブスカイト層上に析出させることで、積層構造を有する光吸収層を形成できることを見出した。
　上記方法によると、組成の異なる２つのペロブスカイト層を積み重ねた構造を有する光吸収層を形成することが可能になる。このような光吸収層では、２つのペロブスカイト層の価電子帯および伝導帯のエネルギー準位の差を利用して、太陽電池内で生じるキャリアの再結合を抑制できる。したがって、このような光吸収層を用いることにより、太陽電池の変換効率をより高くすることができる。詳細は後述する。
　また、本願発明者の見出した方法によると、典型的な方法と比べて、より容易にペロブスカイト層中のペロブスカイト型化合物の結晶の配向を制御することが可能である。さらに、結晶の配向が制御されたペロブスカイト層を所望の厚さで形成できる。ペロブスカイト層内の結晶の配向が揃っていると、ペロブスカイト層内でキャリアが移動しやすくなる。それにより、太陽電池の短絡電流密度を高めることができる。
　本開示の一実施形態の概要は以下のとおりである。
　［項目１］
　第１電極と、
　第１電極に対向する第２電極と、
　第１電極および第２電極との間に位置し、第１層と第２層とを含む光吸収層と、
　を備え、
　第１層は、Ａ１を１価のカチオンとし、Ｍ１を２価のカチオンとし、Ｘ１をハロゲンアニオンとしたとき、組成式Ａ１Ｍ１Ｘ１ ３で示されるペロブスカイト構造を有する第１化合物を含み、
　第２層は、Ａ２を１価のカチオンとし、Ｍ２を２価のカチオンとし、Ｘ２をハロゲンアニオンとしたとき、組成式Ａ２Ｍ２Ｘ２ ３で示されるペロブスカイト構造を有し、第１化合物とは組成が異なる第２化合物を含み、
　前記第１層における前記第１化合物、および、前記第２層における前記第２化合物の少なくとも一方は単一の配向性を有している、
　太陽電池。
　［項目２］
　第１層において、第１化合物は単一の配向性を有しており、
　第２層において、第２化合物は単一の配向性を有している、
　項目１に記載の太陽電池。
　［項目３］
　第１化合物の配向と第２化合物の配向とは揃っている、項目１または項目２に記載の太陽電池。
　［項目４］
　ＣｕＫα線を用いた第１層のＸ線回折パターンにおいて、回折角１８°以上２３°以下の範囲に第１ピークが存在し、第１ピークの回折強度は、回折角１３°以上１６°以下の範囲における回折強度の最大値の１０倍以上であり、
　ＣｕＫα線を用いた、第２層のＸ線回折パターンにおいて、回折角１８°以上２３°以下の範囲に第２ピークが存在し、第２ピークの回折強度は、回折角１３°以上１６°以下の範囲における回折強度の最大値の１０倍以上である、項目１から項目３のいずれか一項に記載の太陽電池。
　［項目５］
　ＣｕＫα線を用いた第１層のＸ線回折パターンにおいて、回折角１３°以上１６°以下の範囲に第１ピークが存在し、第１ピークの回折強度は、回折角１８°以上２３°以下の範囲における回折強度の最大値の１０倍以上であり、
　ＣｕＫα線を用いた第２層のＸ線回折パターンにおいて、回折角１３°以上１６°以下の範囲に第２ピークが存在し、第２ピークの回折強度は、回折角１８°以上２３°以下の範囲における回折強度の最大値の１０倍以上である、項目１から項目３のいずれか一項に記載の太陽電池。
　［項目６］
　第１電極と第１層との間に第１キャリア輸送層をさらに備える、項目１から項目５のいずれか一項に記載の太陽電池。
　［項目７］
　第１電極は負極であり、第２電極は正極であり、第１キャリア輸送層は電子輸送層である、項目６に記載の太陽電池。
　［項目８］
　第２層と第２電極との間に第２キャリア輸送層をさらに備える、項目６または項目７に記載の太陽電池。
　［項目９］
　第１電極は負極であり、第２電極は正極であり、第２キャリア輸送層は正孔輸送層である、項目８に記載の太陽電池。
　［項目１０］
　第１層の厚さは、第２層の厚さの１／４以下である、項目１から項目９のいずれか一項に記載の太陽電池。
　［項目１１］
　第１化合物におけるＡ1はＣＨ3ＮＨ3 +、Ｂ1はＰｂ2+であり、第２化合物におけるＡ2はＮＨ2ＣＨＮＨ2 +、Ｂ2はＰｂ2+である、
　項目１から項目１０のいずれか一項に記載の太陽電池。
　［項目１２］
　Ａ１を１価のカチオンとし、Ｍ１を２価のカチオンとし、Ｘ１をハロゲンアニオンとしたとき、組成式Ａ１Ｍ１Ｘ１ ３で示されるペロブスカイト構造を有する第１化合物を含む第１層と、
　Ａ２を１価のカチオンとし、Ｍ２を２価のカチオンとし、Ｘ２をハロゲンアニオンとしたとき、組成式Ａ２Ｍ２Ｘ２ ３で示されるペロブスカイト構造を有する、第１化合物とは組成が異なる第２化合物を含む第２層と、
　を備え、
　第１層における第１化合物、および、第２層における第２化合物の少なくとも一方は単一の配向性を有している、
　光吸収層。
　［項目１３］
　第１層において、第１化合物は単一の配向性を有しており、
　第２層において、第２化合物は単一の配向性を有している、
　項目１２に記載の光吸収層。
　［項目１４］
　第１化合物の配向と第２化合物の配向とは揃っている、
　項目１２または項目１３に記載の光吸収層。
　［項目１５］
　（Ａ）１価のカチオンＡ１、２価のカチオンＭ１、およびハロゲンアニオンＸ１を含む第１溶液を基板上に配置し、第１溶液を乾燥させることにより、組成式Ａ１Ｍ１Ｘ１ ３で示されるペロブスカイト構造を有し、単一の配向性を有する第１化合物を含む第１層を形成し、
　（Ｂ）１価のカチオンＡ２、２価のカチオンＭ２、およびハロゲンアニオンＸ２を含む第２溶液を第１層上に配置し、第２溶液を乾燥させることにより、組成式Ａ２Ｍ２Ｘ２ ３で示されるペロブスカイト構造を有し、単一の配向性を有する、第１化合物とは異なる第２化合物を含む第２層を第１層上に形成する、
　光吸収層の形成方法。
　［項目１６］
　第２溶液はラクトン系溶媒を含む、項目１５に記載の光吸収層の形成方法。
　［項目１７］
　（Ｂ）において、基板を第２溶液が飽和もしくは過飽和状態となる温度に加熱し、加熱した基板を第２溶液に浸漬させる、項目１５または項目１６に記載の光吸収層の形成方法。
　また、本開示の一実施形態の概要は以下のとおりである。
　本開示の一実施形態の太陽電池は、第１電極と、第１電極上に位置し、光を電荷に変換する光吸収層と、光吸収層上に位置する第２電極とを備え、光吸収層は、組成式Ａ1Ｍ1Ｘ1 3（式中、Ａ1は１価のカチオンであり、Ｍ1は２価のカチオンであり、Ｘ1はハロゲンアニオンである）で示される第１ペロブスカイト型化合物を含む第１層と、第１層上に位置し、組成式Ａ2Ｍ2Ｘ2 3（式中、Ａ2は１価のカチオンであり、Ｍ2は２価のカチオンであり、Ｘ2はハロゲンアニオンである）で示される第２ペロブスカイト型化合物を含む第２層とを含み、第１ペロブスカイト型化合物と第２ペロブスカイト型化合物とは異なる組成を有する。
　第１層内で結晶の配向が揃っており、第２層内で結晶の配向が揃っていてもよい。
　第１層と第２層との結晶の配向が揃っていてもよい。
　ＣｕＫα線を用いたＸ線回折において、角度２θが１３°以上１６°以下の範囲を第１範囲とし、角度２θが１８°以上２３°以下の範囲を第２範囲とし、第１層は、第２範囲に第１ピークを有し、第１ピークの強度は、例えば、第１層の第１範囲における強度の最大値の１０倍以上であり、第２層は、第２範囲に第２ピークを有し、第２ピークの強度は、例えば、第２層の第１範囲における強度の最大値の１０倍以上であってもよい。
　ＣｕＫα線を用いたＸ線回折において、角度２θが１３°以上１６°以下の範囲を第１範囲とし、角度２θが１８°以上２３°以下の範囲を第２範囲とし、第１層は、第１範囲に第１ピークを有し、第１ピークの強度は、例えば、第１層の第２範囲における強度の最大値の１０倍以上であり、第２層は、第１範囲に第２ピークを有し、第２ピークの強度は、例えば、第２層の第２範囲における強度の最大値の１０倍以上であってもよい。
　上記太陽電池は、第１電極と第１層との間に位置する第１のキャリア輸送層をさらに含んでもよい。
　第１電極は負極、第２電極は正極であり、第１のキャリア輸送層は電子輸送層であってもよい。
　上記太陽電池は、第２層と第２電極との間に位置する第２のキャリア輸送層をさらに含んでもよい。
　第１電極は負極、第２電極は正極であり、第２のキャリア輸送層は正孔輸送層であってもよい。
　第１層の厚さは、例えば、第２層の厚さの１／４以下であってもよい。
　第１ペロブスカイト型化合物の組成式におけるＡ1はＣＨ3ＮＨ3 +、Ｂ1はＰｂ2+であり、第２ペロブスカイト型化合物の組成式におけるＡ2はＮＨ2ＣＨＮＨ2 +、Ｂ2はＰｂ2+であってもよい。
　本開示の一実施形態の光吸収層は、組成式Ａ1Ｍ1Ｘ1 3（式中、Ａ1は１価のカチオンであり、Ｍ1は２価のカチオンであり、Ｘ1はハロゲンアニオンである）で示される第１ペロブスカイト型化合物を含む第１層と、第１層上に、第１層の上面と接するように配置された第２層であって、組成式Ａ2Ｍ2Ｘ2 3（式中、Ａ2は１価のカチオンであり、Ｍ2は２価のカチオンであり、Ｘ2はハロゲンアニオンである）で示される第２ペロブスカイト型化合物を含む第２層とを含み、第１ペロブスカイト型化合物と第２ペロブスカイト型化合物とは異なる組成を有する。
　第１層内で結晶の配向が揃っており、第２層内で結晶の配向が揃っていてもよい。
　第１層と第２層との結晶の配向が揃っていてもよい。
　本開示の光吸収層の形成方法は、（Ａ）基板上に、組成式Ａ1Ｍ1Ｘ1 3（式中、Ａ1は１価のカチオンであり、Ｍ1は２価のカチオンであり、Ｘ1はハロゲンアニオンである）で示される第１ペロブスカイト型化合物の構成元素を含む第１の溶液を付与し、第１の溶液を乾燥させることにより、第１ペロブスカイト型化合物を含む第１層を形成する工程と、（Ｂ）組成式Ａ2Ｍ2Ｘ2 3（式中、Ａ2は１価のカチオンであり、Ｍ2は２価のカチオンであり、Ｘ2はハロゲンアニオンである）で示される第２ペロブスカイト型化合物の構成元素を含む第２の溶液を、第１層の上面に接触させた状態で、基板を静置することにより、第１層上に、第２ペロブスカイト型化合物を含む第２層を析出させる工程とを包含し、第１ペロブスカイト型化合物と第２ペロブスカイト型化合物とは同じまたは異なる組成を有する。
　第２の溶液はラクトン系溶媒を含んでもよい。
　工程（Ｂ）では、基板を第２の溶液５２が飽和もしくは過飽和状態となる温度に加熱し、加熱した基板を第２の溶液に浸漬させることにより、第２の溶液を第１層の上面に接触させてもよい。
　第２層は、第１層内の結晶の配向を反映した配向を有していてもよい。
　（第１の実施形態）
　図面を参照しながら、本開示の第１の実施形態の太陽電池を説明する。
　図１は、本実施形態の太陽電池の一例を模式的に示す断面図である。
　太陽電池１００は、第１電極２と、光吸収層３と、第２電極４とを備える。光吸収層３は、第１電極２上に位置し、光を電荷に変換する。第２電極４は、光吸収層３上に位置する。光吸収層３は、第１層１１と、第１層１１上に位置する第２層１２とを含む。第１層１１は、組成式Ａ1Ｍ1Ｘ1 3で示される第１ペロブスカイト型化合物を含む。式中、Ａ1は１価のカチオンであり、Ｍ1は２価のカチオンであり、Ｘ1はハロゲンアニオンである。第２層１２は、組成式Ａ2Ｍ2Ｘ2 3で示される第２ペロブスカイト型化合物を含む。式中、Ａ2は１価のカチオンであり、Ｍ2は２価のカチオンであり、Ｘ2はハロゲンアニオンである。Ａ1、Ａ2、Ｍ1、Ｍ2、Ｘ1、Ｘ2は１種類の元素であってもよいし、２種類以上の元素を含んでもよい。第１ペロブスカイト型化合物と第２ペロブスカイト型化合物とは異なる組成を有する。
　次に、太陽電池１００の基本的な作用効果を説明する。太陽電池１００に光が照射されると、光吸収層３が光を吸収し、励起された電子と、正孔とを発生させる。励起された電子は、負極である第１電極２に移動する。一方、光吸収層３で生じた正孔は、正極である第２電極４に移動する。これにより、太陽電池１００は、負極と正極とから電流を取り出すことができる。
　ここでは、第１電極２は負極、第２電極４は正極として機能する例を説明したが、第１電極２が正極、第２電極４が負極として機能してもよい。
　太陽電池１００は、基板１を備えていてもよい。その場合、第１電極２は基板１上に位置してもよい。
　「第１ペロブスカイト型化合物および第２ペロブスカイト型化合物の組成が異なる」とは、第１ペロブスカイト型化合物の組成式における１価のカチオン、２価のカチオンおよびハロゲンアニオンのうちの少なくとも１つが、第２ペロブスカイト型化合物と異なることをいう。すなわち、Ａ1とＡ2、Ｍ1とＭ2、Ｘ1とＸ2の組のうち少なくとも１組において元素が異なることを指す。なお、第１ペロブスカイト型化合物および第２ペロブスカイト型化合物におけるＡ1、Ａ2、Ｍ1、Ｍ2、Ｘ1、Ｘ2のいずれかが２種以上の元素を含んでいてもよい。その場合には、「第１ペロブスカイト型化合物および第２ペロブスカイト型化合物の組成が異なる」とは、Ａ1とＡ2、Ｍ1とＭ2、Ｘ1とＸ2の組のうち少なくとも１組において含まれる元素比が異なることを指す。
　また、本実施形態の太陽電池１００は、第１層１１と、第１層１１上に位置する第２層１２を有し、第１層１１に含まれる第１ペロブスカイト型化合物と、第２層１２に含まれる第２ペロブスカイト型化合物との組成が異なっている。このことにより、単一のペロブスカイト層を有する光吸収層を備えた典型的な太陽電池よりも、短絡電流密度を高めることができる。この理由は以下の通りである。
　光吸収層３を構成する第１層１１および第２層１２に含まれるペロブスカイト型化合物の組成は互いに異なる。したがって、第１層１１および第２層１２の価電子帯および伝導帯は異なるエネルギー準位を有する。これにより、光吸収層３では、第１層１１および第２層１２のエネルギー準位の違いから、価電子帯および伝導帯に傾きが生じる。そのことによって、光吸収層３において光照射時に生成したキャリアが特定の方向に移動しやすくなる。例えば、第１ペロブスカイト型化合物の価電子帯および伝導帯のエネルギー準位が、第２ペロブスカイト型化合物の価電子帯および伝導帯のエネルギー準位より高い場合を考える。この場合、電子は第１ペロブスカイト型化合物から第２ペロブスカイト型化合物に向かって移動しやすい。逆に、正孔は第２ペロブスカイト型化合物から第１ペロブスカイト型化合物に向かって移動しやすい。このように、キャリアが移動しやすい方向は、電子と正孔とで逆向きである。このことにより、光照射時に光吸収層で生成された電子と正孔は互いに反対方向に移動するため、分離しやすくなる。したがって、太陽電池１００内においてキャリアの再結合が抑制される。これによって、太陽電池の短絡電流密度が増加し、変換効率を高めることが可能になる。
　本実施形態の太陽電池１００は、例えば以下の方法によって作製することができる。まず、基板１の表面にスパッタ法などによって第１電極２を形成する。次に、第１電極２の上に塗布法などによって光吸収層３を形成する。それから、光吸収層３の上に第２電極４をスパッタ法などによって形成することにより、太陽電池１００を得ることができる。
　＜太陽電池１００の作用効果および構成要素＞
　以下、太陽電池１００を構成する各構成要素を説明する。
　＜基板１＞
　基板１は、付随的な構成要素である。基板１は、太陽電池１００の各層を保持する。基板１の材料としては、透明な材料を用いることができる。透明な材料の例としては、例えばガラスまたはプラスチックが挙げられる。プラスチック基板としては、プラスチックフィルムを用いることもできる。また、第１電極２が十分な強度を有している場合、第１電極２によって各層を保持することができるので、必ずしも基板１を設けなくてよい。
　＜第１電極２＞
　第１電極２は、導電性を有する。また、第１電極２は、第１ペロブスカイト型化合物とオーミック接触を形成しない。さらに、第１電極２は、第１ペロブスカイト型化合物からの正孔に対するブロック性を有する。第１ペロブスカイト型化合物からの正孔に対するブロック性とは、光吸収層３内で発生し、第１ペロブスカイト型化合物と第１電極２の界面に位置する電子と正孔のうち、電子のみを通過させ、正孔を通過させない性質のことである。このような性質を有する材料とは、光吸収層３の価電子帯上端のエネルギー準位よりも、フェルミ準位が高い材料である。具体的な材料としては、アルミニウムが挙げられる。
　また、第１電極２は、透光性を有する。第１電極２は、例えば、可視光及び近赤外光を透過させる特性を有する。第１電極２は、例えば、透明であり導電性を有する金属酸化物を用いて形成することができる。透明であり導電性を有する金属酸化物は、例えば、インジウム－錫複合酸化物、アンチモンをドープした酸化錫、フッ素をドープした酸化錫、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウムをドープした酸化亜鉛あるいはこれらの複合物である。
　また、第１電極２は、透明でない材料を用いてもよい。この場合には、部分的に光が透過するように、所定のパターンで透明でない材料を配置してもよい。所定のパターンとしては、例えば、線状、波線状、格子状、多数の微細な貫通孔が規則的または不規則に配列された形状のパターン、または、これらのパターンにおいて、透明でない材料が存在する領域と存在しない領域とを反転させたパターンが挙げられる。第１電極２がこれらのパターンを有すると、電極材料が存在しない部分を光が透過することができる。透明でない電極材料としては、例えば、白金、金、銀、銅、アルミニウム、ロジウム、インジウム、チタン、鉄、ニッケル、スズ、亜鉛、またはこれらのいずれかを含む合金を挙げることができる。また、電極材料として、導電性を有する炭素材料を用いることもできる。
　第１電極２の光の透過率は、例えば５０％以上である。第１電極２の光の透過率は、８０％以上であってもよい。透過すべき光の波長は、光吸収層３の吸収波長に依存する。第１電極２の厚さは、例えば、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲内にある。
　＜光吸収層３＞
　光吸収層３は、第１層１１および第２層１２を含む積層構造を有する。光吸収層３は、第１層１１および第２層１２に加えて他の層を含んでいてもよい。
　第１層１１は、組成式Ａ1Ｍ1Ｘ1 3で示される第１ペロブスカイト型化合物を主として含む。第２層１２は、組成式Ａ2Ｍ2Ｘ2 3で示される第２ペロブスカイト型化合物を主として含む。Ａ1およびＡ2は１価のカチオンである。Ａ1およびＡ2の例としては、アルカリ金属カチオンや有機カチオンのような１価のカチオンが挙げられる。さらに具体的には、メチルアンモニウムカチオン（ＣＨ3ＮＨ3 +）、ホルムアミジニウムカチオン（ＮＨ2ＣＨＮＨ2 +）、セシウムカチオン（Ｃｓ+）が挙げられる。Ｍ1およびＭ2は２価のカチオンである。Ｍ1およびＭ2の例としては、遷移金属元素や第１３族元素～第１５族元素の２価のカチオンが挙げられる。さらに具体的には、Ｐｂ2+、Ｇｅ2+、Ｓｎ2+が挙げられる。Ｘ1およびＸ2はハロゲンアニオンなどの１価のアニオンである。Ａ1、Ａ2、Ｍ1、Ｍ2、Ｘ1、Ｘ2のそれぞれのサイトは、複数種類のイオンによって占有されていてもよい。ペロブスカイト構造を有する化合物の具体例としては、ＣＨ3ＮＨ3ＰｂＩ3、ＣＨ3ＣＨ2ＮＨ3ＰｂＩ3、ＮＨ2ＣＨＮＨ2ＰｂＩ3、ＣＨ3ＮＨ3ＰｂＢｒ3、ＣＨ3ＮＨ3ＰｂＣｌ3、ＣｓＰｂＩ3、ＣｓＰｂＢｒ3があげられる。
　第１層１１および第２層１２は、それぞれ、単一の配向性を有していてもよい。本開示において、「単一の配向性を有する」とは、層内における結晶の配向が略揃っている状態、すなわち、層内における結晶の大部分がある一方向を向いている状態を指す。例えば、第１層１１において、第１ペロブスカイト型化合物の結晶における（１００）面が、第１層１１と第１電極２との界面に平行になるように結晶成長している場合を考える。この場合、第１層１１は、「（１００）方向に単一の配向性を有する」、あるいは、単に「（１００）配向を有する」と言う。第１層１１および第２層１２の一方、またはその両方が単一の配向性を有していると、配向の揃った層内でキャリアが移動しやすくなる。これにより、太陽電池の短絡電流密度をより効果的に高めることが可能になる。
　第１層１１に含まれる第１ペロブスカイト型化合物、および第２層１２に含まれる第２ペロブスカイト型化合物は、それぞれ、単結晶であってもよいし、多結晶であってもよい。第１ペロブスカイト型化合物または第２ペロブスカイト型化合物が多結晶である場合、第１層１１または第２層１２が「単一の配向性を有する」とは、第１ペロブスカイト型化合物または第２ペロブスカイト型化合物の複数の結晶領域の配向が互いに略揃っていることをいう。第１ペロブスカイト型化合物および第２ペロブスカイト型化合物の両方が単結晶であってもよいし、両方が多結晶であってもよい。あるいは、第１ペロブスカイト型化合物が単結晶、第２ペロブスカイト型化合物が多結晶であってもよいし、その逆であってもよい。
　ペロブスカイト層の配向性は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）測定によって評価することができる。ペロブスカイト層が単一の配向性を持っている場合、ＸＲＤ測定結果において、ある特定の角度と、その定数倍の角度にのみ強いピークが現れる。例えば、ペロブスカイト型化合物がＣＨ3ＮＨ3ＰｂＩ3であり、（１００）方向に単一の配向性を有する場合、角度２θが１４°付近、２８°付近、４２°付近にのみピークが現れる（後述する図８Ａ、図８Ｂ参照）。あるいは、ペロブスカイト型化合物がＣＨ3ＮＨ3ＰｂＩ3であり、（１１０）方向に単一の配向性を有する場合、角度２θが２０°付近よび４０°付近にのみピークが現れる（後述する図７Ａ、図７Ｂ参照）。ここで角度２θは回折角を意味する。
　第１層１１および第２層１２は同一の配向性を有していてもよい。すなわち、第１層１１に含まれる第１ペロブスカイト型化合物の結晶の配向と、第２層１２に含まれる第２ペロブスカイト型化合物の結晶の配向とは揃っていてもよい。第１ペロブスカイト型化合物の結晶の配向と、第２ペロブスカイト型化合物の結晶との配向が揃っているとは、以下の２つの条件を満たす場合をいう。１つ目の条件は、第１ペロブスカイト型化合物および第２ペロブスカイト型化合物がいずれも単一の配向性を有することである。２つ目の条件は、第１ペロブスカイト型化合物および第２ペロブスカイト型化合物の、第１層１１および第２層１２の界面に平行な面における面方位が同一であることを指す。例えば、第１ペロブスカイト型化合物および第２ペロブスカイト型化合物の結晶がいずれも立方晶であると仮定する。このとき、両者の結晶の（１００）面がいずれも、第１層１１と第２層１２との界面に平行になるように結晶成長している場合、すなわち、第１層１１および第２層１２がいずれも（１００）方向に単一の配向性を有している場合、２つの層の配向が揃っているという。第１層１１と第２層１２との間で配向が揃っていると、第１層１１と第２層１２との界面においてキャリアの移動が妨げられにくくなる。したがって、太陽電池の短絡電流密度をさらに高めることが可能になる。
　層中に含まれるペロブスカイト型化合物の結晶の配向が揃っているか否かは、第１層１１および第２層１２のＸＲＤ測定結果において、同じ面方位に帰属されるピークのみが出現するかどうかによって判断することができる。また、第１ペロブスカイト型化合物の結晶および第２ペロブスカイト型化合物の結晶の配向が揃っており、かつ結晶同士の格子定数が近い場合、第１層１１および第２層１２のＸＲＤ測定結果において、強いピークが近い位置に出現する。例えば、第１ペロブスカイト型化合物と第２ペロブスカイト型化合物の格子定数の差が１０％以内である場合、同じ回折面に由来して現れる強いピークの角度２θの差は５°以内となり得る。
　一例として、第１層１１におけるＣｕＫα線を用いたＸ線回折結果において、１３°≦２θ≦１６°を満たす範囲を第１範囲とし、１８°≦２θ≦２３°を満たす範囲を第２範囲としたとき、第２範囲に第１ピークｐ１を有し、かつ、第１ピークｐ１の強度が、第１範囲における強度の最大値の１０倍以上であり、第２層１２におけるＣｕＫα線を用いたＸ線回折結果において、第２範囲に第２ピークｐ２を有し、かつ、第２ピークｐ２の強度が、第１範囲における強度の最大値の１０倍以上である場合を考える。この場合、第１層１１および第２層１２の配向が揃っていると考えられる。すなわち、第１層１１および第２層１２は同じ配向性を有すると考えられる（後述する図７Ａおよび図７Ｂ参照）。またこの場合、第１層１１および第２層１２はいずれも、（１１０）配向を有すると考えられる。
　また、他の例として、第１層１１におけるＣｕＫα線を用いたＸ線回折結果において、１３°≦２θ≦１６°を満たす範囲を第１範囲とし、１８°≦２θ≦２３°を満たす範囲を第２範囲としたとき、第１範囲に第３ピークｐ３を有し、かつ、第３ピークｐ３の強度が、第２範囲における強度の最大値の１０倍以上であり、第２層１２におけるＣｕＫα線を用いたＸ線回折結果において、第１範囲に第４ピークｐ４を有し、かつ、第４ピークｐ４の強度が、第２範囲における強度の最大値の１０倍以上である場合を考える。この場合、第１層１１の配向と第２層１２の配向とは揃っていると考えられる（後述する図８Ａおよび図８Ｂ参照）。またこの場合、第１層１１および第２層１２は、いずれも（１００）配向を有すると考えられる。
　＜光吸収層３の形成方法＞
　次いで、図面を参照しながら、本実施形態における光吸収層３の形成方法を説明する。
　図２Ａおよび図２Ｂは、本実施形態における光吸収層３の形成方法の概略を説明するための模式的な断面図である。
　まず、表面に第１電極（不図示）が形成された下地基板１０を用意する。
　次いで、図２Ａに示すように、下地基板１０上に第１層１１を形成する。第１層１１は、公知の方法で形成され得る。第１層１１は、例えばスピンコート法などの塗布法で形成されてもよい。このとき、第１層１１として、単一の配向性を有するペロブスカイト層を形成してもよい。このようなペロブスカイト層は、プロセス条件を制御することで形成され得る。制御するプロセス条件とは、例えば塗布液に含まれる材料や、塗布液を加熱する温度である。例えば、ヨウ化メチルアンモニウム（ＣＨ3ＮＨ3Ｉ）およびＰｂＩ2をそれぞれ１ｍｏｌ／Ｌの濃度で含むジメチルスルホキシド溶液を、基板に３０００ｒｐｍでスピンコートする方法が挙げられる。この方法では、ジメチルスルホキシド溶液のスピンコート時にクロロベンゼンの滴下を行わない。この方法では、（１１０）配向を有するＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３のペロブスカイト層が得られる。また、例えば、ＣＨ3ＮＨ3Ｉを３ｍｏｌ／Ｌ、ＰｂＩ2を１ｍｏｌ／Ｌの濃度で含むジメチルスルホキシド溶液を基板に３０００ｒｐｍでスピンコートする方法が挙げられる。この方法では、（１００）配向を有するＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３のペロブスカイト層が得られる。
　続いて、図２Ｂに示すように、第１層１１上に第２層１２を形成する。第２層１２は、例えば、第１層１１をシード層として、第１層１１上に第２ペロブスカイト型化合物を析出させることで形成され得る。第１層１１が単一の配向性を有する場合、第１層１１上に、第１層１１の配向性を反映して第２ペロブスカイト型化合物の結晶が成長し得る。これにより、第１層１１と同じ配向性を有する第２層１２が形成される。第２層１２の厚さは、特に限定されない。第２層１２は、例えばシード層である第１層１１よりも厚くてもよい。
　ＡＭＸ3で示されるペロブスカイト型化合物を含む光吸収層は、典型的には、塗布法で形成されていた。このため、前述したように、ペロブスカイト層を積み重ねた構造を有する光吸収層を形成することは困難であった。また、光吸収層の厚さを大きくすることが困難であった。これに対し、上記方法によると、積層構造を有する光吸収層３を形成することが可能である。また、上記方法によると、所望の厚さの光吸収層３をより容易に形成できる。例えば第２ペロブスカイト型化合物を析出させる時間などの形成条件を調整することで、第２層１２の厚さを大きくできる。したがって、典型的な方法で作製した場合よりも厚い光吸収層３を形成することが可能である。
　さらに、上記方法によると、結晶の配向の揃った光吸収層３を形成することができるので、太陽電池の短絡電流密度をさらに効果的に向上できる。図２Ｃは、典型的な方法で形成された光吸収層３０を例示する断面図である。図２Ｃに示すように、例えば塗布法で比較的厚い光吸収層３０を形成すると、光吸収層３０中のペロブスカイト型化合物の結晶の配向を揃えることは難しかった。これに対し、上記方法によると、シード層となる第１層１１に含まれる第１ペロブスカイト型化合物の結晶の配向を制御することにより、第２層１２に含まれる第２ペロブスカイト型化合物の結晶の配向を制御できる。また、上記方法によれば、第１ペロブスカイト型化合物の結晶の配向を揃えるために第１層１１を薄く形成しても、第２層１２を厚く形成することによって、光吸収層３の厚さを確保できる。従って、所望の厚さを有し、かつ、層内で化合物の結晶の配向が揃った光吸収層３を形成することが可能になる。
　第１層１１および第２層１２の厚さは特に限定されない。第１層１１は、例えば１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。第１層１１が１０ｎｍ以上であれば、シード層として機能する可能性を高めることができる。一方、第１層が１００ｎｍ以下であれば、単一の配向性を有する第１層１１を形成できる可能性が高まる。一方、第２層１２は、比較的厚くても、単一の配向性を有することが可能である。第２層１２の厚さは、例えば０．１μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。第２層１２は、第１層１１よりも厚くてもよい。第２層１２の厚さは、例えば第１層１１の厚さの４倍以上であってもよく、例えば１０倍以上であってもよい。光吸収層３の厚さ、すなわち第１層１１および第２層１２の厚さの合計は、例えば、０．１μｍ以１００μｍ以下であってもよい。
　次いで、光吸収層３における各層の形成方法をより具体的に説明する。
　図３Ａ～図３Ｄは、本実施形態における光吸収層３の形成方法の一例を示す模式図である。
　まず、図３Ａに示すように、基板１上に第１電極２を形成することにより、下地基板１０を形成する。なお、下地基板１０として、第１電極２上に、第１のキャリア輸送層がさらに形成された基板を用いてもよい。キャリア輸送層の例としては、正孔輸送層および電子輸送層が挙げられる。正孔輸送層および電子輸送層については後述する。
　次いで、第１ペロブスカイト型化合物の構成元素を含む第１の溶液５１を用意する。第１の溶液５１は、例えば、第１ペロブスカイト型化合物Ａ1Ｍ1Ｘ1 3の原料であるＭ1Ｘ1 2とＡ1Ｘ1と溶媒とを含む。溶媒としては、原料であるＭ1Ｘ1 2とＡ1Ｘ1を溶解することができるものであればよい。溶媒の例として、有機溶媒が挙げられる。有機溶媒の例として、アルコール溶媒、アミド溶媒、ニトリル溶媒、炭化水素溶媒、ラクトン溶媒が挙げられる。これらの溶媒を２種類以上混合して用いてもよい。また添加剤を溶媒に混合してもよい。添加剤を添加することにより、第１ペロブスカイト型化合物の結晶の核が生成されて、結晶成長が促進されうる。添加剤の例としては、ヨウ化水素、アミン類、界面活性剤が挙げられる。
　この後、第１の溶液５１を第１電極２の上面に付与する。第１の溶液５１を付与する方法の例としては、塗布法、印刷法が挙げられる。塗布法の例としては、スピンコート法、ディップコート法が挙げられる。
　次いで、第１の溶液５１が付与された下地基板１０を第１の温度で加熱する。第１の温度は、第１の溶液５１の溶媒を乾燥させられる温度であれば良い。第１の温度は、例えば１００℃である。これにより、図３Ｂに示すように、第１ペロブスカイト型化合物を含む第１層１１が形成される。
　続いて、第２ペロブスカイト型化合物の構成元素を含む第２の溶液５２を用意する。第２の溶液５２は、例えば、第２ペロブスカイト型化合物Ａ2Ｍ2Ｘ2 3の原料であるＭ2Ｘ2 2とＡ2Ｘ2と溶媒とを含む。溶媒として、第１の溶液５１と同様の溶媒を用いてもよい。第２の溶液５２の溶媒として、ラクトン類を用いてもよい。ラクトン類の例として、γブチルラクトンが挙げられる。
　次いで、図３Ｃに示すように、第２の溶液５２に、第１層１１が形成された下地基板１０を浸漬させる。例えば、ＰｂＸ2およびＣＨ（ＮＨ2）2Ｘ（Ｘはハロゲン元素）を含む第２の溶液５２を第２の温度に加熱し、同じ温度に加熱した下地基板１０を浸漬させる。第２の温度は、第１ペロブスカイト型化合物の原料が第２の溶液５２の溶媒に対して飽和もしくは過飽和状態となる温度に設定されうる。これにより、第１層１１中の第１ペロブスカイト型化合物が第２の溶液５２中に溶け出すことが抑制される。例えば、第２の溶液５２がラクトン系溶媒を含む場合、所定の量の第１ペロブスカイト型化合物の原料に対して、第２の溶液５２は室温～１５０℃で過飽和状態となる。このため、第２の温度は、例えば１３０℃以下に設定されうる。第２の温度は、例えば１００℃である。なお、本工程では、少なくとも下地基板１０を第２の温度に加熱すればよい。例えば、第１ペロブスカイト型化合物の原料に対して第２の溶液５２が飽和もしくは過飽和状態になるのであれば、第２の溶液５２の加熱温度は、下地基板１０の加熱温度よりも低くてもよい。あるいは、第２の溶液５２は加熱されなくてもよい。
　第２の溶液５２中で下地基板１０を浸漬することで、第１層１１上に、第２ペロブスカイト型化合物が析出する。この結果、図３Ｄに示すように、第２層１２が形成される。第２の溶液５２中に下地基板１０を静置させる時間を調整することで、第２層１２の厚さを制御できる。なお、第２の溶液５２が過飽和状態であれば、第２の溶液５２を第２の温度に維持したまま、第２ペロブスカイト型化合物を析出させてもよい。
　図２Ａおよび図２Ｂを参照して説明したように、第１層１１内の第１ペロブスカイト型化合物の結晶の配向が揃っている場合、その配向を反映して、第２ペロブスカイト型化合物の結晶が成長する。その結果、第１層１１と同じ配向性を有する第２層１２を形成することができる。その後、下地基板１０を第２の溶液５２から取り出す。このようにして、光吸収層３が形成される。
　上記方法を用いると、シード層である第１層１１上に、第２層１２を形成できる。第１層１１に含まれる第１ペロブスカイト型化合物１１と、第２層１２に含まれる第２ペロブスカイト型化合物とは、組成が同じであってもよいし、異なっていてもよい。第１ペロブスカイト型化合物および第２ペロブスカイト型化合物の組成が同じであり、かつ、両者の配向が揃っている場合には、第１層１１と第２層１２との界面が明確に特定できない場合がある。
　なお、第２ペロブスカイト型化合物を析出させる工程は、図３Ｃに示す工程に限定されない。第２の溶液５２を第１層１１の上面に接触させた状態で下地基板１０を保持し、第１層１１上に第２ペロブスカイト型化合物を成長させられればよい。例えば、第２の温度に加熱した第２の溶液５２を第１層１１上に付与し、その状態で静置して第２ペロブスカイト型化合物を成長させてもよい。その後、例えば下地基板１０を回転させることで、残った第２の溶液５２を下地基板１０上から除去してもよい。
　＜第２電極４＞
　第２電極４は、導電性を有する。また、第２電極４は、第２ペロブスカイト型化合物とオーミック接触しない。さらに、第２ペロブスカイト型化合物からの電子に対するブロック性を有する。第２ペロブスカイト型化合物からの電子に対するブロック性とは、光吸収層３内で発生し、第２ペロブスカイト型化合物と第２電極４の界面に位置する電子と正孔のうち、正孔のみを通過させ、電子を通過させない性質のことである。このような性質を有する材料とは、光吸収層３の伝導帯下端のエネルギー準位よりも、フェルミ準位が低い材料である。具体的な材料としては、金、グラフェンなどの炭素材料が挙げられる。
　なお、第１電極２および第２電極４のうち、少なくとも光を入射させる側の電極が透光性を有していればよい。例えば、第２電極４が透光性を有する場合、第１電極２は透光性を有していなくてもよい。
　（第２の実施の形態）
　第２の実施形態の太陽電池は、電子輸送層をさらに備える点で、図１に示す太陽電池１００と異なる。
　図４は、本実施形態の太陽電池１０１を例示する模式的な断面図である。図４では、太陽電池１００と同一の機能および構成を有する構成要素については、太陽電池１００と共通する符号を付し、説明を適宜省略する。
　太陽電池１０１は、基板１と、第１電極２２と、第１電極２２上に位置する電子輸送層５と、電子輸送層５上に位置する光吸収層３と、光吸収層３上に位置する第２電極４とを備える。光吸収層３は、第１ペロブスカイト型化合物を含む第１層１１と、第１層１１上に位置し、第２ペロブスカイト型化合物を含む第２層１２とを有する。この例では、第１電極２２は負極、第２電極４は正極として機能する。第１電極２２と第１層１１との間には、第１のキャリア輸送層として電子輸送層５が設けられている。
　本実施形態の太陽電池１０１の基本的な作用効果を説明する。太陽電池１０１に光が照射されると、光吸収層３が光を吸収し、励起された電子と、正孔とが発生する。励起された電子は、電子輸送層５を介して第１電極２２に移動する。一方、光吸収層３で生じた正孔は第２電極４に移動する。これにより太陽電池１０１は、負極としての第１電極２２と、正極としての第２電極４とから、電流を取り出すことができる。
　本実施の形態においては、電子輸送層５を設けている。そのため、第１電極２２が第１ペロブスカイト型化合物からの正孔に対するブロック性を有さなくてもよい。したがって、第１電極２２の材料選択の幅が広がる。
　本実施形態の太陽電池１０１は、第１の実施の形態の太陽電池１００と同様の方法によって作製することができる。電子輸送層５は、第１電極２２の上に、例えばスパッタ法によって形成する。
　以下、太陽電池１０１の各構成要素について、具体的に説明する。
　＜第１電極２２＞
　第１電極２２は、導電性を有する。第１電極２２は、第１電極２と同様の構成とすることもできる。本実施形態では、電子輸送層５を用いるため、第１電極２２は、第１ペロブスカイト型化合物からの正孔に対するブロック性を有さなくてもよい。すなわち、第１電極２２の材料は、第１ペロブスカイト型化合物とオーミック接触する材料であってもよい。
　＜電子輸送層５＞
　電子輸送層５は、半導体を含む。電子輸送層５は、バンドギャップが３．０ｅＶ以上の半導体を含んでいてもよい。バンドギャップが３．０ｅＶ以上の半導体で電子輸送層５を形成することにより、可視光及び赤外光を光吸収層３まで透過させることができる。半導体の例としては、有機または無機のｎ型半導体が挙げられる。
　有機のｎ型半導体の例としては、イミド化合物、キノン化合物、並びにフラーレンおよびその誘導体が挙げられる。また無機のｎ型半導体の例としては、金属元素の酸化物、またはペロブスカイト型酸化物が挙げられる。金属元素の酸化物の例としては、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｈｇ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｖ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｓｒ、Ｇａ、Ｃｒの酸化物が挙げられる。より具体的な例として、ＴｉＯ2が挙げられる。ペロブスカイト型酸化物の例としては、ＳｒＴｉＯ3、ＣａＴｉＯ3が挙げられる。
　また、電子輸送層５は、バンドギャップが６ｅＶよりも大きな物質によって形成されていてもよい。バンドギャップが６ｅＶよりも大きな物質の例としては、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、二酸化ケイ素が挙げられる。アルカリ金属のハロゲン化物の例としては、フッ化リチウムが挙げられる。アルカリ土類金属のハロゲン化物の例としては、フッ化カルシウムが挙げられる。アルカリ土類金属の酸化物の例としては、酸化マグネシウムが挙げられる。この場合、電子輸送層５の電子輸送性を確保するために、電子輸送層５の厚さを例えば１０ｎｍ以下としてもよい。
　電子輸送層５は、同じ材料を積層して形成してもよく、異なる材料を交互に積層して形成してもよい。
　なお、本実施形態の太陽電池の構成は、図４に示す例に限定されない。第１電極２２が正極、第２電極４が負極として機能してもよい。この場合、電子輸送層５は、第２電極４と第２層１２との間に設けられる。
　（第３の実施形態）
　第３の実施形態の太陽電池は、正孔輸送層６をさらに備える点で、図４に示す太陽電池１０１と異なる。
　図５は、本実施形態の太陽電池１０２を例示する模式的な断面図である。図５では、太陽電池１０１と同一の機能および構成を有する構成要素については、太陽電池１０１と共通する符号を付し、説明を適宜省略する。
　太陽電池１０２は、基板３１と、第１電極３２と、第１電極３２上に位置する電子輸送層５と、電子輸送層５上に位置する光吸収層３と、光吸収層３上に位置する正孔輸送層６と、正孔輸送層６上に位置する第２電極３４とを備える。光吸収層３は、第１ペロブスカイト型化合物を含む第１層１１と、第１層１１上に位置し、第２ペロブスカイト型化合物を含む第２層１２とを有する。この例では、第１電極３２は負極、第２電極３４は正極として機能する。第１電極３２と第１層１１との間には、第１のキャリア輸送層として電子輸送層５が設けられている。また、第２電極３４と第２層１２との間には、第２のキャリア輸送層として正孔輸送層６が設けられている。
　太陽電池１０２の基本的な作用効果を説明する。
　太陽電池１０２に光が照射されると、光吸収層３が光を吸収し、励起された電子と、正孔とを発生させる。この励起された電子は電子輸送層５に移動する。一方、光吸収層３で生じた正孔は、正孔輸送層６に移動する。電子輸送層５は第１電極３２に接続され、正孔輸送層６は第２電極３４に接続されている。これにより、太陽電池１０２は、負極としての第１電極３２と、正極としての第２電極３４とから電流を取り出すことができる。
　太陽電池１０２においても、太陽電池１０１と同様の効果が得られる。
　また、太陽電池１０２は、第２層１２と第２電極３４との間に正孔輸送層６を有している。このため、第２電極３４は、第２ペロブスカイト型化合物からの電子に対するブロック性を有さなくてもよい。したがって、第２電極３４の材料選択の幅が広がる。
　太陽電池１０２は、太陽電池１０１と同様の方法によって作製することができる。正孔輸送層は、光吸収層の上に、例えば塗布法によって形成する。
　以下、太陽電池１０２の各構成要素について、具体的に説明する。
　＜第１電極３２および第２電極３４＞
　本実施形態では正孔輸送層６を用いるため、第２電極３４は、第２ペロブスカイト型化合物からの電子に対するブロック性を有さなくてもよい。すなわち、第２電極３４の材料は、第２ペロブスカイト型化合物とオーミック接触する材料であってもよい。そのため、第２電極３４も透光性を有するように形成しうる。
　第１電極３２および第２電極３４のうち少なくとも一方は、透光性を有してもよい。第１電極３２および第２電極３４は、第１の実施の形態における第１電極２と同様に構成されてもよい。第１電極３２および第２電極３４の一方は、透光性を有さなくともよい。その場合、第１電極３２および第２電極３４のうち透光性を有さない方は、電極材料が存在しない領域を形成しなくてもよい。
　＜基板３１＞
　基板３１は、第１の実施の形態における基板１と同様の構成とすることができる。また、第２電極３４が透光性を有している場合には、基板３１を透明でない材料を用いて形成することができる。透明でない材料の例としては、金属、セラミックス、または透過性の小さい樹脂材料が挙げられる。
　＜正孔輸送層６＞
　正孔輸送層６は、例えば、有機半導体、無機半導体によって構成される。正孔輸送層６は、同じ構成材料を積層して形成してもよく、異なる材料を交互に積層して形成してもよい。
　有機半導体の例としては、３級アミンを骨格内に含む化合物、チオフェン構造を含む化合物が挙げられる。３級アミンを骨格内に含む化合物の例としては、フェニルアミン、トリフェニルアミン誘導体が挙げられる。チオフェン構造を含む化合物の例としては、ＰＥＤＯＴが挙げられる。有機半導体の分子量は特に限定されないが、高分子体であってもよい。有機半導体で正孔輸送層６を形成する場合、正孔輸送層６の膜厚は、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であってもよく、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であってもよい。正孔輸送層６の膜厚がこの範囲内であれば、十分な正孔輸送性を発現できる。また、正孔輸送層６の膜厚がこの範囲内であれば、低抵抗を維持できる。したがって、太陽電池１０２において高効率に光発電を行うことができる。
　無機半導体の例としては、ｐ型の無機半導体が挙げられる。ｐ型の無機半導体の例としては、ＣｕＯ、Ｃｕ2Ｏ、ＣｕＳＣＮ、酸化モリブデン、酸化ニッケルが挙げられる。無機半導体で正孔輸送層６を形成する場合、正孔輸送層６の膜厚は、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であってもよく、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であってもよい。正孔輸送層６の膜厚がこの範囲内であれば、十分な正孔輸送性を発現できる。また、正孔輸送層６の膜厚がこの範囲内であれば、低抵抗を維持できる。したがって、太陽電池１０２において高効率に光発電を行うことができる。
　正孔輸送層６の形成方法としては、例えば、塗布法または印刷法が挙げられる。塗布法としては、例えば、ドクターブレード法、バーコート法、スプレー法、ディップコート法、スピンコート法が挙げられる。印刷法としては、例えばスクリーン印刷法が挙げられる。また、必要に応じて、複数の材料を混合し、加圧または焼成することによって正孔輸送層６を作製してもよい。正孔輸送層６の材料が有機の低分子体または無機半導体である場合には、例えば真空蒸着法によって正孔輸送層６を作製することも可能である。
　正孔輸送層６は、支持電解質および溶媒を含んでいてもよい。支持電解質および溶媒を含むことにより、正孔輸送層６中の正孔が安定化される。
　支持電解質の例としては、アンモニウム塩、アルカリ金属塩が挙げられる。アンモニウム塩の例としては、過塩素酸テトラブチルアンモニウム、六フッ化リン酸テトラエチルアンモニウム、イミダゾリウム塩、ピリジニウム塩が挙げられる。アルカリ金属塩の例としては、過塩素酸リチウム及び四フッ化ホウ素カリウムが挙げられる。
　正孔輸送層６に含まれる溶媒は、イオン伝導性に優れるものであってもよい。正孔輸送層６に含まれる溶媒の例としては、水および有機溶媒が挙げられる。正孔輸送層６に含まれる溶媒として有機溶媒を用いると、溶質をより安定化することができる。有機溶媒の例としては、複素環化合物溶媒が挙げられる。複素環化合物溶媒の具体例としては、ｔｅｒｔ－ブチルピリジン、ピリジン、ｎ－メチルピロリドンが挙げられる。
　また、溶媒として、イオン液体を単独で用いてもよく、イオン液体を他種の溶媒と混合して用いてもよい。イオン液体は、揮発性が低く、難燃性が高いという利点を有する。
　イオン液体との例としては、イミダゾリウム系、ピリジン系、脂環式アミン系、脂肪族アミン系、アゾニウムアミン系のイオン液体が挙げられる。イミダゾリウム系のイオン液体の例としては、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムテトラシアノボレートが挙げられる。
　なお、本実施形態の太陽電池の構成は、図５に示す例に限定されない。例えば、第１電極３２が正極、第２電極３４が負極として機能してもよい。この場合、正孔輸送層６は、第１電極３２と第１層１１との間に配置され、電子輸送層５は、第２電極３４と第２層１２との間に配置される。
　（実施例）
　以下、本開示の太陽電池を実施例によって具体的に説明する。ここでは、実施例１～６および比較例１の太陽電池を作製した。
　＜実施例１＞
　実施例１の太陽電池は、図１に示した太陽電池１００と実質的に同じ構造を有する。実施例１の太陽電池における各構成要素は、以下の通りである。
基板：ガラス基板　厚さ０．７ｍｍ
第１電極：透明電極　インジウム－錫複合酸化物層
第１層：ＣＨ3ＮＨ3ＰｂＩ3　厚さ３００ｎｍ
第２層：ＣＨ（ＮＨ2）2ＰｂＩ3　厚さ５０００ｎｍ
第２電極：Ａｕ　厚さ８０ｎｍ
　実施例１の太陽電池は、以下のようにして作製した。
　まず、第１電極として機能する透明導電層を表面に有する下地基板１０を用意した。本実施例では、下地基板１０として、インジウム－錫複合酸化物層を表面に有する厚さ０．７ｍｍの導電性ガラス基板（表面抵抗１０Ω／ｓｑ．、日本板硝子製）を用意した。
　次に、第１の溶液５１として、ヨウ化鉛（ＰｂＩ2）を１ｍｏｌ／Ｌ、ヨウ化メチルアンモニウム（ＣＨ3ＮＨ3Ｉ）を１ｍｏｌ／Ｌのモル濃度で含むジメチルスルホキシド溶液を作製した。次いで、図３Ａに示すように、下地基板１０上に、第１の溶液５１をスピンコート法で塗布した。このとき、回転中の下地基板１０上に、クロロベンゼンを２００μＬ滴下した。
　その後、図３Ｂに示すように、１００℃のホットプレート上で下地基板を加熱することによって、下地基板１０上に第１層１１を形成した。
　続いて、第２の溶液５２として、ＰｂＩ2を１ｍｏｌ／Ｌ、ヨウ化ホルムアミジニウム（ＣＨ（ＮＨ2）2Ｉ）を１ｍｏｌ／Ｌのモル濃度で含むγ―ブチロラクトン（ＧＢＬ）溶液を作製した。
　次いで、第２の溶液５２と、第１層１１が形成された下地基板１０とをそれぞれ１００℃に加熱した。この後、図３Ｃに示すように、１００℃に加熱された第２の溶液５２内に、１００℃に加熱された下地基板１０を浸漬し、２０秒間静置した。それにより、第１層１１上に第２層１２を形成した。これによって、図３Ｄに示すように、積層構造を有する光吸収層３が得られた。
　この後、第２層１２上に、蒸着によって厚さが８０ｎｍのＡｕ膜を堆積させることにより、第２電極を形成した。このようにして、実施例１の太陽電池を得た。
　＜実施例２＞
　実施例２では、第１層１１をスピンコート法で形成する際にクロロベンゼンを滴下しない点以外は、実施例１と同様の方法で太陽電池を作製した。
　＜実施例３＞
　実施例３では、以下の２点以外は、実施例２と同様の方法で太陽電池を作製した。１点目は、第１層１１を形成するときに用いる第１の溶液５１として、ＰｂＩ2を０．５ｍｏｌ／Ｌ、ＣＨ3ＮＨ3Ｉを１．５ｍｏｌ／Ｌのモル濃度で含むＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）溶液を用いた点である。２点目は、第１の溶液５１を下地基板１０上に塗布した後に、１７０℃のホットプレート上で加熱を行った点である。
　＜実施例４＞
　実施例４の太陽電池は、第１層１１が第１ペロブスカイト型化合物としてＣＨ3ＮＨ3ＰｂＢｒ3を含む点で、実施例３の太陽電池と異なる。実施例４では、第１層１１を形成するための第１の溶液５１として、臭化鉛（ＰｂＢｒ2）を１ｍｏｌ／Ｌ、臭化メチルアンモニウム（ＣＨ3ＮＨ3ＩＢｒ）を１ｍｏｌ／Ｌのモル濃度で含むジメチルスルホキシド溶液を作製した。第１の溶液５１が異なる点以外は、実施例３と同様の方法で太陽電池を作製した。
　＜実施例５＞
　実施例５の太陽電池は、第２層１２が第２ペロブスカイト型化合物としてＣＨ3ＮＨ3ＰｂＩ3を含む点で、実施例２の太陽電池と異なる。すなわち、実施例５では、第１ペロブスカイト型化合物および第２ペロブスカイト型化合物の組成が同じである。実施例５では、第２層１２を形成するための第２の溶液５２として、ＰｂＩ2を１ｍｏｌ／Ｌ、ヨウ化メチルアンモニウム（ＣＨ3ＮＨ3Ｉ）を１ｍｏｌ／Ｌのモル濃度で含むジメチルスルホキシド溶液を作製した。第２の溶液５２が異なる点以外は、実施例２と同様の方法で太陽電池を作製した。
　＜比較例１＞
　比較例１の太陽電池は、第２層１２を有していない点以外は、実施例１の太陽電池と同様の構成を有する。比較例１の太陽電池の作製方法は、第２層１２を形成しない点以外は、実施例１と同様である。
　＜組成分析＞
　実施例１における第１層１１および第２層１２のペロブスカイト型化合物の組成を調べるために、ＲＢＳ／ＮＲＡ（ラザフォード後方散乱分光法／核反応分析法）組成分析を行った。ここでは、下地基板１０上に第１層１１のみを形成した分析用サンプルを作製して、第１層１１の組成分析を行った。また、下地基板１０上に第１層１１および第２層１２のみを形成した分析用サンプルを作製して、第２層１２の組成分析を行った。
　分析結果を表１に示す。表１には、各化合物のＰｂに対する元素比率を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示す結果から、第１層１１および第２層１２は、いずれも、Ａ：Ｍ：Ｘ＝１：１：３の組成を有するペロブスカイト型化合物を含むことが確認された。
　＜結晶構造解析＞
　次いで、実施例１から実施例５および比較例１の太陽電池における第１層１１および第２層１２のＸＲＤ測定を行った。Ｘ線にＣｕＫα線を用いた。各実施例では、下地基板１０上に第１層１１のみを形成した分析用サンプルを作製して、第１層１１のＸＲＤ測定を行った。また、下地基板１０上に第１層１１および第２層１２のみを形成した分析用サンプルを作製して、第２層１２のＸＲＤ測定を行った。
　図６Ａは、実施例１における第１層１１のＸＲＤ測定結果を示す図である。図６Ｂは、実施例１における第２層１２のＸＲＤ測定結果を示す図である。同様に、図７Ａおよび図７Ｂ～図１０Ａおよび図１０Ｂは、それぞれ、実施例２～実施例５における第１層１１および第２層１２のＸＲＤ測定結果を示す図である。また、図１１は、比較例１における光吸収層のＸＲＤ測定結果を示す図である。ＸＲＤ測定結果を示す各図では、横軸が角度２θ、縦軸がＸ線回折強度を示す。
　実施例１～５における第１層１１および第２層１２に対するＸＲＤ測定結果に基づいて、各層の配向性を調べた結果を表２にまとめて示す。表２には、各層が単一の配向性を有する場合にはその方向を記載している。
　この結果から、各実施例において、第２層１２は、第１層１１の結晶配向を反映した配向性を有することが確認できる。例えば実施例１のように、第１層１１の配向性が低い場合には、第２層１２の配向性も低くなる。また、例えば実施例２、３のように、第１層１１内で結晶の配向が揃っていると、結晶の配向が揃い、かつ第１層１１と同じ配向性を有する第２層１２が形成されることが分かる。
　以下、実施例ごとにＸＲＤ測定結果を詳しく説明する。
　図６Ａおよび図６Ｂから、実施例１における第１層１１および第２層１２は、いずれも、単一の配向性を有していないことが分かる。第１層１１の配向性が低い理由としては、第１の溶液５１をスピンコートする間にクロロベンゼンを滴下したために、クロロベンゼン中に第１ペロブスカイト型化合物の微結晶がランダムに形成されるためと考えられる。なお、図６Ａでは、ピーク強度が低いために、バックグラウンドの強度の変化が見られるが、これは光吸収層の特性とは関係しない。
　図７Ａおよび図７Ｂに示すように、実施例２における第１層１１および第２層１２のＸ線回折パターンは、いずれも、２θ＝２０°近傍に位置するピークｐ１およびピークｐ２を有している。ピークｐ１およびピークｐ２は、いずれも（１１０）面に帰属される。また、ピークｐ１およびピークｐ２の強度は、いずれも、第１範囲における強度の最大値の１０倍以上である。従って、実施例２における第１層１１および第２層１２は、いずれも単一の配向性を有する。また、第１層１１および第２層１２は、いずれも、（１１０）配向を有する。したがって、第１層１１と第２層１２とは、同一の配向性を有している。実施例２では、第１の溶液５１のスピンコート中にクロロベンゼンを滴下しなかった。このため、結晶生成の起点が第１の溶液５１と空気の界面に限定されたため、配向の揃った第１層１１が形成されたと考えられる。
　図８Ａおよび図８Ｂに示すように、実施例３における第１層１１および第２層１２のＸ線回折パターンは、いずれも、２θ＝１４°近傍に位置するピークｐ３およびピークｐ４を有している。ピークｐ３およびピークｐ４は、いずれも（１００）面に帰属される。また、ピークｐ３およびピークｐ４の強度は、いずれも、第２範囲における強度の最大値の１０倍以上である。従って、実施例３における第１層１１および第２層１２は、いずれも単一の配向性を有する。また、実施例３における第１層１１および第２層１２は、いずれも（１００）配向を有する。したがって、第１層１１と第２層１２とは、同一の配向性を有している。実施例３では、第１の溶液５１のスピンコート中にクロロベンゼンを滴下しなかった。このため、実施例２と同様の理由で、配向の揃った第１層１１が形成されたと考えられる。
　実施例４では、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、第１層１１および第２層１２のＸ線回折パターンは、いずれも、２θ＝１４°近傍に位置するピークを有している。これらのピークは、いずれも（１００）面に帰属される。また、これらのピーク強度は、いずれも、第２範囲における強度の最大値の１０倍以上である。従って、実施例４における第１層１１および第２層１２は、いずれも単一の配向性を有する。また、実施例４における第１層１１および第２層１２は、いずれも（１００）配向を有する。したがって、第１層１１と第２層１２とは、同一の配向性を有している。実施例４では、第１の溶液５１のスピンコート中にクロロベンゼンを滴下しなかった。このため、実施例２および実施例３と同様の理由で、配向の揃った第１層１１が形成されたと考えられる。
　実施例５では、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、第１層１１および第２層１２のＸ線回折パターンは、いずれも、２θ＝２０°近傍に位置するピークを有している。これらのピークは、いずれも（１１０）面に帰属される。また、これらのピーク強度は、いずれも、第１範囲における強度の最大値の１０倍以上である。従って、実施例５における第１層１１および第２層１２は、いずれも単一の配向性を有する。また、実施例５における第１層１１および第２層１２は、いずれも（１１０）配向を有する。したがって、第１層１１と第２層１２とは、同一の配向性を有している。実施例５では、第１の溶液５１のスピンコート中にクロロベンゼンを滴下しなかった。このため、実施例２、実施例３および実施例４と同様の理由で、配向の揃った第１層１１が形成されたと考えられる。
　なお、比較例１の光吸収層におけるＸ線回折パターンは、図１１に示すように、実施例１の第１層１１と同様である。
　このように、ペロブスカイト型化合物の組成にかかわらず、第１層１１上に、第２層１２を析出させることにより、積層構造を有する光吸収層を形成できることが確認された。
　＜短絡電流密度の測定＞
　実施例１～実施例５および比較例１の太陽電池に対し、単一の波長を有する光を照射した際に流れる電流値を、波長を４００ｎｍ～１０００ｎｍまで変化させて測定した。この結果から、太陽電池の量子効率を求め、短絡電流密度（ｍＡ／ｃｍ2）を算出した。結果を表２にまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２に示す結果から、第１層１１および第２層１２が積層された光吸収層を有する実施例１～５の太陽電池は、単層構造の光吸収層を有する比較例１の太陽電池よりも高い短絡電流密度を有することが確認される。
　また、第１ペロブスカイト型化合物と第２ペロブスカイト型化合物の組成が互いに異なる実施例１～４の太陽電池は、第１ペロブスカイト型化合物と第２ペロブスカイト型化合物の組成が同じ実施例５の太陽電池よりも、高い短絡電流密度を有する。これは、前述したように、第１層ペロブスカイト型化合物および第２ペロブスカイト型化合物の価電子帯および伝導帯のエネルギー準位の差を利用して、光吸収層で発生したキャリアの再結合を抑制できるからと考えられる。
　実施例１～４の太陽電池のなかでは、第１層１１および第２層１２が同一の配向性を有する実施例２～実施例４の太陽電池は、第１層１１および第２層１２の配向性が低い実施例１の太陽電池よりも高い短絡電流密度を有する。これは、前述したように、光吸収層３内の第１層１１および第２層１２の配向が揃うと、光吸収層３内でキャリアが移動しやすいからと考えられる。
　これらの結果から、光吸収層を２層のペロブスカイト層で形成すること、および各層中のペロブスカイト型化合物の組成および配向性を制御することにより、太陽電池の短絡電流密度をさらに向上できることが分かる。
　＜外部量子効率の測定＞
　実施例１および実施例２の太陽電池の外部量子効率（ＥＱＥ）を測定した。結果を図１２に示す。図１２の横軸は入射光の波長、縦軸は外部量子効率を示す。
　この結果から、可視光の波長領域において、第１層１１および第２層１２の配向性の低い実施例１の太陽電池よりも、第１層１１および第２層１２が同一の配向性を有する実施例２の太陽電池の方が、高い外部量子効率を有することが確認される。
　第１ペロブスカイト型化合物および第２ペロブスカイト型化合物の組成は、上記実施例に挙げた組成に限定されない。例えば、上記実施例と同様の方法で、ＣＨ（ＮＨ2）2ＰｂＩ3を含む第１層上に、ＣＨ3ＮＨ3ＰｂＩ3およびＣＨ3ＮＨ3ＰｂＢｒ3の少なくとも一種類を含む第２層を形成することもできる。また、例えば、ＣＨ3ＮＨ3ＰｂＢｒ3を含む第１層上に、ＣＨ（ＮＨ2）2ＰｂＩ3、ＣＨ3ＮＨ3ＰｂＩ3、およびＣＨ3ＮＨ3ＰｂＢｒ3の少なくとも一種類を含む第２層を形成することもできる。
　上記実施例では、いずれも、負極として機能する透明導電層上に直接光吸収層を形成したが、光吸収層の下地となる層は特に限定されない。例えば、正極として機能する電極層上に光吸収層を形成してもよい。あるいは、電極上にキャリア輸送層を形成した後、キャリア輸送層上に光吸収層を形成してもよい。他の電極層またはキャリア輸送層上にも、上記実施例と同様の方法で光吸収層を形成できる。
　本開示の一実施形態の太陽電池は、太陽光や人工照明光などの光を電気に変換する発電システム用のデバイスとして広く用いられる。一方で、光を電気に変換する機能から、フォトディテクター、イメージセンシングなどの光センサにも適用され得る。
　１　基板
　２　第１電極
　３　光吸収層
　４　第２電極
　５　電子輸送層
　６　正孔輸送層
　１１　第１層
　１２　第２層
　１００，１０１，１０２　太陽電池

Claims (17)

  1. 　第１電極と、
    　前記第１電極に対向する第２電極と、
    　前記第１電極および前記第２電極との間に位置し、第１層と第２層とを含む光吸収層と、
    　を備え、
    　前記第１層は、Ａ１を１価のカチオンとし、Ｍ１を２価のカチオンとし、Ｘ１をハロゲンアニオンとしたとき、組成式Ａ１Ｍ１Ｘ１ ３で示されるペロブスカイト構造を有する第１化合物を含み、
    　前記第２層は、Ａ２を１価のカチオンとし、Ｍ２を２価のカチオンとし、Ｘ２をハロゲンアニオンとしたとき、組成式Ａ２Ｍ２Ｘ２ ３で示されるペロブスカイト構造を有し、前記第１化合物とは組成が異なる第２化合物を含み、
    　前記第１層における前記第１化合物、および、前記第２層における前記第２化合物の少なくとも一方は単一の配向性を有している、
    　太陽電池。
  2. 　前記第１層において、前記第１化合物は単一の配向性を有しており、
    　前記第２層において、前記第２化合物は単一の配向性を有している、
    　請求項１に記載の太陽電池。
  3. 　前記第１化合物の配向と前記第２化合物の配向とは揃っている、請求項１または請求項２に記載の太陽電池。
  4. 　ＣｕＫα線を用いた前記第１層のＸ線回折パターンにおいて、回折角１８°以上２３°以下の範囲に第１ピークが存在し、前記第１ピークの回折強度は、回折角１３°以上１６°以下の範囲における回折強度の最大値の１０倍以上であり、
    　ＣｕＫα線を用いた、前記第２層のＸ線回折パターンにおいて、回折角１８°以上２３°以下の範囲に第２ピークが存在し、前記第２ピークの回折強度は、回折角１３°以上１６°以下の範囲における回折強度の最大値の１０倍以上である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の太陽電池。
  5. 　ＣｕＫα線を用いた前記第１層のＸ線回折パターンにおいて、回折角１３°以上１６°以下の範囲に第１ピークが存在し、前記第１ピークの回折強度は、回折角１８°以上２３°以下の範囲における回折強度の最大値の１０倍以上であり、
    　ＣｕＫα線を用いた前記第２層のＸ線回折パターンにおいて、回折角１３°以上１６°以下の範囲に第２ピークが存在し、前記第２ピークの回折強度は、回折角１８°以上２３°以下の範囲における回折強度の最大値の１０倍以上である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の太陽電池。
  6. 　前記第１電極と前記第１層との間に第１キャリア輸送層をさらに備える、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の太陽電池。
  7. 　前記第１電極は負極であり、前記第２電極は正極であり、前記第１キャリア輸送層は電子輸送層である、請求項６に記載の太陽電池。
  8. 　前記第２層と前記第２電極との間に第２キャリア輸送層をさらに備える、請求項６または請求項７に記載の太陽電池。
  9. 　前記第１電極は負極であり、前記第２電極は正極であり、前記第２キャリア輸送層は正孔輸送層である、請求項８に記載の太陽電池。
  10. 　前記第１層の厚さは、前記第２層の厚さの１／４以下である、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の太陽電池。
  11. 　前記第１化合物におけるＡ1はＣＨ3ＮＨ3 +、Ｂ1はＰｂ2+であり、前記第２化合物におけるＡ2はＮＨ2ＣＨＮＨ2 +、Ｂ2はＰｂ2+である、
    　請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の太陽電池。
  12. 　Ａ１を１価のカチオンとし、Ｍ１を２価のカチオンとし、Ｘ１をハロゲンアニオンとしたとき、組成式Ａ１Ｍ１Ｘ１ ３で示されるペロブスカイト構造を有する第１化合物を含む第１層と、
    　Ａ２を１価のカチオンとし、Ｍ２を２価のカチオンとし、Ｘ２をハロゲンアニオンとしたとき、組成式Ａ２Ｍ２Ｘ２ ３で示されるペロブスカイト構造を有する、前記第１化合物とは組成が異なる第２化合物を含む第２層と、
    　を備え、
    　前記第１層における前記第１化合物、および、前記第２層における前記第２化合物の少なくとも一方は単一の配向性を有している、
    　光吸収層。
  13. 　前記第１層において、前記第１化合物は単一の配向性を有しており、
    　前記第２層において、前記第２化合物は単一の配向性を有している、
    　請求項１２に記載の光吸収層。
  14. 　前記第１化合物の配向と前記第２化合物の配向とは揃っている、請求項１２または請求項１３に記載の光吸収層。
  15. 　（Ａ）１価のカチオンＡ１、２価のカチオンＭ１、およびハロゲンアニオンＸ１を含む第１溶液を基板上に配置し、前記第１溶液を乾燥させることにより、組成式Ａ１Ｍ１Ｘ１ ３で示されるペロブスカイト構造を有し、単一の配向性を有する第１化合物を含む第１層を形成し、
    　（Ｂ）１価のカチオンＡ２、２価のカチオンＭ２、およびハロゲンアニオンＸ２を含む第２溶液を前記第１層上に配置し、前記第２溶液を乾燥させることにより、組成式Ａ２Ｍ２Ｘ２ ３で示されるペロブスカイト構造を有し、単一の配向性を有する、前記第１化合物とは異なる第２化合物を含む第２層を前記第１層上に形成する、
    　光吸収層の形成方法。
  16. 　前記第２溶液はラクトン系溶媒を含む、請求項１５に記載の光吸収層の形成方法。
  17. 　前記（Ｂ）において、前記基板を第２溶液が飽和もしくは過飽和状態となる温度に加熱し、加熱した前記基板を前記第２溶液に浸漬させる、請求項１５または請求項１６に記載の光吸収層の形成方法。
PCT/JP2017/042714 2016-12-28 2017-11-29 太陽電池、光吸収層および光吸収層の形成方法 WO2018123402A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201780044313.9A CN109478598A (zh) 2016-12-28 2017-11-29 太阳能电池、光吸收层以及光吸收层的形成方法
EP17886687.7A EP3565015A4 (en) 2016-12-28 2017-11-29 SOLAR CELL, LIGHT ABSORBING LAYER AND METHOD FOR FORMING LIGHT ABSORBING LAYER
JP2018558921A JPWO2018123402A1 (ja) 2016-12-28 2017-11-29 太陽電池、光吸収層および光吸収層の形成方法
US16/260,202 US20190173025A1 (en) 2016-12-28 2019-01-29 Solar cell, photoabsorber layer, and forming method of photoabsorber layer

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-255432 2016-12-28
JP2016255432 2016-12-28

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US16/260,202 Continuation US20190173025A1 (en) 2016-12-28 2019-01-29 Solar cell, photoabsorber layer, and forming method of photoabsorber layer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018123402A1 true WO2018123402A1 (ja) 2018-07-05

Family

ID=62708035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/042714 WO2018123402A1 (ja) 2016-12-28 2017-11-29 太陽電池、光吸収層および光吸収層の形成方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20190173025A1 (ja)
EP (1) EP3565015A4 (ja)
JP (1) JPWO2018123402A1 (ja)
CN (1) CN109478598A (ja)
WO (1) WO2018123402A1 (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110112305A (zh) * 2019-05-24 2019-08-09 京东方科技集团股份有限公司 Qled器件及其制作方法、显示面板及显示装置
JP2020092037A (ja) * 2018-12-06 2020-06-11 国立大学法人東北大学 固体電解質およびフッ化物イオン電池
WO2020188751A1 (ja) * 2019-03-19 2020-09-24 株式会社 東芝 光電変換素子および光電変換素子の製造方法
CN112234144A (zh) * 2019-07-15 2021-01-15 北京大学 一种钙钛矿微晶膜的制备方法及太阳能电池器件
WO2021079731A1 (ja) * 2019-10-23 2021-04-29 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 光電変換膜およびそれを用いた太陽電池、ならびに光電変換膜の製造方法
KR20210151544A (ko) * 2020-06-05 2021-12-14 한화솔루션 주식회사 수분 안정성과 장기 안정성이 향상된 태양전지
KR20210151545A (ko) * 2020-06-05 2021-12-14 한화솔루션 주식회사 수분 안정성과 장기 안정성이 향상된 태양전지
EP3979350A4 (en) * 2019-05-29 2022-08-03 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. PHOTOELECTRIC CONVERSION FILM, SOLAR CELL USING THE SAME AND METHOD FOR PRODUCING PHOTOELECTRIC CONVERSION FILM

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3991220A4 (en) * 2019-06-28 2023-07-19 The Regents of the University of California STRESS MANIPULATION AND EPITACTIC STABILIZATION OF HALOGEN PEROVSKITES
KR20210058203A (ko) * 2019-11-13 2021-05-24 삼성전자주식회사 광전자 장치 및 이의 제조 방법
CN111146300B (zh) * 2020-01-17 2022-05-17 中国海洋大学 基于胺化合物添加CsPbBr3的无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用
JP2022136387A (ja) 2021-03-08 2022-09-21 株式会社東芝 光電変換素子及びその製造方法
CN113540270B (zh) * 2021-06-30 2023-06-30 杭州电子科技大学 一种获得平整、均匀、致密钙钛矿薄膜的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015535390A (ja) * 2012-09-18 2015-12-10 イシス イノベイション リミテッド 光電子素子
JP2016502282A (ja) * 2012-12-20 2016-01-21 イッサム リサーチ ディベロップメント カンパニー オブ ザ ヘブライ ユニバーシティー オブ エルサレム リミテッドＹｉｓｓｕｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｏｆ Ｔｈｅ Ｈｅｂｒｅｗ Ｕｎｉｖｅｒｓｔｙ Ｏｆ Ｊｅｒｕｓａｌｅｍ Ｌｔｄ． ペロブスカイトショットキー型太陽電池
JP2016025170A (ja) 2014-07-18 2016-02-08 学校法人桐蔭学園 有機無機ハイブリッド構造からなる光電変換素子
JP2016092293A (ja) 2014-11-07 2016-05-23 富士フイルム株式会社 光電変換素子および太陽電池
WO2016110851A1 (en) * 2015-01-07 2016-07-14 Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Ltd Self-assembly of perovskite for fabrication of transparent devices

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103503099B (zh) * 2011-12-28 2017-09-15 松下电器产业株式会社 光电元件
JP6047525B2 (ja) * 2013-07-31 2016-12-21 富士フイルム株式会社 光電変換素子および太陽電池
CN103700769B (zh) * 2013-12-03 2016-05-04 常州大学 一种有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池及其制备方法
EP3136450B1 (en) * 2014-04-28 2021-06-09 Research & Business Foundation Sungkyunkwan University Perovskite solar cell and manufacturing method therefor
WO2015167229A1 (ko) * 2014-04-28 2015-11-05 성균관대학교산학협력단 페로브스카이트 태양전지 및 그의 제조 방법
CN105591032A (zh) * 2016-02-03 2016-05-18 大连理工大学 一种钙钛矿光吸收复合层、钙钛矿太阳电池及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015535390A (ja) * 2012-09-18 2015-12-10 イシス イノベイション リミテッド 光電子素子
JP2016502282A (ja) * 2012-12-20 2016-01-21 イッサム リサーチ ディベロップメント カンパニー オブ ザ ヘブライ ユニバーシティー オブ エルサレム リミテッドＹｉｓｓｕｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｏｆ Ｔｈｅ Ｈｅｂｒｅｗ Ｕｎｉｖｅｒｓｔｙ Ｏｆ Ｊｅｒｕｓａｌｅｍ Ｌｔｄ． ペロブスカイトショットキー型太陽電池
JP2016025170A (ja) 2014-07-18 2016-02-08 学校法人桐蔭学園 有機無機ハイブリッド構造からなる光電変換素子
JP2016092293A (ja) 2014-11-07 2016-05-23 富士フイルム株式会社 光電変換素子および太陽電池
WO2016110851A1 (en) * 2015-01-07 2016-07-14 Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Ltd Self-assembly of perovskite for fabrication of transparent devices

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FENG WANG, ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS, vol. 25, no. 7, February 2015 (2015-02-01), pages 1120 - 1126
GIULIA GRANCINI, JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY LETTERS., May 2014 (2014-05-01), pages 3836 - 3842

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020092037A (ja) * 2018-12-06 2020-06-11 国立大学法人東北大学 固体電解質およびフッ化物イオン電池
JP7160657B2 (ja) 2018-12-06 2022-10-25 国立大学法人東北大学 固体電解質およびフッ化物イオン電池
JP7035205B2 (ja) 2019-03-19 2022-03-14 株式会社東芝 光電変換素子および光電変換素子の製造方法
WO2020188751A1 (ja) * 2019-03-19 2020-09-24 株式会社 東芝 光電変換素子および光電変換素子の製造方法
JPWO2020188751A1 (ja) * 2019-03-19 2021-04-30 株式会社東芝 光電変換素子および光電変換素子の製造方法
CN110112305A (zh) * 2019-05-24 2019-08-09 京东方科技集团股份有限公司 Qled器件及其制作方法、显示面板及显示装置
EP3979350A4 (en) * 2019-05-29 2022-08-03 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. PHOTOELECTRIC CONVERSION FILM, SOLAR CELL USING THE SAME AND METHOD FOR PRODUCING PHOTOELECTRIC CONVERSION FILM
CN112234144A (zh) * 2019-07-15 2021-01-15 北京大学 一种钙钛矿微晶膜的制备方法及太阳能电池器件
CN112234144B (zh) * 2019-07-15 2022-11-25 北京大学 一种钙钛矿微晶膜的制备方法及太阳能电池器件
US20220216439A1 (en) * 2019-10-23 2022-07-07 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Photoelectric conversion film, solar cell using same, and method for producing photoelectric conversion film
WO2021079731A1 (ja) * 2019-10-23 2021-04-29 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 光電変換膜およびそれを用いた太陽電池、ならびに光電変換膜の製造方法
KR102354315B1 (ko) * 2020-06-05 2022-01-20 한화솔루션 주식회사 수분 안정성과 장기 안정성이 향상된 태양전지
KR20210151545A (ko) * 2020-06-05 2021-12-14 한화솔루션 주식회사 수분 안정성과 장기 안정성이 향상된 태양전지
KR20210151544A (ko) * 2020-06-05 2021-12-14 한화솔루션 주식회사 수분 안정성과 장기 안정성이 향상된 태양전지

Also Published As

Publication number Publication date
CN109478598A (zh) 2019-03-15
US20190173025A1 (en) 2019-06-06
EP3565015A1 (en) 2019-11-06
JPWO2018123402A1 (ja) 2019-11-21
EP3565015A4 (en) 2019-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018123402A1 (ja) 太陽電池、光吸収層および光吸収層の形成方法
US11222924B2 (en) Photovoltaic device
EP3336866B1 (en) Optoelectronic device
US20170018371A1 (en) Perovskite solar cell
US20170018372A1 (en) Solar cell including compound having perovskite structure
EP2994926A1 (en) Organic-inorganic perovskite based solar cell
JP7232032B2 (ja) 太陽電池
JP2019208010A (ja) 太陽電池
JP2019012819A (ja) 太陽電池
JP2017199893A (ja) 光吸収材料およびそれを用いた太陽電池
Zheng et al. Efficient formamidinium–methylammonium lead halide perovskite solar cells using Mg and Er co-modified TiO 2 nanorods
WO2021079731A1 (ja) 光電変換膜およびそれを用いた太陽電池、ならびに光電変換膜の製造方法
Nande et al. Perovskite solar cells
JP2017054912A (ja) 光電変換素子
JP2019125773A (ja) 光吸収材料及びそれを用いた太陽電池
JP2019125775A (ja) 光吸収材料及びそれを用いた太陽電池
WO2021100237A1 (ja) 太陽電池
WO2020240947A1 (ja) 光電変換膜およびそれを用いた太陽電池、ならびに光電変換膜の製造方法
JP2018129379A (ja) 光吸収材料およびそれを用いたペロブスカイト太陽電池
JP2019134158A (ja) 太陽電池
JP7386443B2 (ja) 太陽電池
Çel Interface passivation of perovskite solar cells with novel cations
JP2021077788A (ja) 光電変換素子
JP2019021912A (ja) 光吸収材料及びそれを用いた太陽電池

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018558921

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17886687

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017886687

Country of ref document: EP

Effective date: 20190729