太阳能电池以及太阳能电池模块制造技术

本发明专利技术提供可以具有高光电转换效率的太阳能电池以及太阳能电池模块。所述太阳能电池具有：第1电极；第1空穴传输层，其位于所述第1电极上且含有镍；无机材料层，其位于所述空穴传输层上且含有钛；光吸收层，其位于所述无机材料层上，与所述无机材料层接触并将光转换为电荷；以及第2电极，其位于所述光吸收层上且与所述第1电极相对置；其中，所述光吸收层含有在将A设定为1价阳离子、将M设定为2价阳离子、将X设定为1价阴离子时，用组成式AMX3表示的钙钛矿型化合物。

Solar cells and solar cell modules

The invention provides a solar cell and a solar cell module with high photoelectric conversion efficiency. The solar cell has: a first electrode; a first hole transport layer, which is located on the first electrode and contains nickel; an inorganic material layer, which is located on the hole transport layer and contains titanium; a light absorption layer, which is located on the inorganic material layer, which contacts and converts light into electricity; and a second electrode, which is located on the light absorption layer and with the first one. The optical absorption layer contains perovskite-type compounds represented by constitutive AMX3 when A is set to 1 valent cation, M is set to 2 valent cation and X is set to 1 valent anion.

【技术实现步骤摘要】
太阳能电池以及太阳能电池模块
本专利技术涉及太阳能电池以及太阳能电池模块。本专利技术特别涉及使用钙钛矿型晶体作为光吸收材料的太阳能电池以及太阳能电池模块。
技术介绍
近年来，正在进行太阳能电池的研究开发，该太阳能电池将用AMX3表示的具有钙钛矿型晶体结构及其类似的晶体结构的化合物(以下称之为“钙钛矿型化合物”)用作光吸收材料。在本说明书中，将使用了钙钛矿型化合物的太阳能电池称为“钙钛矿型太阳能电池”。非专利文献1公开了一种具有反向层叠结构的钙钛矿型太阳能电池，其使用CH3NH3PbI3作为钙钛矿型材料，使用掺杂了锂和镁的氧化镍作为空穴传输材料，使用PCBM([6,6]-phenyl-C61-butyricacidmethylester：[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯)作为电子传输材料。现有技术文献非专利文献非专利文献1：WeiChen等10名，“SCIENCE”(美国)，2015年11月，第350卷，第6263号，p.944-948
技术实现思路
专利技术所要解决的课题人们要求可以具有高光电转换效率的太阳能电池。用于解决课题的手段本专利技术的一方式涉及一种太阳能电池，其具有：第1电极；第1空穴传输层，其位于所述第1电极上且含有镍；无机材料层，其位于所述空穴传输层上且含有钛；光吸收层，其位于所述无机材料层上，与所述无机材料层接触并将光转换为电荷；以及第2电极，其位于所述光吸收层上且与所述第1电极相对置；其中，所述光吸收层含有在将A设定为1价阳离子、将M设定为2价阳离子、将X设定为1价阴离子时，用组成式AMX3表示的钙钛矿型化合物。本专利技术的一方式涉及一种太阳能电池模块，其具有：基板；以及第1单元电池和第2单元电池，其位于所述基板上且相互串联连接；其中，所述第1单元电池和所述第2单元电池分别具有：第1电极，其位于所述基板上；第1空穴传输层，其位于所述第1电极上且含有镍；无机材料层，其位于所述空穴传输层上且含有钛；光吸收层，其位于所述无机材料层上，与所述无机材料层接触并将光转换为电荷；以及第2电极，其位于所述光吸收层上且与所述第1电极相对置；所述光吸收层含有在将A设定为1价阳离子、将M设定为2价阳离子、将X设定为1价阴离子时，用组成式AMX3表示的钙钛矿型化合物；所述第1单元电池的所述第1电极、所述空穴传输层以及所述无机材料层与所述第2单元电池的所述第1电极、所述空穴传输层以及所述无机材料层通过沟槽而分隔；所述第1单元电池的所述光吸收层在所述沟槽中与所述第1单元电池的所述空穴传输层以及所述第2单元电池的所述空穴传输层接触。专利技术的效果根据本专利技术的一方式，能够提供可以具有高光电转换效率的太阳能电池以及太阳能电池模块。附图说明图1是示意表示第1实施方式的太阳能电池的剖视图。图2是示意表示第2实施方式的太阳能电池的剖视图。图3是示意表示第3实施方式的太阳能电池的剖视图。图4A是表示太阳能电池样品1的深度方向的元素分析结果的图。图4B是表示太阳能电池样品2的深度方向的元素分析结果的图。图4C是表示太阳能电池样品3的深度方向的元素分析结果的图。图5A是表示太阳能电池样品1的进行EDS组成分析的结果的图。图5B是表示太阳能电池样品1的进行EDS组成分析的结果的图。图6A是表示太阳能电池样品2的进行EDS组成分析的结果的图。图6B是表示太阳能电池样品2的进行EDS组成分析的结果的图。图7是表示实施例2以及比较例1的太阳能电池的电流-电压特性的图。图8是示意表示第4实施方式的太阳能电池模块的剖视图。图9是示意表示第4实施方式的太阳能电池模块的剖视图。符号说明：1基板2第1电极3第1空穴传输层4无机材料层5光吸收层6、26第2电极7第2空穴传输层8电子传输层100、200、300太阳能电池具体实施方式成为本专利技术基础的见解如下所述。钙钛矿型太阳能电池(以下简称为“太阳能电池”)可分为正向层叠结构和反向层叠结构。正向层叠结构在包含钙钛矿型化合物的光吸收层(以下称为“钙钛矿层”)的光入射侧配置电子传输层。例如，在透明电极上依次配置电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层以及上部电极(例如金属电极)。反向层叠结构在钙钛矿层的光入射侧配置空穴传输层。例如，在透明电极上依次配置空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层以及上部电极。在正向层叠结构中，空穴传输层由于在钙钛矿层的形成后形成，因而作为空穴传输层的材料(空穴传输材料)，通常可以使用能够以低温工艺形成的有机材料。与此相对照，在反向层叠结构中，由于在形成钙钛矿层之前形成空穴传输层，因而可能以较高的温度形成空穴传输层，可以使用无机材料作为空穴传输材料。例如，非专利文献1公开了使用氧化镍作为空穴传输材料。本专利技术人进行了研究，结果可知：具有反向层叠结构的以前的太阳能电池与正向层叠结构的太阳能电池相比，具有短路电流密度(Jsc)较低的倾向。其理由可以认为如下。具有反向层叠结构的以前的太阳能电池在作为空穴传输层的NiO层上形成钙钛矿层。由于钙钛矿型液体对NiO层的润湿性较低，因而难以在NiO层上形成针孔等缺陷密度较低的钙钛矿型化合物。如果钙钛矿型化合物的缺陷密度较高，则钙钛矿层内的载流子的复合有可能增加。其结果是，短路电流密度Jsc降低，从而光电转换效率降低。此外，正向层叠结构在作为电子传输层的例如氧化钛(TiO2)层上形成钙钛矿层。钙钛矿型液体对TiO2层的润湿性比对NiO层的润湿性高，因而可以在TiO2层上形成缺陷密度较低的钙钛矿层。因此，上述的问题不会产生。本专利技术人基于上述的见解而反复进行了研究，结果发现一种新型结构：其在反向层叠结构的太阳能电池中，通过降低钙钛矿层的缺陷密度，可以抑制光吸收层内的载流子复合。本专利技术包括以下的项目所述的太阳能电池以及太阳能电池模块。[项目1]一种太阳能电池，其具有：第1电极；第1空穴传输层，其位于所述第1电极上且含有镍；无机材料层，其位于所述空穴传输层上且含有钛；光吸收层，其位于所述无机材料层上，与所述无机材料层接触并将光转换为电荷；以及第2电极，其位于所述光吸收层上且与所述第1电极相对置；其中，所述光吸收层含有在将A设定为1价阳离子、将M设定为2价阳离子、将X设定为1价阴离子时，用组成式AMX3表示的钙钛矿型化合物。[项目2]根据项目1所述的太阳能电池，其中，所述第1空穴传输层进一步含有镁。[项目3]根据项目1或2所述的太阳能电池，其中，所述第1空穴传输层进一步含有锂。[项目4]根据项目3所述的太阳能电池，其中，所述太阳能电池进一步具有位于所述第1空穴传输层和所述无机材料层之间且含有镍和锂的第2空穴传输层；所述第2空穴传输层中锂相对于全部金属元素的原子数比小于所述第1空穴传输层中锂相对于全部金属元素的原子数比。[项目5]根据项目3所述的太阳能电池，其中，所述太阳能电池进一步具有位于所述第1空穴传输层和所述无机材料层之间、含有镍且实质上不含有锂的第2空穴传输层。[项目6]根据项目1～5中任1项所述的太阳能电池，其中，所述第1空穴传输层中锂相对于全部金属元素的原子数比为1％～30％。[项目7]根据项目6所述的太阳能电池，其中，所述第1空穴传输层中锂相对于全部金属元素的原子数比为5％～20％。[项目8]根据项目1～7中任1项所述的太阳能电池，其中，所述无机材料层比所述第1空穴传输层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能电池，其具有：第1电极；第1空穴传输层，其位于所述第1电极上且含有镍；无机材料层，其位于所述空穴传输层上且含有钛；光吸收层，其位于所述无机材料层上，与所述无机材料层接触并将光转换为电荷；以及第2电极，其位于所述光吸收层上且与所述第1电极相对置；其中，所述光吸收层含有在将A设定为1价阳离子、将M设定为2价阳离子、将X设定为1价阴离子时，用组成式AMX3表示的钙钛矿型化合物。

【技术特征摘要】
2017.06.30 JP 2017-1285441.一种太阳能电池，其具有：第1电极；第1空穴传输层，其位于所述第1电极上且含有镍；无机材料层，其位于所述空穴传输层上且含有钛；光吸收层，其位于所述无机材料层上，与所述无机材料层接触并将光转换为电荷；以及第2电极，其位于所述光吸收层上且与所述第1电极相对置；其中，所述光吸收层含有在将A设定为1价阳离子、将M设定为2价阳离子、将X设定为1价阴离子时，用组成式AMX3表示的钙钛矿型化合物。2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第1空穴传输层进一步含有镁。3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第1空穴传输层进一步含有锂。4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其中，所述太阳能电池进一步具有位于所述第1空穴传输层和所述无机材料层之间且含有镍和锂的第2空穴传输层；所述第2空穴传输层中锂相对于全部金属元素的原子数比小于所述第1空穴传输层中锂相对于全部金属元素的原子数比。5.根据权利要求3所述的太阳能电池，其中，所述太阳能电池进一步具有位于所述第1空穴传输层和所述无机材料层之间、含有镍且实质上不含有锂的第2空穴传输层。6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第1空穴传输层中锂相对于全部金属元素的原子数比为1％～30％。7.根据权利要求6所述的太阳能电池，其中，所述第1空穴传输层中锂相对于全部金属元素的原子数比为5％～20％。8.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述无机材料层比所述第1空穴传输层薄。9.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述无机材料层的厚度为1nm～20nm。10.根据权利要求9所述的太阳能电池，其中，所述无机材料层的厚度为3nm～10nm。11.一种太阳能电池模块，其具有：基板；以及第1单元电池和第2单元电池，其位于所述基板上且相互串联连接；其中，所述第1单元电池和所述第2单元电池各自包括：第1电极，其位于所述基...

【专利技术属性】
技术研发人员：西原孝史，藤村慎也，根上卓之，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP