太阳能电池制造技术

技术编号:20114873 阅读:297 留言:0更新日期:2019-01-16 11:34
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。所述太阳能电池具有:第1电极;空穴传输层,其位于所述第1电极上且含有镍、锂以及氧;光吸收层,其位于所述空穴传输层上并将光转换为电荷;以及第2电极,其位于所述光吸收层上;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;在所述空穴传输层内,面向所述光吸收层的部分的锂浓度小于面向所述第1电极的部分的锂浓度。

Solar cell

The invention provides a solar cell with high photoelectric conversion efficiency. The solar cell has: a first electrode; a hole transport layer, which is located on the first electrode and contains nickel, lithium and oxygen; a light absorption layer, which is located on the hole transport layer and converts light into electricity; and a second electrode, which is located on the light absorption layer; wherein the light absorption layer contains a set of A as a valent cation, M as a valent cation, and X as a valent cation. Perovskite-type compounds represented by constitutive AMX3 are defined as 1-valent anions. Within the hole transport layer, the lithium concentration in the part facing the optical absorption layer is less than that in the part facing the 1-electrode.

【技术实现步骤摘要】
太阳能电池
本专利技术涉及一种太阳能电池。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。
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;空穴传输层,其位于所述第1电极上且含有镍、锂以及氧;光吸收层,其位于所述空穴传输层上并将光转换为电荷;以及第2电极,其位于所述光吸收层上;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;在所述空穴传输层内,面向所述光吸收层的部分的锂浓度小于面向所述第1电极的部分的锂浓度。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;空穴传输层,其位于所述第1电极上且含有镍、锂以及氧;光吸收层,其位于所述空穴传输层上并将光转换为电荷;以及第2电极,其位于所述光吸收层上;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;关于所述空穴传输层的深度方向的镍和锂的浓度分布,镍的峰与锂的峰相比,更加位于所述光吸收层侧。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。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3A是表示实施例1的太阳能电池的深度方向的元素分析结果的图。图3B是表示比较例1的太阳能电池的深度方向的元素分析结果的图。图4是表示实施例1以及比较例1的太阳能电池的电流-电压特性的图。符号说明:1基板2第1电极3空穴传输层5光吸收层6、26第2电极7电子传输层31第1空穴传输层32第2空穴传输层100、200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公开了使用掺杂有锂的氧化镍作为空穴传输材料。通过将氧化镍(NiO)的镍位点(2价位点)的一部分置换成1价锂,与NiO层相比,可以更加提高载流子密度。然而,本专利技术人进行了研究,结果可知:掺杂了Li的NiO层与不含Li的NiO层相比,结晶性降低,而且缺陷密度升高。因此,作为与钙钛矿层接触的空穴传输层,如果使用掺杂了Li的NiO层,则在空穴传输层和钙钛矿层的界面,载流子的复合增加,从而有可能不能获得高光电转换效率。本专利技术人基于上述的见解而反复进行了研究,结果发现了一种新型结构,其可以抑制在空穴传输层和钙钛矿层的界面的载流子的复合。本专利技术包括以下的项目中记载的太阳能电池。[项目1]一种太阳能电池,其具有:第1电极;空穴传输层,其位于所述第1电极上且含有镍、锂以及氧;光吸收层,其位于所述空穴传输层上并将光转换为电荷;以及第2电极,其位于所述光吸收层上;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;在所述空穴传输层内,面向所述光吸收层的部分的锂浓度小于面向所述第1电极的部分的锂浓度。[项目2]根据项目1所述的太阳能电池,其中,所述空穴传输层包括位于所述第1电极侧的第1空穴传输层、以及所述光吸收层侧的第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3]根据项目1所述的太阳能电池,其中,所述空穴传输层包括位于所述第1电极侧的第1空穴传输层、以及位于所述光吸收层侧的第2空穴传输层;所述第1空穴传输层含有锂;所述第2空穴传输层实质上不含有锂。[项目4]根据项目2或3所述的太阳能电池,其中,所述第1空穴传输层以及所述第2空穴传输层的至少一方进一步含有镁。[项目5]根据项目2~4中任1项所述的太阳能电池,其中,所述第2空穴传输层的厚度小于所述第1空穴传输层的厚度。[项目6]根据项目2~5中任1项所述的太阳能电池,其中,所述第2空穴传输层的厚度为1nm~10nm。[项目7]根据项目6所述的太阳能电池,其中,所述第2空穴传输层的厚度为2nm~5nm。[项目8]根据项目2~7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9]根据项目8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10]根据项目1~9中任1项所述的太阳能电池,其中,关于所述空穴传输层的深度方向的镍和锂的浓度分布,镍的峰与锂的峰相比,更加位于所述光吸收层侧。[项目11]一种太阳能电池,其具有:第1电极;空穴传输层,其位于所述第1电极上且含有镍、锂以及氧;光吸收层,其位于所述空穴传输层上并将光转换为电荷;以及第2电极,其位于所述光吸收层上;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;关于所述空穴传输层的深度方向的镍和锂的浓度分布,镍的峰与锂的峰相比,更加位于所述光吸收层侧。下面参照附图,就本专利技术的实施方式进行说明。(第1实施方式)图1是示意表示第1实施方式的太阳能电池100的剖视图。如图1所示,太阳能电池100具有基板1、第1电极2、空穴传输层3、光吸收层5以及第2电极6。第1电极2具有透光性,光从基板1侧向太阳能电池100入射。空穴传输层3配置于光吸收层5的光入射侧。因此,太阳能电池100具有反向层叠结构。空穴传输层3具有包含第1空穴传输层31、和配置于第1空穴传输层31与光吸收层5之间的第2空穴传输层32的层叠结构。第1空穴传输层31含有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能电池,其具有:第1电极;空穴传输层,其位于所述第1电极上且含有镍、锂以及氧;光吸收层,其位于所述空穴传输层上并将光转换为电荷;以及第2电极,其位于所述光吸收层上;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;在所述空穴传输层内,面向所述光吸收层的部分的锂浓度小于面向所述第1电极的部分的锂浓度。

【技术特征摘要】
2017.06.30 JP 2017-1285451.一种太阳能电池,其具有:第1电极;空穴传输层,其位于所述第1电极上且含有镍、锂以及氧;光吸收层,其位于所述空穴传输层上并将光转换为电荷;以及第2电极,其位于所述光吸收层上;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;在所述空穴传输层内,面向所述光吸收层的部分的锂浓度小于面向所述第1电极的部分的锂浓度。2.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中,所述空穴传输层包括位于所述第1电极侧的第1空穴传输层、以及所述光吸收层侧的第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。3.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中,所述空穴传输层包括位于所述第1电极侧的第1空穴传输层、以及位于所述光吸收层侧的第2空穴传输层;所述第1空穴传输层含有锂;所述第2空穴传输层实质上不含有锂。4.根据权利要求2所述的太阳能电池,其中,所述第1空穴传输层以及所述第2空穴传输层的至少一方进一步含有镁...

【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

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