太阳能电池制造技术

技术编号:21836812 阅读:352 留言:0更新日期:2019-08-10 19:36
本公开提供一种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。选自第1电极和第2电极之中的至少一个电极具有透光性。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。X表示卤素阴离子。第1半导体层含有Li。第2半导体层含有LiN(SO2CnF2n+1)2(其中,n为2以上的自然数)。

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。本公开特别涉及包含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公开了包含由CH3NH3PbI3表示的钙钛矿化合物作为光吸收材料、包含TiO2作为电子传输材料、包含聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]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,并且所述第2半导体层含有LiN(SO2CnF2n+1)2(其中,n为2以上的自然数)。专利技术的效果本公开提供一种具有高的耐久性的钙钛矿太阳能电池。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以下,参照附图对本公开的实施方式进行详细说明。<成为本公开的基础的见解>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将由化学式LiN(SO2CnF2n+1)2(其中,n为2以上的自然数)表示的添加剂向空穴传输材料添加,能够抑制添加剂中所含的N(SO2CnF2n+1)2-阴离子从空穴传输层向太阳能电池中的其它层扩散。本专利技术人认为,上述添加剂具有大的离子半径,因此被抑制向其它层扩散。另外,本专利技术人发现通过预先向电子传输材料添加Li,能够抑制上述添加剂中所含的Li阳离子从空穴传输层向电子传输层扩散。由此,空穴传输材料的添加剂所含的阳离子(即Li阳离子)和阴离子(即N(SO2CnF2n+1)2-阴离子)的扩散得到抑制。如上所述,空穴传输材料的添加剂中所含的阳离子和阴离子的扩散会使空穴传输材料的导电率降低,但在本实施方式中,能够抑制这样的导电率的降低。由此,能够提高太阳能电池的耐久性。(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LiN(SO2CnF2n+1)2(其中,n为2以上的自然数)。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。以下,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。第2半导体层6含有由化学式LiN(SO2CnF2n+1)2(其中,n为2以上的自然数)表示的添加剂。该添加剂中所含的N(SO2CnF2n+1)2阴离子具有大的离子半径,因此N(SO2CnF2n+1)2-阴离子的扩散速度小。所以在光吸收层5中,能够将N(SO2CnF2n+1)2阴离子与钙钛矿材料之间的反应速度抑制为较小。另外,由于第1半导体层3含有Li,第1半导体层3周边的Li浓度提高。由此,能够抑制第2半导体层6中含有的添加剂所含的Li阳离子向第1半导体层3侧扩散。如果第2半导体层6中含有的添加剂的阳离子和阴离子本文档来自技高网...

【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,并且所述第2半导体层含有LiN(SO2CnF2n+1)2,其中,n为2以上的自然数。

【技术特征摘要】
2018.02.01 JP 2018-0165701.一种太阳能电池,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L...

【专利技术属性】
技术研发人员:松井太佑铃鹿理生
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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