WO2024029426A1 - ペロブスカイト太陽電池及びその製造方法 - Google Patents

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WO2024029426A1
WO2024029426A1 PCT/JP2023/027412 JP2023027412W WO2024029426A1 WO 2024029426 A1 WO2024029426 A1 WO 2024029426A1 JP 2023027412 W JP2023027412 W JP 2023027412W WO 2024029426 A1 WO2024029426 A1 WO 2024029426A1
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WO
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layer
solar cell
perovskite
compound
light absorption
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PCT/JP2023/027412
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貴俊 前川
裕一 一ノ瀬
篤 福井
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シャープ株式会社
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    • H10K85/50—Organic perovskites; Hybrid organic-inorganic perovskites [HOIP], e.g. CH3NH3PbI3

Definitions

  • the present invention relates to a perovskite solar cell and a method for manufacturing the same.
  • Photoelectric conversion elements are used, for example, in optical sensors, solar cells, etc. Among these, solar cells are becoming widespread as a representative method of using renewable energy. As solar cells, solar cells using inorganic photoelectric conversion elements (for example, silicon solar cells, CIGS solar cells, and CdTe solar cells) are popular.
  • inorganic photoelectric conversion elements for example, silicon solar cells, CIGS solar cells, and CdTe solar cells
  • Solar cells using organic photoelectric conversion elements are also being considered.
  • a solar cell using such an organic photoelectric conversion element can be manufactured by a coating process, so there is a possibility that the manufacturing cost can be reduced. Therefore, solar cells using organic photoelectric conversion elements are expected to be the next generation solar cells.
  • perovskite solar cells are promising solar cells in the future because they can be produced at lower cost than conventional solar cells, and are being actively researched (for example, see Patent Document 1).
  • the light absorption layer of this perovskite solar cell is formed by permeating a perovskite compound precursor solution into a porous layer and drying this solution.
  • the wettability of the perovskite compound precursor solution on the pore walls of the porous layer is poor, and there are regions in the porous layer where the pores are not filled with the perovskite compound precursor solution, resulting in voids in the porous layer.
  • the output characteristics of solar cells deteriorate.
  • the present invention has been made in view of these circumstances, and provides a perovskite solar cell having excellent output characteristics.
  • the present invention includes an electron transport layer, a hole collection layer, and a light absorption layer disposed between the electron transport layer and the hole collection layer, the light absorption layer comprising a perovskite compound and a silicon
  • the perovskite compound is a compound represented by the general formula: ABX 3 (wherein A is an organic cation or an inorganic cation, B is a metal ion, and X is a halogen ion).
  • the silicon compound is a hydrolyzate of an organosilicon compound having a hydrolyzable group or a hydrolyzed condensate of the organosilicon compound.
  • the light absorption layer contains a perovskite compound and a silicon compound, it is possible to improve the output characteristics of the perovskite solar cell. This was made clear through experiments conducted by the present inventors.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic cross-sectional view of a perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic cross-sectional view of a perovskite solar cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of a method for manufacturing a perovskite solar cell.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of a method for manufacturing a perovskite solar cell.
  • 3 is a graph showing the results of IV characteristic measurement.
  • 3 is a graph showing the results of IV characteristic measurement. It is a graph showing the results of diffuse reflectance measurement.
  • It is a SEM photograph of the produced perovskite solar cell. It is a SEM photograph of the produced perovskite solar cell.
  • the perovskite solar cell of the present invention includes an electron transport layer, a hole collection layer, and a light absorption layer disposed between the electron transport layer and the hole collection layer, and the light absorption layer is made of perovskite.
  • compound and a silicon compound the perovskite compound is represented by the general formula: ABX 3 (wherein A is an organic cation or an inorganic cation, B is a metal ion, and X is a halogen ion).
  • the silicon compound is a hydrolyzate of an organosilicon compound having a hydrolyzable group or a hydrolyzed condensate of the organosilicon compound.
  • the perovskite solar cell of the present invention further includes a first porous layer provided between the electron transport layer and the hole collection layer, and the light absorption layer is formed in the pores of the first porous layer.
  • the first porous layer contains at least one of titanium oxide, zirconium dioxide, aluminum oxide, and silicon dioxide.
  • the hole collection layer includes a second porous layer, and the light absorption layer is preferably disposed in the pores of the second porous layer.
  • the electron transport layer has a dense layer and a third porous layer, and the light absorption layer is preferably arranged in the pores of the third porous layer.
  • the organosilicon compound includes at least one of an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, an amino group, an epoxy group, a methacrylic group, a halogen, a halogenated alkyl group, a vinyl group, a mercapto group, a hydroxyl group, and a silyl group. is preferable, and the hydrolyzable group is preferably an alkoxy group or -OCOCH 3 .
  • the light absorption layer is preferably provided such that the ratio (B/A) of the peak intensity B of the Si element to the peak intensity A of the Pb element in energy dispersive X-ray analysis is greater than 8/10.
  • the present invention also provides a method for manufacturing a perovskite solar cell, comprising applying and drying a solution containing a perovskite compound precursor and a silicon compound.
  • the perovskite solar cell 20 of this embodiment includes an electron transport layer 2, a hole collection layer 3, and a light absorption layer 4 disposed between the electron transport layer 2 and the hole collection layer 3.
  • Layer 4 includes a perovskite compound and a silicon compound, and the perovskite compound has the general formula: ABX 3 (wherein A is an organic cation or an inorganic cation, B is a metal ion, and X is a halogen ion).
  • the perovskite solar cell 20 can include a substrate 9 , a first conductive layer 10 , and a second conductive layer 11 .
  • the perovskite solar cell 20 is a solar cell in which the light absorption layer 4 includes a compound having a perovskite crystal structure (perovskite compound).
  • the perovskite solar cell 20 may have a mesoscopic structure as shown in FIG. 1, or a planar structure as shown in FIGS. 2 and 3.
  • the perovskite solar cell 20 shown in FIG. 2 has an electron transport layer 2 composed of a third porous layer 7 and a first dense layer 8a.
  • the perovskite solar cell 20 shown in FIG. 3 has an electron transport layer 2 composed of a first dense layer 8a and a second dense layer 8b.
  • Substrate 9 is the base material of perovskite solar cell 20.
  • Examples of the shape of the substrate 9 include a flat plate shape and a film shape.
  • the substrate 9 is transparent.
  • examples of the material of the substrate 9 include transparent glass (more specifically, soda lime glass, non-alkali glass, etc.) and transparent resin having heat resistance.
  • the substrate 9 may be opaque.
  • the first conductive layer 10 is disposed on the substrate 9 and functions as an electrode for extracting the photovoltaic force of the perovskite solar cell 20.
  • the first conductive layer 10 corresponds to the cathode of the perovskite solar cell 20.
  • the material constituting the first conductive layer 10 is, for example, a transparent conductive material.
  • transparent conductive materials include FTO (fluorine-doped tin oxide), CuI, ITO (indium tin oxide), SnO 2 , AZO (aluminum zinc oxide), IZO (indium zinc oxide), and GZO (gallium zinc oxide). oxide), conductive transparent materials such as ATO (antimony-doped tin oxide), and conductive transparent polymers.
  • the thickness of the first conductive layer 10 is not particularly limited, and may be any thickness that can exhibit desired characteristics (for example, electron transportability and transparency).
  • the first conductive layer 10 is divided so that the plurality of solar cells are connected in series or in parallel.
  • the first conductive layer 10 can be segmented, as in the perovskite solar cell 20 shown in FIG.
  • the width of the dividing groove that divides the first conductive layer 10 can be made sufficiently larger than the total thickness of the electron transport layer 2, light absorption layer 4, and hole collection layer 3.
  • the electron transport layer 2 is a layer that transports electrons generated by photoexcitation in the light absorption layer 4 to the electrode (first conductive layer 10).
  • the electron transport layer 2 also functions as a hole blocking layer that suppresses holes generated by photoexcitation in the light absorption layer 4 from moving to the electron transport layer 2 .
  • the material of the electron transport layer 2 has an energy band ( A material having a conduction band and a valence band is preferable.
  • Materials for the electron transport layer 2 include, for example, N-type inorganic oxides such as titanium oxide, zinc oxide, indium oxide, tin oxide, aluminum oxide, and gallium oxide, and N-type inorganic sulfides such as tin sulfide, indium sulfide, and zinc sulfide. Examples include.
  • the electron transport layer 2 may be composed of a first dense layer 8a and a third porous layer 7, for example, as in the perovskite solar cell 20 shown in FIGS. 1 and 2. Further, the third porous layer 7 may be omitted. Since the electron transport layer 2 includes the first dense layer 8a, contact between the light absorption layer 4 and the first conductive layer 10 can be suppressed, and leakage current can be suppressed from flowing.
  • the first dense layer 8a is made of N-type inorganic oxides such as titanium oxide, zinc oxide, indium oxide, tin oxide, aluminum oxide, and gallium oxide, and N-type inorganic materials such as tin sulfide, indium sulfide, and zinc sulfide. Examples include sulfides.
  • a dense layer has few or few pores in the layer. Furthermore, most of these pores are independent and not connected. Therefore, even if a liquid is dropped into the dense layer, the liquid hardly penetrates into the dense layer.
  • the porosity is 35% or less relative to the area of the layer when observed in cross section.
  • the thickness of the first dense layer 8a is preferably 5 nm or more and 200 nm or less, and 10 nm or more and 100 nm or less. More preferred.
  • the thickness of the first dense layer 8a is thicker than when it includes two layers, and is preferably 200 nm or more and 1000 nm or less.
  • the third porous layer 7 may be a mesoporous layer.
  • the material of the third porous layer 7 is, for example, an N-type inorganic oxide such as titanium oxide, tin oxide, or aluminum oxide.
  • a light absorption layer 4 is provided in the pores of the third porous layer 7.
  • the thickness of the third porous layer 7 is preferably 100 nm or more and 20000 nm or less, more preferably 200 nm or more and 1500 nm or less.
  • a porous layer has many pores in the layer, and these pores are connected. Therefore, when a liquid (having good wettability) is dropped into a porous layer (having hollow pores), the liquid permeates into the porous layer.
  • the porosity is 35% or more based on the volume of the layer when observed in cross section.
  • the electron transport layer 2 may be composed of a first dense layer 8a and a second dense layer 8b, as in the perovskite solar cell 20 shown in FIG.
  • the material of the first dense layer 8a may be different from the material of the second dense layer 8b.
  • the material of the first dense layer 8a may be titanium oxide
  • the material of the second dense layer 8b may be tin oxide.
  • the first porous layer 5 is a layer disposed between the electron transport layer 2 and the hole collection layer 3.
  • the first porous layer 5 may be a porous insulator layer or a mesoporous insulator layer. By providing the first porous layer 5, it is possible to prevent the electron transport layer 2 and the hole collection layer 3 from coming into contact with each other, and it is possible to suppress the flow of leakage current.
  • the thickness of the first porous layer 5 is preferably 500 nm or more and 3000 nm or less, more preferably 1000 nm or more and 2000 nm or less.
  • the material of the first porous layer 5 is an insulator or a high-resistance semiconductor, and is, for example, a metal oxide such as titanium oxide, zirconium dioxide, aluminum oxide, or silicon dioxide. Further, a light absorption layer 4 is provided in the pores of the first porous layer 5.
  • the hole collection layer 3 is a layer that collects holes generated by optical excitation in the light absorption layer 4 .
  • the hole collection layer 3 also functions as an anode.
  • the hole collecting layer 3 may be electrically connected to the first conductive layer 10 of an adjacent solar cell divided by a dividing groove. This allows solar cells to be connected in series.
  • a second conductive layer 11 anode electrically connected to the hole collecting layer 3 can be provided.
  • the hole collection layer 3 becomes a hole transport layer that transports holes generated by photoexcitation in the light absorption layer 4 to the second conductive layer 11.
  • the hole collection layer 3 also functions as an electron blocking layer that prevents electrons generated by photoexcitation in the light absorption layer 4 from moving to the hole collection layer 3 .
  • the material of the hole collection layer 3 is one that can collect holes generated in the light absorption layer 4 and has an energy band (conduction) in which electrons generated in the light absorption layer 4 are difficult to move to the hole collection layer 3. It is preferable to use a material having a valence band and a valence band.
  • Materials for the hole collection layer 3 include, for example, P-type conductive polymers such as polystyrene sulfonic acid adducts of polyethylene dioxythiophene, carboxyl group-containing polythiophene, phthalocyanine, and porphyrin; molybdenum oxide, vanadium oxide, tungsten oxide, and nickel oxide. , P-type metal oxides such as copper oxide and tin oxide.
  • P-type metal sulfides such as molybdenum sulfide, tungsten sulfide, copper sulfide, tin sulfide, etc.; fluoro group-containing phosphonic acids, carbonyl group-containing phosphonic acids, copper compounds such as CuSCN, CuI; carbon nanotubes that may be surface-modified; These include carbon-containing materials such as graphene.
  • the hole collection layer 3 is composed of the second porous layer 6. Furthermore, the light absorption layer 4 may be provided in the pores of the second porous layer 6.
  • the hole collection layer 3 is composed of a dense layer.
  • the light absorption layer 4 is a layer containing a perovskite compound that generates electrons and holes by photoexcitation and a silicon compound. Electrons generated in the light absorption layer 4 move to the electron transport layer 2, holes generated in the light absorption layer 4 move to the hole collection layer 3, and charges are separated.
  • Perovskite compounds are compounds represented by the general formula: ABX 3 (wherein A is an organic cation or inorganic cation, B is a metal ion, and X is a halogen ion) (compounds having a perovskite crystal structure) It is.
  • a in the formula is, for example, an amino group such as methylammonium ion (MA + , CH 3 NH 3 ), formamidium ion (FA + , CH(NH 2 ) 2 ), and guanidium ion (GA + ).
  • Perovskite compounds can include at least one of these cations.
  • B in the formula is, for example, a metal ion of a group 14 (group IV-B) element such as lead ion (Pb 2+ ) and tin ion (Sn 2+ ).
  • X in the formula is, for example, a halide ion such as an iodide ion (I ⁇ ), a bromide ion (Br ⁇ ), and a chloride ion (Cl ⁇ ).
  • Perovskite compounds can include at least one of these halide ions. Examples of perovskite compounds include CH 3 NH 3 PbI 3 and FASnI 3 . Here, FA is CH( NH2 ) 2 .
  • the silicon compound is an organosilicon compound having a hydrolyzable group, a hydrolyzate of the organosilicon compound, or a hydrolyzed condensate of the organosilicon compound.
  • the organosilicon compound is, for example, at least one of an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, an amino group, an epoxy group, a methacrylic group, a halogen, a halogenated alkyl group, a vinyl group, a mercapto group, a hydroxyl group, a silyl group, and a hydrated group. It can have a chemical structure in which a decomposable group is bonded to a silicon atom. These functional groups may be chemically bonded to the perovskite compound. Moreover, a plurality of hydrolyzable groups may be bonded to the silicon atom.
  • the hydrolyzable group is, for example, an alkoxy group, -OCOCH 3 or the like.
  • the hydrolyzable group may be hydrolyzed by water adsorbed in the first, second, or third porous layer when forming the light absorption layer 4.
  • the silicon compound is a hydrolyzate of an organosilicon compound.
  • the hydroxyl group generated by hydrolysis of the hydrolyzable group may undergo a dehydration condensation reaction with the hydroxyl group on the pore walls of the first, second, or third porous layer.
  • the silicon compound is a hydrolyzed condensate of an organosilicon compound and is chemically bonded to the pore walls of the first, second or third porous layer.
  • the silicon compound may be present in the crystals of the perovskite compound, or may be present at the grain boundaries of the perovskite compound, and may be present in the pore walls of the first, second or third porous layer and the crystals of the perovskite compound. It may exist at the interface with. Further, the silicon compound may be chemically bonded to the perovskite compound, or may be chemically bonded to the pore walls of the first, second, or third porous layer.
  • the light absorption layer 4 contains a hydrolyzed product of an organosilicon compound, it is considered that the organosilicon compound having a hydrolyzable group consumes water in the porous material.
  • the crystallinity of the perovskite compound is improved by reducing the amount of water, which is disadvantageous to the formation of the perovskite compound. It is thought that this improvement in crystallinity improves charge separation properties and contributes to improvement in the output characteristics of the solar cell.
  • the light absorption layer 4 contains a hydrolyzed condensate of an organosilicon compound
  • the surface condition of the surface of the porous layer is changed because the organosilicon compound is reacting on the porous surface. Therefore, it is considered that the wettability with respect to the perovskite compound precursor solution changes, and the perovskite compound precursor solution permeates more easily.
  • a silane coupling agent it is thought that the perovskite compound and the inorganic porous layer are bonded to each other, so it is presumed that this also has an advantageous effect on permeability.
  • the light absorption layer 4 is provided in the pores of the third porous layer 7.
  • the light absorption layer 4 contains a silicon compound, it is possible to suppress the formation of a region in the third porous layer 7 where the light absorption layer 4 is not formed.
  • the perovskite compound can improve the bonding and adhesion with the pore walls of the third porous layer 7, and the water in the third porous layer 7 is consumed by hydrolysis of the hydrolyzable group.
  • the electrons in the light absorption layer 4 easily move to the pore walls of the third porous layer 7, improving the charge separation property and improving the output characteristics of the perovskite solar cell 20. It is also considered that holes in the light absorption layer 4 move more easily toward the hole collection layer 3.
  • the first porous layer 5 is provided between the electron transport layer 2 and the hole collecting layer 3 as in the perovskite solar cell 20 in FIG. established in
  • the light absorption layer 4 contains a silicon compound
  • the perovskite compound can improve the bonding and adhesion with the pore walls of the first porous layer 5, and the water in the first porous layer 5 is consumed by hydrolysis of the hydrolyzable group. can improve the crystallinity of Therefore, it is considered that electrons in the light absorption layer 4 tend to move toward the electron transport layer 2 and holes in the light absorption layer 4 tend to move toward the hole collection layer 3.
  • the charge separation property is improved and the output characteristics of the perovskite solar cell 20 are improved.
  • the light absorption layer 4 is provided in the pores of the third porous layer 7.
  • the light absorption layer 4 contains a silicon compound, it is possible to suppress the formation of a region in the second porous layer 6 where the light absorption layer 4 is not formed.
  • the perovskite compound can improve the bonding and adhesion with the pore walls of the second porous layer 6, and water in the second porous layer 6 is consumed by hydrolysis of the hydrolyzable group. can improve the crystallinity of Therefore, it is considered that the holes in the light absorption layer 4 easily move to the pore walls of the second porous layer 6, and the output characteristics of the perovskite solar cell 20 are improved. Further, it is considered that electrons in the light absorption layer 4 move more easily toward the electron transport layer 2, thereby improving charge separation properties.
  • the light absorption layer 4 When the perovskite compound contained in the light absorption layer 4 is a compound containing Pb ions, the light absorption layer 4 has a ratio (B/ A) can be provided so that it is larger than 8/10. Such a light absorption layer 4 contains a sufficient amount of silicon compound, so that the perovskite solar cell 20 can have excellent output characteristics.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of a method for manufacturing the light absorption layer 4 in the perovskite solar cell 20 having a mesoscopic structure as shown in FIG.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of a method for manufacturing the light absorption layer 4 in the perovskite solar cell 20 having a planar structure as shown in FIG. 2.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of a method for manufacturing the light absorption layer 4 in the perovskite solar cell 20 having a planar structure as shown in FIG.
  • the light absorption layer 4 may be formed by applying and drying a solution 12 containing a precursor of a perovskite compound (ABX 3 ) (one-step method), or by applying a solution 12 containing a compound (BX 2 ) and a compound (AX ) and drying (two-step method).
  • ABX 3 a precursor of a perovskite compound
  • BX 2 a compound of a perovskite compound
  • AX a compound
  • the solution 12 containing the precursor of the perovskite compound (ABX 3 ) and the organosilicon compound can be prepared by mixing and stirring the AX solution and the BX 2 solution, and then adding the organosilicon compound to this solution and stirring.
  • Gamma butyrlactone (GBL), dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), etc. can be used as the solvent.
  • a solvent to which water is not added can be used as the solvent. This can suppress hydrolysis of the organosilicon compound in the solution 12.
  • the solution 12 is applied (eg, dropped) onto the stack of quality layers 6.
  • the solution 12 quickly penetrates into the third porous layer 7, the first porous layer 5, and the second porous layer 6 and fills the pores of these layers. Since the solution 12 contains an organosilicon compound, the wettability of the solution 12 to the pore walls of the third porous layer 7, the first porous layer 5, and the second porous layer 6 is improved. Therefore, it is possible to prevent regions in which pores are not filled with the solution 12 from remaining in the third porous layer 7, the first porous layer 5, and the second porous layer 6.
  • the solvent of the solution 12 is evaporated, and the third porous layer 7, the first porous layer 5, etc.
  • a light absorption layer 4 containing a perovskite compound (ABX 3 ) and a silicon compound is formed on the pore walls of the second porous layer 6. It is thought that since the light absorption layer 4 is formed in all the pores of the third porous layer 7, the first porous layer 5, and the second porous layer 6, the charge separation property is improved and the internal resistance is reduced. It will be done. Therefore, it is considered that the solar cell characteristics of the perovskite solar cell 20 are improved.
  • the reason why the wettability of the solution 12 improves is considered to be that the organosilicon compound is hydrolyzed by the adsorbed water in the pores.
  • the solution 12 quickly penetrates the third porous layer 7 and fills the pores of these layers. Further, a coating layer of the solution 12 is formed on the third porous layer 7. Since the solution 12 contains an organosilicon compound, the wettability of the solution 12 to the pore walls of the third porous layer 7 and the upper surface of the third porous layer 7 is improved. Therefore, it is possible to prevent regions in the third porous layer 7 from remaining where the pores are not filled with the solution 12. Further, a spread coating layer can be formed on the third porous layer 7.
  • the solvent of the solution 12 is evaporated, and the perovskite compound ( A light absorption layer 4 containing ABX 3 ) and a silicon compound is formed. Since the light absorption layer 4 is formed on the entire third porous layer 7 and on the third porous layer 7, it is considered that the charge separation property is improved and the internal resistance is reduced. Therefore, it is considered that the solar cell characteristics of the perovskite solar cell 20 are improved.
  • the solution 12 is applied on the second dense layer 8b as shown in FIG. As a result, a coating layer of the solution 12 is formed on the second dense layer 8b. Since the solution 12 contains an organosilicon compound, the wettability of the solution 12 to the upper surface of the second dense layer 8b is improved. Therefore, a spread coating layer can be formed on the second dense layer 8b. Thereafter, by baking the second dense layer 8b, the coating layer, etc., the solvent of the solution 12 is evaporated, and a light absorption layer containing a perovskite compound (ABX 3 ) and a silicon compound is formed on the second dense layer 8b.
  • ABX 3 perovskite compound
  • the second conductive layer 11 can be provided on the hole collection layer 3 .
  • the second conductive layer 11 may or may not be provided.
  • the second conductive layer 11 functions as an electrode for extracting the photovoltaic force of the perovskite solar cell 20.
  • the second conductive layer 11 corresponds to the anode of the perovskite solar cell 20.
  • the material of the second conductive layer 11 is, for example, FTO (fluorine-doped tin oxide), gold, silver, titanium, sodium, sodium-potassium alloy, lithium, magnesium, aluminum, magnesium-silver mixture, magnesium-indium mixture, aluminum- These are lithium alloys, Al/Al 2 O 3 mixtures, Al/LiF mixtures, metals such as gold, or organic electrode materials such as carbon.
  • FTO fluorine-doped tin oxide
  • gold silver
  • titanium sodium, sodium-potassium alloy
  • lithium lithium
  • magnesium aluminum
  • magnesium-silver mixture magnesium-indium mixture
  • aluminum- lithium alloys
  • Al/Al 2 O 3 mixtures Al/LiF mixtures
  • metals such as gold
  • organic electrode materials such as carbon.
  • perovskite solar cell with a mesoscopic structure in which the light absorption layer does not contain a silicon compound (referred to as a normal solar cell) and a perovskite compound precursor solution containing 5 wt% triethoxyethylsilane are used to form the light absorption layer.
  • a silicon compound referred to as a normal solar cell
  • a perovskite compound precursor solution containing 5 wt% triethoxyethylsilane are used to form the light absorption layer.
  • a perovskite solar cell (15 wt% Silane solar cell) with a mesoscopic structure in which a light absorption layer was formed using a perovskite compound precursor solution containing 15 wt% triethoxyethylsilane (10 wt% Silane solar cell) was fabricated.
  • These solar cells have a structure similar to a perovskite solar cell with a mesoscopic structure as shown in FIG.
  • a perovskite compound was created by mixing and stirring methylamine iodide (1.14M), lead iodide (1.2M), 5-aminovaleric acid hydroiodide (0.06M), and ⁇ -butyrolactone (solvent).
  • a precursor solution was prepared. This perovskite compound precursor solution was used to form the light absorption layer of the normal solar cell.
  • a perovskite compound precursor solution for 5 wt% Silane solar cells and a perovskite compound precursor solution for 10 wt% Silane solar cells can be obtained.
  • a perovskite compound precursor solution and a perovskite compound precursor solution for a 15 wt% silane solar cell were prepared.
  • a glass substrate having a fluorine-doped tin oxide film was used as the substrate 9 and the first conductive layer 10.
  • a titanium oxide dense layer (first dense layer 8a) was formed on a fluorine-doped tin oxide film using a spray pyrolysis method.
  • a titanium oxide paste was applied onto the dense titanium oxide layer and dried to form a porous titanium oxide layer (third porous layer 7).
  • a zirconium dioxide paste was applied onto the titanium oxide porous layer and dried to form a zirconium dioxide porous layer (first porous layer 5).
  • a carbon porous layer (second porous layer 6) was formed by applying carbon paste onto the zirconium dioxide porous layer and drying it.
  • a perovskite compound precursor solution for Normal solar cells a 5wt% Silane perovskite compound precursor solution for solar cells, a 10wt% Silane perovskite compound precursor solution for solar cells, or a 15wt% Silane perovskite compound precursor solution for solar cells is then applied onto the carbon porous layer.
  • a solution of a perovskite compound precursor for solar cells was dropped to permeate the carbon porous layer, the zirconium dioxide porous layer, and the titanium oxide porous layer. Thereafter, firing was performed to evaporate the perovskite compound precursor solution, thereby forming a light absorption layer in the pores of the carbon porous layer, the zirconium dioxide porous layer, and the titanium oxide porous layer.
  • a normal solar cell a 5 wt% silane solar cell, a 10 wt% silane solar cell, and a 15 wt% silane solar cell were fabricated.
  • multiple identical solar cells are manufactured.
  • FIGS. 7 and 8 are graph showing the short circuit current density (Jsc) of each solar cell
  • FIG. 8 is a graph showing the energy conversion efficiency (PCE) of each solar cell. From these measurement results, it was found that the short circuit current density and energy conversion efficiency of the 10 wt% Silane solar cell and the 15 wt% Silane solar cell were higher than that of the Normal solar cell.
  • Diffuse reflectance measurement The diffuse reflectance of a normal solar cell and a 15 wt% silane solar cell was measured. The measurement results are shown in FIG. 15wt% Silane solar cells tend to have lower reflectance than Normal solar cells, and it is thought that in 15wt% Silane solar cells, a light absorption layer is formed throughout the first, second, and third porous layers. . Note that if the light absorption layer is formed in all the pores of the first, second, and third porous layers, diffuse reflection originating from the first, second, and third porous layers will theoretically not occur. it is conceivable that. Furthermore, if the light absorption layer is not formed in all the pores of the first, second, and third porous layers, it is thought that diffuse reflection originating from the first, second, and third porous layers will occur. .
  • FIG. 10 is a SEM photograph of a normal solar cell. From this SEM photograph, it was confirmed that there were regions in the porous layer of the normal solar cell where no light absorption layer was formed.
  • FIG. 11 is a SEM photograph of a 15 wt% Silane solar cell. From this SEM photograph, it was confirmed that there was almost no area in the porous layer of the 15 wt % Silane solar cell where no light absorption layer was formed.
  • Elemental analysis Energy dispersive X-ray analysis was performed on the light absorption layer in the pores of the zirconium dioxide porous layer of the normal solar cell and the light absorption layer in the pores of the zirconium dioxide porous layer of the 15 wt% silane solar cell.
  • the analysis results are shown in Tables 1 and 2. From these results, it was found that the performance of the solar cell can be expected to be improved by forming the light absorption layer so that the elemental peak intensity in energy dispersive X-ray analysis is 8 or more for Si compared to Pb10.
  • Electron transport layer 3 Hole collection layer 4: Light absorption layer 5: First porous layer 6: Second porous layer 7: Third porous layer 8a: First dense layer 8b: Second dense layer Layer 9: Substrate 10: First conductive layer 11: Second conductive layer 12: Solution containing perovskite compound precursor and organosilicon compound 20: Perovskite solar cell

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Abstract

本発明のペロブスカイト太陽電池(20)は、電子輸送層(2)と、正孔収集層(3)と、前記電子輸送層(2)と前記正孔収集層(3)との間に配置された光吸収層(4)とを備え、前記光吸収層(4)は、ペロブスカイト化合物と、ケイ素化合物とを含み、前記ペロブスカイト化合物は、一般式：ＡＢＸ3（式中、Ａは有機カチオン又は無機カチオンであり、Ｂは金属イオンであり、Ｘはハロゲンイオンである）で表される化合物であり、前記ケイ素化合物は、加水分解性基を有する有機ケイ素化合物の加水分解物又は前記有機ケイ素化合物の加水分解縮合物であることを特徴とする。

Description

ペロブスカイト太陽電池及びその製造方法
　本発明は、ペロブスカイト太陽電池及びその製造方法に関する。
　光電変換素子は、例えば、光センサー、太陽電池などに用いられている。この中で、太陽電池は、再生可能エネルギーの代表的な利用方法として本格的に普及しつつある。太陽電池としては、無機系光電変換素子を用いた太陽電池（例えば、シリコン系太陽電池、ＣＩＧＳ系太陽電池、及びＣｄＴｅ系太陽電池）が普及している。
　有機系光電変換素子を用いた太陽電池（例えば、有機薄膜太陽電池、色素増感太陽電池、ペロブスカイト太陽電池など）も検討されている。このような有機系光電変換素子を用いた太陽電池は、塗布処理で製造できるため、製造コストを低減できる可能性がある。そのため、有機系光電変換素子を用いた太陽電池は、次世代の太陽電池として期待されている。特に、ペロブスカイト太陽電池は従来の太陽電池に比べ、低コストで作製できるなどの観点から、将来有望な太陽電池であり、盛んに研究されている（例えば、特許文献１参照）。このペロブスカイト太陽電池の光吸収層は、多孔質層にペロブスカイト化合物前駆体溶液を浸透させこの溶液を乾燥させることにより形成している。
特開２０１９－２０８０１１
　しかし、多孔質層の細孔壁におけるペロブスカイト化合物前駆体溶液の濡れ性が悪く、多孔質層において細孔がペロブスカイト化合物前駆体溶液で満たされない領域が生じ、多孔質層にボイドが生じる。その結果、太陽電池の出力特性が低下するという課題を新たに発見した。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、優れた出力特性を有するペロブスカイト太陽電池を提供する。
　本発明は、電子輸送層と、正孔収集層と、前記電子輸送層と前記正孔収集層との間に配置された光吸収層とを備え、前記光吸収層は、ペロブスカイト化合物と、ケイ素化合物とを含み、前記ペロブスカイト化合物は、一般式：ＡＢＸ3（式中、Ａは有機カチオン又は無機カチオンであり、Ｂは金属イオンであり、Ｘはハロゲンイオンである）で表される化合物であり、前記ケイ素化合物は、加水分解性基を有する有機ケイ素化合物の加水分解物又は前記有機ケイ素化合物の加水分解縮合物であることを特徴とするペロブスカイト太陽電池を提供する。
　前記光吸収層は、ペロブスカイト化合物とケイ素化合物とを含むため、ペロブスカイト太陽電池の出力特性を向上させることができる。このことは、本発明者等の行った実験により明らかになった。
本発明の一実施形態のペロブスカイト太陽電池の概略断面図である。 本発明の一実施形態のペロブスカイト太陽電池の概略断面図である。 本発明の一実施形態のペロブスカイト太陽電池の概略断面図である。 ペロブスカイト太陽電池の製造方法の説明図である。 ペロブスカイト太陽電池の製造方法の説明図である。 ペロブスカイト太陽電池の製造方法の説明図である。 Ｉ－Ｖ特性測定の結果を示すグラフである。 Ｉ－Ｖ特性測定の結果を示すグラフである。 拡散反射率測定の結果を示すグラフである。 作製したペロブスカイト太陽電池のＳＥＭ写真である。 作製したペロブスカイト太陽電池のＳＥＭ写真である。
　本発明のペロブスカイト太陽電池は、電子輸送層と、正孔収集層と、前記電子輸送層と前記正孔収集層との間に配置された光吸収層とを備え、前記光吸収層は、ペロブスカイト化合物と、ケイ素化合物とを含み、前記ペロブスカイト化合物は、一般式：ＡＢＸ3（式中、Ａは有機カチオン又は無機カチオンであり、Ｂは金属イオンであり、Ｘはハロゲンイオンである）で表される化合物であり、前記ケイ素化合物は、加水分解性基を有する有機ケイ素化合物の加水分解物又は前記有機ケイ素化合物の加水分解縮合物であることを特徴とする。
　本発明のペロブスカイト太陽電池は電子輸送層と正孔収集層との間に設けられた第１多孔質層をさらに備えることが好ましく、前記光吸収層は、第１多孔質層の細孔中に配置されたことが好ましい。
　第１多孔質層は、酸化チタン、二酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素のうち少なくとも１つを含むことが好ましい。
　前記正孔収集層は第２多孔質層を含むことが好ましく、前記光吸収層は第２多孔質層の細孔中に配置されたことが好ましい。
　前記電子輸送層は、緻密質層および第３多孔質層を有することが好ましく、前記光吸収層は、第３多孔質層の細孔中に配置されたことが好ましい。
　前記有機ケイ素化合物は、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アミノ基、エポキシ基、メタクリル基、ハロゲン、ハロゲン化アルキル基、ビニル基、メルカプト基、ヒドロキシル基、シリル基のうち少なくとも１つを含むことが好ましく、前記加水分解性基は、アルコキシ基又は－ＯＣＯＣＨ3であることが好ましい。
　前記光吸収層は、エネルギー分散型Ｘ線分析におけるＰｂ元素のピーク強度Ａに対するＳｉ元素のピーク強度Ｂの比率（Ｂ／Ａ）が８／１０より大きくなるように設けられたことが好ましい。
　本発明は、ペロブスカイト化合物の前駆体とケイ素化合物とを含む溶液を塗布し乾燥させるステップを含むペロブスカイト太陽電池の製造方法も提供する。
　以下、図面を用いて本発明の一実施形態を説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。
　図１、図２、図３はそれぞれ本実施形態のペロブスカイト太陽電池の概略断面図である。
　本実施形態のペロブスカイト太陽電池２０は、電子輸送層２と、正孔収集層３と、電子輸送層２と正孔収集層３との間に配置された光吸収層４とを備え、光吸収層４は、ペロブスカイト化合物と、ケイ素化合物とを含み、前記ペロブスカイト化合物は、一般式：ＡＢＸ3（式中、Ａは有機カチオン又は無機カチオンであり、Ｂは金属イオンであり、Ｘはハロゲンイオンである）で表される化合物であり、前記ケイ素化合物は、加水分解性基を有する有機ケイ素化合物、前記有機ケイ素化合物の加水分解物又は前記有機ケイ素化合物の加水分解縮合物であることを特徴とする。
　また、ペロブスカイト太陽電池２０は、基板９、第１導電層１０、第２導電層１１を備えることができる。
　ペロブスカイト太陽電池２０は、光吸収層４にペロブスカイト結晶構造を有する化合物（ペロブスカイト化合物）を有する太陽電池である。
　ペロブスカイト太陽電池２０は、図１に示したようなメソスコピック型構造を有してもよく、図２、図３に示したようなプレナー型構造を有してもよい。図２に示したペロブスカイト太陽電池２０は、第３多孔質層７と第１緻密質層８ａとから構成される電子輸送層２を有している。図３に示したペロブスカイト太陽電池２０は、第１緻密質層８ａと第２緻密質層８ｂとから構成される電子輸送層２を有している。
［基板］
　基板９は、ペロブスカイト太陽電池２０の基材である。基板９の形状としては、例えば、平板状、フィルム状などが挙げられる。ペロブスカイト太陽電池２０の基板９側の面に光を照射する場合、基板９は透明である。この場合、基板９の材質としては、例えば、透明ガラス（より具体的には、ソーダライムガラス、及び無アルカリガラス等）、及び耐熱性を有する透明樹脂が挙げられる。ペロブスカイト太陽電池２０の反対側の面に光を照射する場合、基板９は不透明でもよい。
［第１導電層］
　第１導電層１０は、基板９上に配置され、ペロブスカイト太陽電池２０の光起電力を取り出すための電極として機能する。第１導電層１０は、ペロブスカイト太陽電池２０の陰極に相当する。第１導電層１０を構成する材料は、例えば、透明導電性材料である。透明導電性材料としては、例えば、ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化スズ）、ＣｕＩ、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）、ＳｎＯ2、ＡＺＯ（アルミニウム亜鉛酸化物）、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）、ＧＺＯ（ガリウム亜鉛酸化物）、ＡＴＯ（アンチモンドープ酸化スズ）等の導電性透明材料、導電性透明ポリマー等が挙げられる。
　第１導電層１０の膜厚は、特に限定されず、所望の特性（例えば、電子の輸送性及び透明性）を発揮し得る膜厚であればよい。
　ペロブスカイト太陽電池２０が基板９上に直列接続又は並列接続した複数の太陽電池セルを有する場合、第１導電層１０は、複数の太陽電池セルが直列接続又は並列接続されるように分割されていてもよい。例えば、第１導電層１０は、図１に示したペロブスカイト太陽電池２０のように、分割することができる。第１導電層１０を分割する分割溝の幅は、電子輸送層２、光吸収層４及び正孔収集層３の合計厚さよりも十分大きくすることができる。
［電子輸送層］
　電子輸送層２は、光吸収層４において光励起により発生した電子を電極（第１導電層１０）に輸送する層である。電子輸送層２は、光吸収層４において光励起により発生した正孔が電子輸送層２へと移動することを抑制する正孔ブロック層としても機能する。
　電子輸送層２の材料は、光吸収層４で発生した電子を第１導電層１０へ移動させ易く、かつ、光吸収層４で発生した正孔が電子輸送層２へ移動しにくいエネルギーバンド（伝導帯及び価電子帯）を有する材料であることが好ましい。電子輸送層２の材料は、例えば酸化チタン、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、酸化アルミニウム、酸化ガリウムなどのＮ型無機酸化物、硫化スズ、硫化インジウム、硫化亜鉛等などのＮ型無機硫化物などが挙げられる。
　電子輸送層２は、例えば、図１、図２に示したペロブスカイト太陽電池２０のように、第１緻密質層８ａと第３多孔質層７とから構成されてもよい。また、第３多孔質層７を省略してもよい。
　電子輸送層２が第１緻密質層８ａを有することにより、光吸収層４と第１導電層１０とが接触することを抑制することができ、リーク電流が流れることを抑制することができる。第１緻密質層８ａの材料は、例えば酸化チタン、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、酸化アルミニウム、酸化ガリウムなどのＮ型無機酸化物、硫化スズ、硫化インジウム、硫化亜鉛等などのＮ型無機硫化物などが挙げられる。
　緻密質層は、層中に細孔をほとんど有さない又は少しの細孔を有する。また、これらの細孔のほとんどは独立しており繋がっていない。このため、緻密質層に液体を滴下しても液体はほとんど緻密質層に浸み込まない。例えば、緻密質層では、断面観察で層の面積に対して空隙率が３５％以下である。
　電子輸送層２が第１緻密質層８ａと第３多孔質層７との２層を含む場合、第１緻密質層８ａの膜厚としては、５ｎｍ以上２００ｎｍ以下が好ましく、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下がより好ましい。電子輸送層２が１層の第１緻密質層８ａである場合、第１緻密質層８ａの膜厚としては、２層を含む場合よりも厚く、２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下が好ましい。
　電子輸送層２が第３多孔質層７を有することにより、光吸収層４と電子輸送層２との接触面積を広くすることができ、光吸収層４の電子を効率よく電子輸送層２へと移動させることができる。第３多孔質層７はメソポーラス層であってもよい。第３多孔質層７の材料は例えば酸化チタン、酸化スズ、酸化アルミニウムなどのＮ型無機酸化物である。また、第３多孔質層７の細孔中には光吸収層４が設けられる。第３多孔質層７の膜厚としては、１００ｎｍ以上２００００ｎｍ以下が好ましく、２００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下がより好ましい。
　多孔質層は、層中に多数の細孔を有し、これらの細孔が繋がっている。このため、多孔質層（細孔が空洞であるもの）に液体（濡れ性がよいもの）を滴下すると、液体は多孔質層中に浸み込んでいく。例えば、多孔質では、断面観察で層の体積に対して空隙率が３５％以上である。
　電子輸送層２は、図３に示したペロブスカイト太陽電池２０のように、第１緻密質層８ａと第２緻密質層８ｂとから構成されてもよい。この場合、第１緻密質層８ａの材料は、第２緻密質層８ｂの材料と異なる材料とすることができる。例えば、第１緻密質層８ａの材料を酸化チタンとし、第２緻密質層８ｂの材料を酸化スズとすることができる。
［第１多孔質層］
　第１多孔質層５は電子輸送層２と正孔収集層３との間に配置される層である。第１多孔質層５は、多孔質絶縁体層であってもよく、メソポーラス絶縁体層であってもよい。
　第１多孔質層５を設けることにより、電子輸送層２と正孔収集層３とが接触することを防止することができ、リーク電流が流れることを抑制することができる。第１多孔質層５の膜厚としては、５００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下が好ましく、１０００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下がより好ましい。
　第１多孔質層５の材料は、絶縁体又は高抵抗半導体であり、例えば、酸化チタン、二酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素などの金属酸化物である。
　また、第１多孔質層５の細孔中には光吸収層４が設けられる。
［正孔収集層］
　正孔収集層３は、光吸収層４において光励起により発生した正孔を収集する層である。図１に示したメソスコピック型構造のペロブスカイト太陽電池では、正孔収集層３は、陽極としても機能する。また、図１のように、正孔収集層３は、分割溝で分割された隣接する太陽電池セルの第１導電層１０と電気的に接続してもよい。このことにより、太陽電池セルを直列接続することができる。また、図２、図３に示したようなプレナー型構造のペロブスカイト太陽電池のように、正孔収集層３と電気的に接続した第２導電層１１（陽極）を設けることができる。この場合、正孔収集層３は、光吸収層４において光励起により発生した正孔を第２導電層１１へと輸送する正孔輸送層となる。
　正孔収集層３は、光吸収層４において光励起により発生した電子が正孔収集層３へと移動することを抑制する電子ブロック層としても機能する。
　正孔収集層３の材料は、光吸収層４で発生した正孔を収集することができ、かつ、光吸収層４で発生した電子が正孔収集層３へと移動しにくいエネルギーバンド（伝導帯及び価電子帯）を有する材料であることが好ましい。正孔収集層３の材料は、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェンのポリスチレンスルホン酸付加物、カルボキシル基含有ポリチオフェン、フタロシアニン、ポルフィリン等のＰ型導電性高分子；酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化ニッケル、酸化銅、酸化スズなどのＰ型金属酸化物。硫化モリブデン、硫化タングステン、硫化銅、硫化スズ等などのＰ型金属硫化物；フルオロ基含有ホスホン酸、カルボニル基含有ホスホン酸、ＣｕＳＣＮ、ＣｕＩ等の銅化合物；表面修飾されていてもよいカーボンナノチューブ、グラフェン等のカーボン含有材料等である。
　図１に示したメソスコピック型構造のペロブスカイト太陽電池２０では、正孔収集層３は、第２多孔質層６から構成される。また、第２多孔質層６の細孔には、光吸収層４が設けられていてもよい。
　図２、図３に示したプレナー型構造のペロブスカイト太陽電池２０では、正孔収集層３は、緻密質層から構成されている。
［光吸収層］
　光吸収層４は、光励起により電子と正孔を発生させるペロブスカイト化合物と、ケイ素化合物とを含む層である。光吸収層４で発生した電子は電子輸送層２へと移動し、光吸収層４で発生した正孔は正孔収集層３へと移動し電荷が分離される。
　ペロブスカイト化合物は、一般式：ＡＢＸ3（式中、Ａは有機カチオン又は無機カチオンであり、Ｂは金属イオンであり、Ｘはハロゲンイオンである）で表される化合物（ペロブスカイト結晶構造を有する化合物）である。
　式中のＡは、例えば、メチルアンモニウムイオン（ＭＡ+、ＣＨ3ＮＨ3）、ホルムアミジウムイオン（ＦＡ+、ＣＨ（ＮＨ2）2）、およびグアニジウムイオン（ＧＡ+）などのアミノ基を有する有機カチオン、もしくはＣｓ+、Ｒｂ+、Ｃｕ+、Ｐｄ+、Ｐｔ+、Ａｇ+、Ａｕ+、Ｒｈ+、及びＲｕ+などの無機カチオンである。ペロブスカイト化合物は、これらのカチオンのうち少なくとも１つを含むことができる。
　式中のＢは、例えば、鉛イオン（Ｐｂ2+）および錫イオン（Ｓｎ2+）など１４族（ＩＶ－Ｂ族）の元素の金属イオンである。
　式中のＸは、例えば、ヨウ素イオン（Ｉ-）、臭素イオン（Ｂｒ-）、および塩素イオン（Ｃｌ-）などのハロゲン化物イオンである。ペロブスカイト化合物は、これらのハロゲン化物イオンのうち少なくとも１つを含むことができる。
　ペロブスカイト化合物は、例えば、ＣＨ3ＮＨ3ＰｂＩ3、ＦＡＳｎＩ3などである。ここでＦＡは、ＣＨ（ＮＨ2）2である。
　ケイ素化合物は、加水分解性基を有する有機ケイ素化合物、前記有機ケイ素化合物の加水分解物又は前記有機ケイ素化合物の加水分解縮合物である。
　有機ケイ素化合物は、例えば、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アミノ基、エポキシ基、メタクリル基、ハロゲン、ハロゲン化アルキル基、ビニル基、メルカプト基、ヒドロキシル基、シリル基のうち少なくとも１つと、加水分解性基とがケイ素原子に結合した化学構造を有することができる。これらの官能基は、ペロブスカイト化合物と化学的に結合していてもよい。また、複数の加水分解性基がケイ素原子に結合していてもよい。
　前記加水分解性基は、例えば、アルコキシ基、－ＯＣＯＣＨ3などである。加水分解性基は、光吸収層４を形成する際に第１、第２又は第３多孔質層の吸着水などにより加水分解されていてもよい。この場合、ケイ素化合物は、有機ケイ素化合物の加水分解物である。
　また、加水分解性基が加水分解することにより生成したヒドロキシル基は、第１、第２又は第３多孔質層の細孔壁のヒドロキシル基と脱水縮合反応をしていてもよい。この場合、ケイ素化合物は、有機ケイ素化合物の加水分解縮合物であり、第１、第２又は第３多孔質層の細孔壁と化学的に結合している。
　ケイ素化合物は、ペロブスカイト化合物の結晶中に存在してもよく、ペロブスカイト化合物の結晶粒界に存在してもよく、第１、第２又は第３多孔質層の細孔壁と、ペロブスカイト化合物の結晶との界面に存在してもよい。
　また、ケイ素化合物は、ペロブスカイト化合物と化学的に結合していてもよく、第１、第２又は第３多孔質層の細孔壁と化学的に結合していてもよい。
　光吸収層４が有機ケイ素化合物の加水分解物を含む場合、加水分解性基をもつ有機ケイ素化合物が多孔質中の水分を消費すると考えられる。したがって、ペロブスカイト化合物の生成に不利な水分量の低下によりペロブスカイト化合物の結晶性は向上することが考えられる。この結晶性の向上により、電荷分離性が向上し、太陽電池の出力特性の向上に寄与することが考えられる。
　光吸収層４が有機ケイ素化合物の加水分解縮合物を含む場合、多孔質表面で有機ケイ素化合物が反応を起こしているため、多孔質層表面の表面状態が変化していると考えられる。したがってペロブスカイト化合物前駆体溶液に対する濡れ性に変化が生じ、よりペロブスカイト化合物前駆体溶液が浸透しやすくなると考えられる。また、シランカップリング剤を用いた場合においては、ペロブスカイト化合物と無機多孔質層が結合することが考えられるため、その点においても浸透性に有利に働くと推察される。
　図１、２のペロブスカイト太陽電池２０のように、電子輸送層２が第３多孔質層７を有する場合、光吸収層４は第３多孔質層７の細孔中に設けられる。光吸収層４がケイ素化合物を含むことにより、第３多孔質層７中に光吸収層４が形成されていない領域が形成されることを抑制することができる、また、光吸収層４と第３多孔質層７の細孔壁との結合性及び密着性を向上させることができる、また、加水分解性基の加水分解により第３多孔質層７中の水分が消費されるため、ペロブスカイト化合物の結晶性を向上させることができる。このため、光吸収層４の電子が第３多孔質層７の細孔壁へと移動しやすくなり電荷分離性が向上し、ペロブスカイト太陽電池２０の出力特性が向上すると考えられる。また、光吸収層４の正孔が正孔収集層３のほうへ移動しやすくなると考えられる。
　図１のペロブスカイト太陽電池２０のように、電子輸送層２と正孔収集層３との間に第１多孔質層５を設ける場合、光吸収層４は第１多孔質層５の細孔中に設けられる。光吸収層４がケイ素化合物を含むことにより、第１多孔質層５中に光吸収層４が形成されていない領域が形成されることを抑制することができる、また、光吸収層４と第１多孔質層５の細孔壁との結合性及び密着性を向上させることができる、また、加水分解性基の加水分解により第１多孔質層５中の水分が消費されるため、ペロブスカイト化合物の結晶性を向上させることができる。このため、光吸収層４の電子が電子輸送層２のほうへ移動しやすくなり、光吸収層４の正孔が正孔収集層３のほうへ移動しやすくなると考えられる。この結果、電荷分離性が向上しペロブスカイト太陽電池２０の出力特性が向上すると考えられる。
　図１のペロブスカイト太陽電池２０のように、正孔収集層３が第２多孔質層６を有する場合、光吸収層４は第３多孔質層７の細孔中に設けられる。光吸収層４がケイ素化合物を含むことにより、第２多孔質層６中に光吸収層４が形成されていない領域が形成されることを抑制することができる、また、光吸収層４と第２多孔質層６の細孔壁との結合性及び密着性を向上させることができる、また、加水分解性基の加水分解により第２多孔質層６中の水分が消費されるため、ペロブスカイト化合物の結晶性を向上させることができる。このため、光吸収層４の正孔が第２多孔質層６の細孔壁へと移動しやすくなり、ペロブスカイト太陽電池２０の出力特性が向上すると考えられる。また、光吸収層４の電子が電子輸送層２のほうへ移動しやすくなり電荷分離性が向上すると考えられる。
　光吸収層４に含まれるペロブスカイト化合物がＰｂイオンを含む化合物である場合、光吸収層４は、エネルギー分散型Ｘ線分析におけるＰｂ元素のピーク強度Ａに対するＳｉ元素のピーク強度Ｂの比率（Ｂ／Ａ）が８／１０より大きくなるように設けることができる。このような光吸収層４は十分な量のケイ素化合物を含んでおり、ペロブスカイト太陽電池２０が優れた出力特性を有することができる。
　図４は、図１に示したようなメソスコピック型構造のペロブスカイト太陽電池２０における光吸収層４の製造方法の説明図である。図５は、図２に示したようなプレナー型構造のペロブスカイト太陽電池２０における光吸収層４の製造方法の説明図である。図６は、図３に示したようなプレナー型構造のペロブスカイト太陽電池２０における光吸収層４の製造方法の説明図である。
　光吸収層４は、ペロブスカイト化合物（ＡＢＸ3）の前駆体を含む溶液１２を塗布し乾燥させることにより形成されてもよく（一段階法）、化合物（ＢＸ2）を含有する溶液と化合物（ＡＸ）を含有する溶液とを塗布し乾燥させることにより形成されてもよい（二段階法）。ここでは、一段階法を用いて光吸収層４を形成する方法を説明する。
　ペロブスカイト化合物（ＡＢＸ3）の前駆体及び有機ケイ素化合物を含む溶液１２は、ＡＸ溶液とＢＸ2溶液を混合して撹拌し、その後この溶液に有機ケイ素化合物を加えて攪拌することによって調製することができる。溶剤には、ガンマブチルラクトン（ＧＢＬ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）などを用いることができる。また、溶剤には、水を添加していない溶剤を用いることができる。このことにより、溶液１２中において有機ケイ素化合物が加水分解することを抑制することができる。
　図１に示したようなメソスコピック型構造のペロブスカイト太陽電池２０の光吸収層４を形成する場合、図４に示したように、第３多孔質層７、第１多孔質層５及び第２多孔質層６の積層体の上に溶液１２を塗布する（例えば、滴下）。溶液１２は、第３多孔質層７、第１多孔質層５及び第２多孔質層６に速やかに浸透しこれらの層の細孔を満たす。溶液１２は有機ケイ素化合物を含むため、第３多孔質層７、第１多孔質層５及び第２多孔質層６の細孔壁に対する溶液１２の濡れ性が向上している。このため、第３多孔質層７、第１多孔質層５及び第２多孔質層６に細孔が溶液１２で満たされていない領域が残ることを抑制することができる。その後、第３多孔質層７、第１多孔質層５及び第２多孔質層６などを焼成することにより、溶液１２の溶剤が蒸発し、第３多孔質層７、第１多孔質層５及び第２多孔質層６の細孔壁上に、ペロブスカイト化合物（ＡＢＸ3）とケイ素化合物とを含む光吸収層４が形成される。第３多孔質層７、第１多孔質層５及び第２多孔質層６の全体の細孔中に光吸収層４が形成されるため、電荷分離性が向上しかつ内部抵抗が低下すると考えられる。このため、ペロブスカイト太陽電池２０の太陽電池特性が向上すると考えられる。
　溶液１２の濡れ性が向上する理由としては、有機ケイ素化合物が細孔内の吸着水により加水分解するためと考えられる。
　有機ケイ素化合物を含まないペロブスカイト化合物前駆体溶液を第３多孔質層７、第１多孔質層５及び第２多孔質層６の積層体の上に塗布した場合、細孔壁に対する溶液の濡れ性・浸透性が悪いため、浸透している箇所とそうでない箇所が発生する。このため、第３多孔質層７、第１多孔質層５及び第２多孔質層６の積層体中に、光吸収層が形成されている領域と光吸収層が形成されていない領域が生じる。また、光吸収層と第１、第２又は第３多孔質層の細孔壁との界面にボイドが生じる。このため、電荷分離性が低下しかつ内部抵抗が増大すると考えられる。このため、ペロブスカイト太陽電池の太陽電池特性が低下すると考えられる。
　図２に示したようなプレナー型構造のペロブスカイト太陽電池２０の光吸収層４を形成する場合、図５に示したように、第３多孔質層７上に溶液１２を塗布する（例えば、スピンコート法による塗布）。溶液１２は、第３多孔質層７に速やかに浸透しこれらの層の細孔を満たす。また、第３多孔質層７上に溶液１２の塗布層が形成される。溶液１２は有機ケイ素化合物を含むため、第３多孔質層７の細孔壁及び第３多孔質層７の上面に対する溶液１２の濡れ性が向上している。このため、第３多孔質層７中に細孔が溶液１２で満たされていない領域が残ることを抑制することができる。また、第３多孔質層７上に濡れ広がった塗布層を形成することができる。その後、第３多孔質層７、塗布層などを焼成することにより、溶液１２の溶剤が蒸発し、第３多孔質層７の細孔壁上及び第３多孔質層７上に、ペロブスカイト化合物（ＡＢＸ3）とケイ素化合物とを含む光吸収層４が形成される。第３多孔質層７の全体及び第３多孔質層７上に光吸収層４が形成されるため、電荷分離性が向上しかつ内部抵抗が低下すると考えられる。このため、ペロブスカイト太陽電池２０の太陽電池特性が向上すると考えられる。
　有機ケイ素化合物を含まないペロブスカイト化合物（ＡＢＸ3）前駆体溶液を第３多孔質層７上に塗布した場合、第３多孔質層の表面および細孔壁に対する溶液の濡れ性・浸透性が悪いため、浸透している箇所とそうでない箇所が発生する。また、第３多孔質層７上の塗布層の厚さにむらが生じる。このため、第３多孔質層７中に、光吸収層が形成されている領域と光吸収層が形成されていない領域が生じる。また、光吸収層と第３多孔質層７の細孔壁との界面にボイドが生じる。また、第３多孔質層７上の光吸収層の厚さにむらが生じる。このため、電荷分離性が低下しかつ内部抵抗が増大すると考えられる。このため、ペロブスカイト太陽電池の太陽電池特性が低下すると考えられる。
　図３に示したようなプレナー型構造のペロブスカイト太陽電池２０の光吸収層４を形成する場合、図６に示したように、第２緻密質層８ｂ上に溶液１２を塗布する。このことにより第２緻密質層８ｂ上に溶液１２の塗布層が形成される。溶液１２は有機ケイ素化合物を含むため、第２緻密質層８ｂの上面に対する溶液１２の濡れ性が向上している。このため、第２緻密質層８ｂ上に濡れ広がった塗布層を形成することができる。その後、第２緻密質層８ｂ、塗布層などを焼成することにより、溶液１２の溶剤が蒸発し、第２緻密質層８ｂ上に、ペロブスカイト化合物（ＡＢＸ3）とケイ素化合物とを含む光吸収層４が形成される。第２緻密質層８ｂ上に厚さにむらのない光吸収層４が形成されかつ光吸収層４が第２緻密質層８ｂに強固に結びつくため、電荷分離性が向上しかつ内部抵抗が低下すると考えられる。このため、ペロブスカイト太陽電池２０の太陽電池特性が向上すると考えられる。
　有機ケイ素化合物を含まないペロブスカイト化合物前駆体溶液を第２緻密質層８ｂ上に塗布した場合、第２緻密質層８ｂの表面に対する溶液の濡れ性が悪いため、第２緻密質層８ｂ上の塗布層の厚さにむらが生じる。このため、第２緻密質層８ｂ上の光吸収層の厚さにむらが生じる。また、第２緻密質層８ｂと光吸収層との界面にボイドが生じる場合がある。これらのことから、電荷分離性が低下しかつ内部抵抗が増大すると考えられる。このため、ペロブスカイト太陽電池の太陽電池特性が低下すると考えられる。
［第２導電層］
　第２導電層１１は、正孔収集層３上に設けることができる。図１に示したようなメソスコピック型構造のペロブスカイト太陽電池２０では、第２導電層１１を設けてもよく、設けなくてもよい。第２導電層１１は、ペロブスカイト太陽電池２０の光起電力を取り出すための電極として機能する。第２導電層１１は、ペロブスカイト太陽電池２０の陽極に相当する。
　第２導電層１１の材料は、例えば、ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化スズ）、金、銀、チタン、ナトリウム、ナトリウム－カリウム合金、リチウム、マグネシウム、アルミニウム、マグネシウム－銀混合物、マグネシウム－インジウム混合物、アルミニウム－リチウム合金、Ａｌ／Ａｌ2Ｏ3混合物、Ａｌ／ＬｉＦ混合物、金等の金属またはカーボンなどの有機電極材料である。
ペロブスカイト太陽電池の作製
　光吸収層がケイ素化合物を含んでいないメソスコピック型構造のペロブスカイト太陽電池（Normal太陽電池という）と、５ｗｔ％のトリエトキシエチルシランを含むペロブスカイト化合物前駆体溶液を用いて光吸収層を形成したメソスコピック型構造のペロブスカイト太陽電池（５ｗｔ％Silane太陽電池）と、１０ｗｔ％のトリエトキシエチルシランを含むペロブスカイト化合物前駆体溶液を用いて光吸収層を形成したメソスコピック型構造のペロブスカイト太陽電池（１０ｗｔ％Silane太陽電池）と、１５ｗｔ％のトリエトキシエチルシランを含むペロブスカイト化合物前駆体溶液を用いて光吸収層を形成したメソスコピック型構造のペロブスカイト太陽電池（１５ｗｔ％Silane太陽電池）と、を作製した。これらの太陽電池は、図１に示したようなメソスコピック型構造のペロブスカイト太陽電池のような構成を有している。
　ヨウ化メチルアミン（１．１４Ｍ）、ヨウ化鉛（１．２Ｍ）、5-アミノ吉草酸よう化水素酸塩（０．０６M）、γ-ブチロラクトン（溶剤）を混合し攪拌することによりペロブスカイト化合物前駆体溶液を調製した。Normal太陽電池の光吸収層の形成には、このペロブスカイト化合物前駆体溶液を用いた。また、このペロブスカイト化合物前駆体溶液に対して５ｗｔ％、１０ｗｔ％又は１５ｗｔ％のトリエトキシエチルシランを加え攪拌することにより、５ｗｔ％Silane太陽電池用のペロブスカイト化合物前駆体溶液、１０ｗｔ％Silane太陽電池用のペロブスカイト化合物前駆体溶液及び１５ｗｔ％Silane太陽電池用のペロブスカイト化合物前駆体溶液を調製した。
　基板９及び第１導電層１０には、フッ素ドープ酸化スズ膜を有するガラス基板を用いた。まず、スプレー熱分解法を用いてフッ素ドープ酸化スズ膜上に酸化チタン緻密質層（第１緻密質層８ａ）を形成した。次に、酸化チタンのペーストを酸化チタン緻密質層上に塗布し乾燥させることにより酸化チタン多孔質層（第３多孔質層７）を形成した。次に、二酸化ジルコニウムのペーストを酸化チタン多孔質層上に塗布し乾燥させることにより二酸化ジルコニウム多孔質層（第１多孔質層５）を形成した。次に、カーボンペーストを二酸化ジルコニウム多孔質層上に塗布し乾燥させることによりカーボン多孔質層（第２多孔質層６）を形成した。
　次に、カーボン多孔質層上に、Normal太陽電池用のペロブスカイト化合物前駆体溶液、５ｗｔ％Silane太陽電池用のペロブスカイト化合物前駆体溶液、１０ｗｔ％Silane太陽電池用のペロブスカイト化合物前駆体溶液又は１５ｗｔ％Silane太陽電池用のペロブスカイト化合物前駆体溶液を滴下し、カーボン多孔質層、二酸化ジルコニウム多孔質層及び酸化チタン多孔質層にペロブスカイト化合物前駆体溶液を浸透させた。その後、焼成を行いペロブスカイト化合物前駆体溶液を蒸発させることにより、カーボン多孔質層、二酸化ジルコニウム多孔質層及び酸化チタン多孔質層の細孔中に光吸収層を形成した。
　このようにして、Normal太陽電池、５ｗｔ％Silane太陽電池、１０ｗｔ％Silane太陽電池及び１５ｗｔ％Silane太陽電池を作製した。また、各太陽電池は同じものを複数作製している。
電流－電圧特性の測定
　Normal太陽電池、５ｗｔ％Silane太陽電池、１０ｗｔ％Silane太陽電池及び１５ｗｔ％Silane太陽電池の電流－電圧特性の測定を行った。
　測定結果を図７、図８に示す。図７は各太陽電池の短絡電流密度（Ｊｓｃ）を示したグラフであり、図８は各太陽電池のエネルギー変換効率（ＰＣＥ）を示したグラフである。
　これらの測定結果から、１０ｗｔ％Silane太陽電池及び１５ｗｔ％Silane太陽電池の短絡電流密度及びエネルギー変換効率は、Normal太陽電池に比べ高くなることがわかった。
拡散反射率測定
　Normal太陽電池及び１５ｗｔ％Silane太陽電池の拡散反射率の測定を行った。測定結果を図９に示す。１５ｗｔ％Silane太陽電池はNormal太陽電池に比べ反射率が低い傾向にあり、１５ｗｔ％Silane太陽電池では光吸収層が第１、第２及び第３多孔質層の全体に形成されていると考えられる。
　なお、光吸収層が第１、第２及び第３多孔質層の全体の細孔中に形成されていれば、第１、第２及び第３多孔質層由来の拡散反射は理論上発生しないと考えられる。また、光吸収層が第１、第２及び第３多孔質層の全体の細孔中に形成されていなければ、第１、第２及び第３多孔質層由来の拡散反射が発生すると考えられる。
ＳＥＭ観察
　Normal太陽電池及び１５ｗｔ％Silane太陽電池のＳＥＭ観察を行った。
　図１０は、Normal太陽電池のＳＥＭ写真である。このＳＥＭ写真からNormal太陽電池の多孔質層には光吸収層が形成されていない領域があることが確認された。
　図１１は、１５ｗｔ％Silane太陽電池のＳＥＭ写真である。このＳＥＭ写真から１５ｗｔ％Silane太陽電池の多孔質層には光吸収層が形成されていない領域がほとんどないことが確認された。
元素分析
　Normal太陽電池の二酸化ジルコニウム多孔質層の細孔中の光吸収層および１５ｗｔ％Silane太陽電池の二酸化ジルコニウム多孔質層の細孔中の光吸収層についてエネルギー分散型Ｘ線分析を行った。分析結果を表１、表２に示す。これらの結果から、エネルギー分散型Ｘ線分析における元素のピーク強度がＰｂ１０に対してＳｉが８以上となるように光吸収層を形成することにより、太陽電池の性能向上が見込めることがわかった。
　２：電子輸送層　　３：正孔収集層　　４：光吸収層　　５：第１多孔質層　　６：第２多孔質層　　７：第３多孔質層　　８ａ：第１緻密質層　　８ｂ：第２緻密質層　　９：基板　　１０：第１導電層　　１１：第２導電層　　１２：ペロブスカイト化合物の前駆体及び有機ケイ素化合物を含む溶液　　２０：ペロブスカイト太陽電池

Claims (9)

  1. 　電子輸送層と、正孔収集層と、前記電子輸送層と前記正孔収集層との間に配置された光吸収層とを備え、
    前記光吸収層は、ペロブスカイト化合物と、ケイ素化合物とを含み、
    前記ペロブスカイト化合物は、一般式：ＡＢＸ3（式中、Ａは有機カチオン又は無機カチオンであり、Ｂは金属イオンであり、Ｘはハロゲンイオンである）で表される化合物であり、
    前記ケイ素化合物は、加水分解性基を有する有機ケイ素化合物の加水分解物又は前記有機ケイ素化合物の加水分解縮合物であることを特徴とするペロブスカイト太陽電池。
  2. 　前記電子輸送層と前記正孔収集層との間に設けられた第１多孔質層をさらに備え、
    前記光吸収層は、第１多孔質層の細孔中に配置された請求項１に記載のペロブスカイト太陽電池。
  3. 　第１多孔質層は、酸化チタン、二酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素のうち少なくとも1つを含む請求項２に記載のペロブスカイト太陽電池。
  4. 　前記正孔収集層は、第２多孔質層を含み、
    前記光吸収層は、第２多孔質層の細孔中に配置された請求項１に記載のペロブスカイト太陽電池。
  5. 　前記電子輸送層は、緻密質層および第３多孔質層を有し、
    前記光吸収層は、第３多孔質層の細孔中に配置された請求項１に記載のペロブスカイト太陽電池。
  6. 　前記有機ケイ素化合物は、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アミノ基、エポキシ基、メタクリル基、ハロゲン、ハロゲン化アルキル基、ビニル基、メルカプト基、ヒドロキシル基、シリル基のうち少なくとも１つを含み、
    前記加水分解性基は、アルコキシ基又は－ＯＣＯＣＨ3である請求項１に記載のペロブスカイト太陽電池。
  7. 　前記ペロブスカイト化合物は、Ｐｂイオンを含み、
    前記光吸収層は、エネルギー分散型Ｘ線分析におけるＰｂ元素のピーク強度Ａに対するＳｉ元素のピーク強度Ｂの比率（Ｂ／Ａ）が８／１０より大きくなるように設けられた請求項１～６のいずれか１つに記載のペロブスカイト太陽電池。
  8. 　電子輸送層と、正孔収集層と、前記電子輸送層と前記正孔収集層との間に配置された光吸収層とを備え、
    前記光吸収層は、加水分解性基を有する有機ケイ素化合物と、ペロブスカイト化合物の前駆体とを含む溶液を塗布し乾燥させることにより形成され、
    前記ペロブスカイト化合物は、一般式：ＡＢＸ3（式中、Ａは有機カチオン又は無機カチオンであり、Ｂは金属イオンであり、Ｘはハロゲンイオンである）で表される化合物であることを特徴とするペロブスカイト太陽電池。
  9. 　加水分解性基を有する有機ケイ素化合物と、ペロブスカイト化合物の前駆体とを含む溶液を塗布し乾燥させるステップを含み、
    前記ペロブスカイト化合物は、一般式：ＡＢＸ3（式中、Ａは有機カチオン又は無機カチオンであり、Ｂは金属イオンであり、Ｘはハロゲンイオンである）で表される化合物であることを特徴とするペロブスカイト太陽電池の製造方法。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015141541A1 (ja) * 2014-03-19 2015-09-24 国立大学法人東京大学 光電変換用正極、正極形成用スラリー及びこれらの製造方法
JP2016009737A (ja) * 2014-06-24 2016-01-18 株式会社リコー ペロブスカイト型太陽電池の製造方法
JP2016523453A (ja) * 2013-07-16 2016-08-08 ▲華▼中科技大学Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ペロブスカイト型光吸収材料に基づくメゾスコピック太陽電池及びその製造方法
CN105870328A (zh) * 2016-04-08 2016-08-17 天津市职业大学 一种稳定的钙钛矿太阳电池光吸收层的制备方法
JP2019024035A (ja) * 2017-07-24 2019-02-14 シャープ株式会社 光電変換素子の製造方法
CN112126425A (zh) * 2020-09-23 2020-12-25 昆山协鑫光电材料有限公司 钙钛矿薄膜及其制作方法和应用
JP2022123708A (ja) * 2021-02-12 2022-08-24 シチズン時計株式会社 光電変換素子、光電変換素子の製造方法、太陽電池および携帯用機器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016523453A (ja) * 2013-07-16 2016-08-08 ▲華▼中科技大学Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ペロブスカイト型光吸収材料に基づくメゾスコピック太陽電池及びその製造方法
WO2015141541A1 (ja) * 2014-03-19 2015-09-24 国立大学法人東京大学 光電変換用正極、正極形成用スラリー及びこれらの製造方法
JP2016009737A (ja) * 2014-06-24 2016-01-18 株式会社リコー ペロブスカイト型太陽電池の製造方法
CN105870328A (zh) * 2016-04-08 2016-08-17 天津市职业大学 一种稳定的钙钛矿太阳电池光吸收层的制备方法
JP2019024035A (ja) * 2017-07-24 2019-02-14 シャープ株式会社 光電変換素子の製造方法
CN112126425A (zh) * 2020-09-23 2020-12-25 昆山协鑫光电材料有限公司 钙钛矿薄膜及其制作方法和应用
JP2022123708A (ja) * 2021-02-12 2022-08-24 シチズン時計株式会社 光電変換素子、光電変換素子の製造方法、太陽電池および携帯用機器

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LI HUAN; LI CONG; YIN TONG; YU QIUHONG; JIN SHENGLI; HE HAIYAN; SHEN QU; HUANG MIANJI; ZHONG PENG; CUI NUANYANG; SHOU CHUNHUI: "Undercoordinated Pb2+ defects passivation via tetramethoxysilane-modified for efficient and stable perovskite solar cells", ORGANIC ELECTRONICS, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 99, 28 September 2021 (2021-09-28), AMSTERDAM, NL, XP086832949, ISSN: 1566-1199, DOI: 10.1016/j.orgel.2021.106332 *
LU HONGLIN; ZHUANG JIA; MA ZHU; DENG YAPING; WANG QINTAO; GUO ZHONGLI; ZHAO SHUANGSHUANG; LI HAIMIN: "γ-MPTS-SAM modified meso-TiO2surface to enhance performance in perovskite solar cell", MATERIALS SCIENCE IN SEMICONDUCTOR PROCESSING., ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS B.V., BARKING., UK, vol. 97, 1 January 1900 (1900-01-01), UK , pages 21 - 28, XP085647391, ISSN: 1369-8001, DOI: 10.1016/j.mssp.2019.02.018 *
ZHENG RONGHONG; ZHAO SHUANGSHUANG; ZHANG HUA; LI HAOYUE; ZHUANG JIA; LIU XINGCHONG; LI HAIMIN; WANG HANYU: "Defect passivation grain boundaries using 3-aminopropyltrimethoxysilane for highly efficient and stable perovskite solar cells", SOLAR ENERGY, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 224, 18 June 2021 (2021-06-18), AMSTERDAM, NL, pages 472 - 479, XP086717392, ISSN: 0038-092X, DOI: 10.1016/j.solener.2021.06.001 *

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