本发明专利技术提供能够提高钙钛矿型太阳能电池的转换效率的光吸收材料和太阳能电池。光吸收材料含有钙钛矿型化合物，该钙钛矿型化合物用组成式CH3NH3PbI3表示，具有钙钛矿型结构，而且在采用2维NMR的1H‑14N的HMQC法测得的固体1H‑NMR谱中，25℃下的6.2ppm的峰值强度为6.4ppm的峰值强度的15％以上。
Optical absorption material and perovskite solar cell using the optical absorption material
The invention provides a light absorption material and a solar cell capable of improving the conversion efficiency of a perovskite type solar cell. The optical absorption materials contain perovskite-type compounds. The perovskite-type compounds have perovskite-type structures expressed in the formula CH3NH3PbI3. The peak strength of 6.2 ppm at 25 C is more than 15% of the peak strength of 6.4 ppm in the 1H_ NMR spectra of solids measured by HMQC with 2-D NMR.
【技术实现步骤摘要】
光吸收材料以及使用该光吸收材料的钙钛矿型太阳能电池
本专利技术涉及光吸收材料以及使用该光吸收材料的钙钛矿型太阳能电池。
技术介绍
近年来，进行了将用组成式AMX3(A为1价阳离子，M为2价阳离子，X为卤素阴离子)表示的钙钛矿型晶体及其类似结构体(以下称之为“钙钛矿型化合物”)用作光吸收材料的钙钛矿型太阳能电池的研究开发。非专利文献1公开了将以CH3NH3PbI3(以下有时省略为“MAPbI3”)表示的钙钛矿型化合物用作钙钛矿型太阳能电池的光吸收材料。现有技术文献非专利文献非专利文献1：Jeong-HyeokIm等4名，NatureNanotechnology(美国)，2014年11月，第9卷，p.927-932
技术实现思路
专利技术所要解决的课题关于钙钛矿型太阳能电池，人们要求进一步提高转换效率。本专利技术的并不构成限定的例示的某一方式提供一种能够提高钙钛矿型太阳能电池的转换效率的光吸收材料。用于解决课题的手段本专利技术的一方式提供一种光吸收材料，其含有钙钛矿型化合物，该钙钛矿型化合物用组成式CH3NH3PbI3表示，具有钙钛矿型结构，而且在采用2维NMR的1H-14N的HMQC法测得的固体1H-NMR谱中，25℃下的6.2ppm的峰值强度为6.4ppm的峰值强度的15％以上。专利技术的效果根据本专利技术的一方式，可以提供一种能够提高钙钛矿型太阳能电池的转换效率的光吸收材料。附图说明图1A是用于说明本专利技术的光吸收材料中的钙钛矿型化合物的制造方法的一个例子的示意工序图。图1B是用于说明本专利技术的光吸收材料中的钙钛矿型化合物的制造方法的一个例子的示意工序图。图1C是用于说明本专利技术的光吸收材料中的钙钛矿型化合物的制造方法的一个例子的示意工序图。图2是表示本专利技术的太阳能电池的一个例子的示意剖视图。图3是表示本专利技术的太阳能电池的其它例子的示意剖视图。图4是表示本专利技术的太阳能电池的再一个例子的示意剖视图。图5是表示本专利技术的太阳能电池的再一个例子的示意剖视图。图6是表示实施例1以及比较例1的钙钛矿型化合物的X射线衍射图谱的图。图7A是表示实施例1的钙钛矿型化合物的采用2维NMR的1H-14N的HMQC法测得的固体1H-NMR谱的图。图7B是表示比较例1的钙钛矿型化合物的采用2维NMR的1H-14N的HMQC法测得的固体1H-NMR谱的图。图8A是表示在使钙钛矿型化合物中的有机分子的键合方向发生变化时的晶体结构的一个例子的图。图8B是表示在使钙钛矿型化合物中的有机分子的键合方向发生变化时的晶体结构的其它例子的图。图8C是表示在使钙钛矿型化合物中的有机分子的键合方向发生变化时的晶体结构的再一个例子的图。图8D是表示在使钙钛矿型化合物中的有机分子的键合方向发生变化时的晶体结构的再一个例子的图。图8E是表示在使钙钛矿型化合物中的有机分子的键合方向发生变化时的晶体结构的再一个例子的图。图9是表示通过第一性原理计算(first-principlesCalculation)求出的在使钙钛矿型化合物中的有机分子的键合方向发生变化时的1H-NMR的化学位移和总能量之间的关系的图。图10A是表示实施例1以及比较例1的钙钛矿型化合物的吸收光谱的图。图10B是表示实施例1以及比较例1的钙钛矿型化合物的荧光光谱的图。图11是表示通过第一性原理计算求出的在使钙钛矿型化合物中的有机分子的键合方向发生变化时的1H-NMR的化学位移和带隙之间的关系的图。图12是表示实施例2以及比较例2的钙钛矿型太阳能电池的外量子效率的图。符号说明：1,31基板2,22,32第1电极3光吸收层4,34第2电极5电子传输层6多孔质层7空穴传输层41热板42磁铁51第1溶液52第2溶液53晶体100,200,300,400太阳能电池具体实施方式＜成为本专利技术基础的见解＞成为本专利技术基础的见解如下所述。太阳能电池的转换效率为人所知的是依赖于所使用的光吸收材料的带隙。详细地说，记载在文献“W.Shockleyetal.,‘Detailedbalancelimitofefficiencyofp-njunctionsolarcells’,JournalofAppliedPhysics,vol.32,no.3,pp.510-519(1961)”中。该转换效率的极限是作为Shockley-Queisser极限而为人所知的，在光吸收材料的带隙为1.4eV时，太阳能电池的理论转换效率达到最大。如果光吸收材料的带隙大于1.4eV，则可以得到较高的开路电压，但电流值因吸收波长的短波长化而减小。与之相反，如果光吸收材料的带隙小于1.4eV，则电流值因吸收波长的长波长化而增大，但开路电压减小。然而，以前的钙钛矿型化合物的带隙大幅偏离于理论效率达到最大的1.4eV。例如，CH3NH3PbI3的带隙为1.59eV。因此，要求带隙为1.4eV或者具有更靠近1.4eV的带隙的钙钛矿型化合物。如果将这样的钙钛矿型化合物用作太阳能电池用光吸收材料，则与以前相比，更能获得转换效率较高的太阳能电池。在文献“CarloMottaetal.,NatureCommumications.,2015,6,7026”中，Motta等人根据第一性原理计算结果，报告了通过使MAPbI3中的MA阳离子的键合方向发生变化，MAPbI3便由直接跃迁半导体变化为间接跃迁半导体，从而其带隙减少。Motta等人说明了随着MA阳离子的与N原子键合的H原子与I-的氢键的强度的变化，PbI6八面体间的相互作用的强度发生变化，这成为使MAPbI3的带隙减少的主要原因。在文献“MarkT.Welleretal.,Chem.Commun.,2015,51,4180-4183”中，Weller等人通过中子衍射报告了MAPbI3中的MA阳离子在室温下旋转，但容易朝向特定方向。在文献“L.Leppert,etal.,J.Phys.Chem.Lett.,2016,7,3683-3689”中，Leppert等人根据第一性原理计算报告了在MAPbI3中，通过使MA阳离子朝同样的方向排列，PbI6八面体产生应变，从而使MAPbI3的带隙增加。这样一来，在MAPbI3中，暗示由MA阳离子的键合状态的变化引起带隙的减少。但是，使MA阳离子的键合状态发生变化的MAPbI3一般认为在能量上是不稳定的，从而不能实现。鉴于以上的考察，本专利技术人反复进行了研究，结果发现了带隙比以前更小的新型MAPbI3钙钛矿型化合物。＜本专利技术的一方式的概要＞本专利技术的第1方式涉及一种光吸收材料，其含有钙钛矿型化合物，该钙钛矿型化合物用组成式CH3NH3PbI3表示，具有钙钛矿型结构，而且在采用2维NMR(NuclearMagneticResonance：核磁共振)的1H-14N的HMQC(HeteronuclearMultipleQuantumCoherence：异核多量子相干)法测得的固体1H-NMR谱中，25℃下的6.2ppm的峰值强度为6.4ppm的峰值强度的15％以上。第1方式的光吸收材料通过使钙钛矿型化合物中的有机分子取准稳定的键合，可以吸收更宽的波长区域的光。因此，根据第1方式的光吸收材料，可以提高钙钛矿型太阳能电池的转换效率。在第2方式中，例如第1方式的光吸收材料主要含有所述钙钛矿型化合物。根据第2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光吸收材料，其含有用组成式CH3NH3PbI3表示，具有钙钛矿型结构，而且在采用2维NMR的1H‑14N的HMQC法测得的固体1H‑NMR谱中，25℃下的6.2ppm的峰值强度为6.4ppm的峰值强度的15％以上的化合物。
【技术特征摘要】
2017.02.07 JP 2017-0207341.一种光吸收材料，其含有用组成式CH3NH3PbI3表示，具有钙钛矿型结构，而且在采用2维NMR的1H-14N的HMQC法测得的固体1H-NMR谱中，25℃下的6.2ppm的峰值强度为6.4ppm的峰值强度的15％以上的化合物。2.根据权利要求1所述的光吸收材料，其中，所述光吸收材料主要含有所述钙钛矿型化合物。3...
【专利技术属性】
技术研发人员：横山智康，铃鹿理生，宫本佳子，内田隆介，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP
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