太阳能电池制造技术

本公开提供一种具有高的转换效率、并且具有高的耐久性的钙钛矿太阳能电池。本公开的太阳能电池，具备第1电极、第2电极、位于第1电极与第2电极之间的钙钛矿光吸收层、位于第1电极与光吸收层之间的第1半导体层、以及位于第2电极与光吸收层之间的第2半导体层。第1半导体层含有Li。第2半导体层含有LiN(SO2CF3)2。第2半导体层含有聚[双(4‑苯基)(2,4,6‑三甲基苯基)胺]。在第2半导体层中，LiN(SO2CF3)2相对于聚[双(4‑苯基)(2,4,6‑三甲基苯基)胺]的摩尔比为0.15以上且0.26以下。

Solar cell

【技术实现步骤摘要】
太阳能电池
本公开涉及太阳能电池。本公开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，一直进行着钙钛矿太阳能电池的研究开发。钙钛矿太阳能电池中，作为光吸收材料，使用由AMX3(A是一价阳离子，M是二价阳离子，X是卤素阴离子)表示的钙钛矿型晶体以及与其类似的结构体(以下称为“钙钛矿化合物”)。非专利文献1公开了使用由CH3NH3PbI3(以下有时简称为“MAPbI3”)表示的钙钛矿化合物作为光吸收材料、使用TiO2作为电子传输材料、使用PTAA作为空穴传输材料的太阳能电池。在先技术文献非专利文献1：DongqinBiet.al.,"HIGH-EFFICIENTSOLID-STATEPEROVSKITESOLARCELLWITHOUTLITHIUMSALTINTHEHOLETRANSPORTMATERIAL",NANO,BriefReportsandReviewsVol.9,No.5(2014)1440001(7pages)非专利文献2：WoonSeokYanget.al.,"High-performancephotovoltaicperovskitelayersfabricatedthroughintramolecularexchange"Science,12Jun2015,Vol.348,Issue6240,pp.1234-1237
技术实现思路
专利技术要解决的课题本公开的目的是提供一种具有高的转换效率、并且具有高的耐久性的钙钛矿太阳能电池。用于解决课题的手段本公开提供一种太阳能电池，其具备第1电极、第2电极、位于所述第1电极与所述第2电极之间的光吸收层、位于所述第1电极与所述光吸收层之间的第1半导体层、以及位于所述第2电极与所述光吸收层之间的第2半导体层，其中，选自所述第1电极和所述第2电极之中的至少一个电极具有透光性，所述光吸收层含有由组成式AMX3表示的钙钛矿化合物，A表示一价阳离子，M表示二价阳离子，并且X表示卤素阴离子，所述第1半导体层含有Li，所述第2半导体层含有LiN(SO2CF3)2，所述第2半导体层含有聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]，并且在所述第2半导体层中，LiN(SO2CF3)2相对于聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]的摩尔比为0.15以上且0.26以下。专利技术的效果本公开提供一种具有高的转换效率、并且具有高的耐久性的太阳能电池。附图说明图1表示实施方式的太阳能电池的截面图。附图标记说明1基板2第1电极3第1半导体层4多孔质层5光吸收层6第2半导体层7第2电极100太阳能电池具体实施方式(实施方式)成为本专利技术的基础的见解如下所述。在钙钛矿太阳能电池中，通过向空穴传输材料加入添加剂，能够提高空穴传输材料的导电率。其结果，能够提高钙钛矿太阳能电池的转换效率。作为向空穴传输材料加入的添加剂，例如广泛使用LiN(SO2CF3)2(以下称为“LiTFSI”)。但是，在向空穴传输材料加入添加剂而提高空穴传输材料的导电率的情况下，如果长时间对钙钛矿太阳能电池照射太阳光，则添加剂有可能由于热扩散而从空穴传输材料向其它材料移动。其结果，钙钛矿太阳能电池的发电性能有可能降低。本专利技术人发现下述技术问题：如果将包含LiTFSI作为空穴传输材料的添加剂的钙钛矿太阳能电池放置于85℃左右的高温下，则钙钛矿太阳能电池的开放电压(Voc)和形状因子(FF)大大降低，因此加热后的转换效率/初始转换效率的值(在后述的实施例中称为维持率)降低。本专利技术人认为该问题是如以下这样引起的。首先，如果在高温下放置钙钛矿太阳能电池，则LiTFSI从空穴传输材料向电子传输材料扩散。其结果，空穴传输材料的导电率降低。另外，电子传输材料与钙钛矿发电层之间的界面中的电荷提取效率也降低。为解决该问题，本专利技术人发现通过预先使电子传输材料含有Li，能够抑制添加到空穴传输材料中的LiTFSI向电子传输材料侧的扩散。由此，由LiTFSI的热扩散引起的空穴传输材料的导电率的降低得到抑制。因此，能够提高钙钛矿太阳能电池的耐久性。另外，通过预先使电子传输材料含有Li，能够确保太阳能电池的耐久性，并且以比以往更高的浓度向空穴传输材料添加LiTFSI。LiTFSI的高浓度的添加，能够谋求钙钛矿太阳能电池的进一步的高效率化。由此，本实施方式的钙钛矿太阳能电池具有高的耐久性和高的转换效率。(缩写的说明)本说明书中使用的用语“FA+”或“FA”是指由化学式CH(NH2)2+表示的甲脒阳离子。例如，FAI是指由化学式CH(NH2)2I表示的碘甲脒。本说明书中使用的用语“MA+”或“MA”是指由化学式CH3NH3+表示的甲基铵阳离子。例如，MAPbI3是指由化学式CH3NH3PbI3表示的甲基碘化铅铵。本说明书中使用的用语“LiTFSI”是指由化学式LiN(SO2CF3)2表示的双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂。本说明书中使用的用语“PTAA”是指聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]。本说明书中使用的用语“光吸收材料”是指能够将光转换为电能的光电转换材料。(实施方式)图1表示实施方式的太阳能电池100的截面图。本实施方式的太阳能电池100具备第1电极2、第1半导体层3、光吸收层5、第2半导体层6和第2电极7。光吸收层5还可以具备与第1半导体层3接触的多孔质层4。第1电极2、第2电极7、第1半导体层3和第2半导体层6分别作为负极、正极、电子传输层和空穴传输层发挥作用。第1电极2和第2电极7中的至少一者具有透光性。光吸收层5位于第1电极2与第2电极7之间，并且含有由组成式AMX3(A是一价阳离子，M是二价阳离子，X是卤素阴离子)表示的钙钛矿化合物。第1半导体层3和第2半导体层6都是载流子传输层。第1半导体层3位于第1电极2与光吸收层5之间。第1半导体层3含有电子传输材料和Li。第2半导体层6位于第2电极7与光吸收层5之间。第2半导体层6含有空穴传输材料和LiTFSI。太阳能电池100可以具备基板1。该情况下，第1电极2可以位于基板1上。对太阳能电池100的基本作用效果进行说明。如果对太阳能电池100照射光，则光吸收层5吸收光，产生激发的电子和空穴。该激发的电子向第1半导体层3移动。另一方面，在光吸收层5产生的空穴向第2半导体层6移动。第1半导体层3与第1电极2电连接，第2半导体层6与第2电极7电连接。由此，从分别作为负极和正极发挥作用的第1电极2和第2电极7取出电流。通过第1半导体层3含有Li，提高第1半导体层3侧的Li浓度。因此，能够抑制第2半导体层6中所含的LiTFSI向第1半导体层3侧扩散。其结果，能够抑制由LiTFSI的扩散引起的太阳能电池100的耐久性的降低。再者，以往的太阳能电池中，在使太阳能电池工作之前，电子传输层不含Li。在空穴传输层包含Li的情况下，如上所述，通过使太阳能电池在高温下工作，Li从空穴传输层向电子传输层扩散。从空穴传输层扩散到电子传输层的Li阳离子，不进入构成电子传输层的材料的晶体中，而是成为Li原子集中存在于电子传输层与光吸收层之间的界面。与此相对，在本实施方式中，预先向第1半导体层3添加Li。第1半导体层3例如是通过向含有电子传输材料的半导体层添加Li之后，对半导体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能电池，具备第1电极、第2电极、位于所述第1电极与所述第2电极之间的光吸收层、位于所述第1电极与所述光吸收层之间的第1半导体层、以及位于所述第2电极与所述光吸收层之间的第2半导体层，其中，选自所述第1电极和所述第2电极之中的至少一个电极具有透光性，所述光吸收层含有由组成式AMX3表示的钙钛矿化合物，A表示一价阳离子，M表示二价阳离子，并且X表示卤素阴离子，所述第1半导体层含有Li，所述第2半导体层含有LiN(SO2CF3)2，所述第2半导体层含有聚[双(4‑苯基)(2,4,6‑三甲基苯基)胺]，并且在所述第2半导体层中，LiN(SO2CF3)2相对于聚[双(4‑苯基)(2,4,6‑三甲基苯基)胺]的摩尔比为0.15以上且0.26以下。

【技术特征摘要】
2018.02.01 JP 2018-0165711.一种太阳能电池，具备第1电极、第2电极、位于所述第1电极与所述第2电极之间的光吸收层、位于所述第1电极与所述光吸收层之间的第1半导体层、以及位于所述第2电极与所述光吸收层之间的第2半导体层，其中，选自所述第1电极和所述第2电极之中的至少一个电极具有透光性，所述光吸收层含有由组成式AMX3表示的钙钛矿化合物，A表示一价阳离子，M表示二价阳离子，并且X表示卤素阴离子，所述第1半导体层含有Li，所述第2半导...

【专利技术属性】
技术研发人员：松井太佑，根上卓之，关口隆史，
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