太阳能电池制造技术

本发明专利技术的目的在于提供光电转换效率优异、密封时的劣化(初期劣化)少、耐久性优异的太阳能电池。本发明专利技术的太阳能电池中，具有电极、对向电极、和在所述电极与所述对向电极之间配置的光电转换层的层叠体被覆盖在所述对向电极上的无机层密封，所述光电转换层包含通式R‑M‑X

Solar cell

An object of the present invention is to provide a solar cell having excellent photoelectric conversion efficiency, deterioration in sealing (early deterioration), and excellent durability. The solar cell of the present invention, with electrode, counter electrode, and the electrode and the laminate on the photoelectric conversion layer between the electrode configuration to be covered in the seal to the inorganic layer on the electrode, the photoelectric conversion layer contains the formula R M X

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】太阳能电池
本专利技术涉及光电转换效率优异、密封时的劣化(初期劣化)少、耐久性优异的太阳能电池。
技术介绍
自以往以来，一直在开发具备在对向的电极间配置了N型半导体层和P型半导体层的层叠体的光电转换元件。这样的光电转换元件中，通过光激发而生成光载流子，电子在N型半导体移动，空穴在P型半导体移动，从而产生电场。现在，实用化的光电转换元件多为使用硅等无机半导体制造的无机太阳能电池。然而，无机太阳能电池在制造上花费成本而且难以大型化，利用范围受限，因此使用有机半导体代替无机半导体制造的有机太阳能电池受到关注。有机太阳能电池中，大部分情况下使用富勒烯。已知富勒烯主要作为N型半导体起作用。例如，专利文献1中，记载了使用成为P型半导体的有机化合物和富勒烯类而形成的半导体异质结膜。然而，已知在使用富勒烯制造的有机太阳能电池中，其劣化的原因是富勒烯(例如，参照非专利文献1)，而需要选择比富勒烯耐久性高的材料。另一方面，在有机太阳能电池中，一般将在对向的电极间配置了N型半导体层和P型半导体层的层叠体使用密封材料等密封树脂进行密封(例如，参照非专利文献2)。然而，在使用密封材料等密封树脂进行密封的有机太阳能电池中，水分通过密封树脂中而浸透到内部，将N型半导体层、P型半导体层等分解，因此问题是有机太阳能电池的耐久性不充分。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2006-344794号公报非专利文献非专利文献1：Reeseetal.，Adv.Funct.Mater.，20，3476-3483(2010)非专利文献2：Proc.ofSPIEVol.741674160K-1专利技术内容专利技术要解决的问题本专利技术的目的在于，提供光电转换效率优异、密封时的劣化(初期劣化)少、耐久性优异的太阳能电池。用于解决问题的手段本专利技术为一种太阳能电池，其具有层叠体和无机层，所述层叠体具有电极、对向电极、和在上述电极与上述对向电极之间配置的光电转换层，所述无机层覆盖在上述对向电极上并将上述层叠体密封，上述光电转换层包含通式R-M-X3(其中，R为有机分子，M为金属原子，X为卤原子或硫族原子。)所表示的有机无机钙钛矿化合物，上述无机层包含金属氧化物、金属氮化物或金属氮氧化物。以下，对本专利技术进行详述。本专利技术人发现，通过将具有电极、对向电极、和在上述电极与上述对向电极之间配置的光电转换层的层叠体用覆盖在上述对向电极上的无机层密封，从而能够提高太阳能电池的耐久性。认为这是由于，通过用无机层进行密封，从而该无机层具有水蒸气阻隔性，与用密封树脂进行密封的情况相比能够抑制水分浸透到内部。用无机层进行密封时，为了形成致密的层，例如，优选利用溅射法等。然而，在光电转换层中包含例如富勒烯等有机半导体的情况下，对于溅射法等而言，密封时使有机半导体劣化，产生光电转换效率降低的问题(初期劣化)。与此相对，本专利技术人发现，在使用特定的有机无机钙钛矿化合物作为光电转换层的情况下，通过溅射法等形成致密的无机层的情况下，也基本不发生初期劣化。另外，具有使用有机无机钙钛矿化合物的光电转换层的太阳能电池在光电转换效率的方面也优异。本专利技术人等发现，通过使用特定的有机无机钙钛矿化合物作为光电转换层，将包含该光电转换层的层叠体用包含金属氧化物、金属氮化物或金属氮氧化物的无机层密封，从而光电转换效率优异，能够抑制密封时的劣化(初期劣化)，并且提高太阳能电池的耐久性，以至于完成本专利技术。本专利技术的太阳能电池具有层叠体和无机层，所述层叠体具有电极、对向电极、和在上述电极与上述对向电极之间配置的光电转换层，所述无机层覆盖在上述对向电极上并将上述层叠体密封。需要说明的是，本说明书中，层不仅是指具有明确的边界的层，还意指具有含有元素缓缓变化的浓度梯度的层。需要说明的是，层的元素分析可以通过例如以下方式进行：进行太阳能电池的截面的FE-TEM/EDS射线分析测定，确认特定元素的元素分布等。另外，本说明书中，层不仅是指平坦的薄膜状的层，还意指能够与其它层一起形成复杂地交错的结构的层。上述电极和上述对向电极的材料没有特别限定，可以使用以往公知的材料。需要说明的是，上述对向电极多为被图案化的电极。上述对向电极为被图案化的电极的情况下，上述无机层还覆盖在上述光电转换层上将上述层叠体密封。作为上述电极和上述对向电极的材料，可以举出例如：FTO(氟掺杂氧化锡)、钠、钠-钾合金、锂、镁、铝、镁-银混合物、镁-铟混合物、铝-锂合金、Al/Al2O3混合物、Al/LiF混合物、金等金属、CuI、ITO(铟锡氧化物)、SnO2、AZO(铝锌氧化物)、IZO(铟锌氧化物)、GZO(镓锌氧化物)等导电性透明材料、导电性透明聚合物等。这些材料可以单独使用，也可以并用2种以上。另外，上述电极和上述对向电极分别可以成为阴极，也可以成为阳极。上述光电转换层包含通式R-M-X3(其中，R为有机分子，M为金属原子，X为卤原子或硫族原子。)所表示的有机无机钙钛矿化合物。通过在上述光电转换层中使用上述有机无机钙钛矿化合物，能够提高光电转换效率，并且能够抑制密封时的劣化(初期劣化)，并且提高太阳能电池的耐久性。上述R为有机分子，优选由C1NmHn(l、m、n均为正整数)表示。上述R具体来说可以举出例如：甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺、己胺、二甲胺、二乙胺、二丙胺、二丁胺、二戊胺、二己胺、三甲胺、三乙胺、三丙胺、三丁胺、三戊胺、三己胺、甲乙胺、甲丙胺、甲丁胺、甲戊胺、甲己胺、乙丙胺、乙丁胺、胍、甲脒、咪唑、唑、吡咯、氮丙啶(aziridine)、吖丙因(azirine)、吖丁啶(azetidine)、氮杂环丁二烯(azete)、唑、咪唑啉、咔唑和它们的离子(例如，甲基铵(CH3NH3)等)、和苯乙基铵等。其中，优选甲胺、甲脒、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺、己胺和它们的离子、以及苯乙基铵，更优选甲胺、甲脒、乙胺、丙胺和它们的离子。上述M为金属原子，可以举出例如：铅、锡、锌、钛、锑、铋、镍、铁、钴、银、铜、镓、锗、镁、钙、铟、铝、锰、铬、钼、铕等。这些金属原子可以单独使用，也可以并用2种以上。上述X为卤原子或硫族原子，可以举出例如：氯、溴、碘、硫、硒等。这些卤原子或硫族原子可以单独使用，也可以并用2种以上。其中，通过在结构中含有卤素，上述有机无机钙钛矿化合物可溶于有机溶剂，能够应用于廉价的印刷法等，因此优选卤原子。进而，上述有机无机钙钛矿化合物的能量带隙变窄，因此更优选碘。上述有机无机钙钛矿化合物优选具有在体心配置有金属原子M、在各顶点配置有有机分子R、在面心配置有卤原子或硫族原子X的立方晶系的结构。图1是表示在体心配置有金属原子M、在各顶点配置有有机分子R、在面心配置有卤原子或硫族原子X的立方晶系的结构的、有机无机钙钛矿化合物的晶体结构的一例的示意图。详细内容并不明确，但推测通过具有上述结构，结晶晶格内的八面体的方向能够容易地改变，因此上述有机无机钙钛矿化合物中的电子的迁移率变高，太阳能电池的光电转换效率提高。上述有机无机钙钛矿化合物优选为结晶性半导体。结晶性半导体是指，测定X射线散射强度分布，能够检测出散射峰的半导体。通过上述有机无机钙钛矿化合物为结晶性半导体，上述有机无机钙钛矿化合物中的电子的迁移率变高，太阳能电池的光电转换效率提高。另外，作为结晶化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池，其特征在于，具有层叠体和无机层，所述层叠体具有电极、对向电极、和在所述电极与所述对向电极之间配置的光电转换层，所述无机层覆盖在所述对向电极上并将所述层叠体密封，所述光电转换层包含通式R‑M‑X

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.14 JP 2014-2101861.一种太阳能电池，其特征在于，具有层叠体和无机层，所述层叠体具有电极、对向电极、和在所述电极与所述对向电极之间配置的光电转换层，所述无机层覆盖在所述对向电极上并将所述层叠体密封，所述光电转换层包含通式R-M-X3所表示的有机无机钙钛矿化合物，其中，R为有机分子，M为金属原子，X为卤原子或硫族原子，所述无机层包含金属氧化物、金属氮化物或金属氮氧化物。2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，无机层为Si、Al、Zn或Sn的氧化物、氮化物或氮氧化物。3.根据权利要求1所述的太阳能电池，...

【专利技术属性】
技术研发人员：早川明伸，浅野元彦，宇野智仁，堀木麻由美，福本雄一郎，榑林哲也，小原峻士，
申请(专利权)人：积水化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP