钙钛矿型太阳能电池制造技术

本发明专利技术涉及钙钛矿型太阳能电池。钙钛矿型太阳能电池在基板(1)上，包括：第一电极(2)；电子传输层(3、4)，含有电子传输性化合物，设在上述第一电极(2)上；钙钛矿化合物层(5)，含有钙钛矿化合物，设在上述电子传输层(3、4)上；空穴传输层(6)，含有空穴传输化合物，设在上述钙钛矿化合物层(5)上；以及第二电极(7)，设在上述空穴传输层(6)上；上述钙钛矿型太阳能电池的特征在于：上述钙钛矿化合物用化学式XαYβMγ表示，在上述化学式中，X为卤素原子，Y为烷基胺化合物，M为含有铅和锑的混合物，α∶β∶γ的比例为3∶1∶1。提供光电转换率优异的钙钛矿型太阳能电池。

【技术实现步骤摘要】
钙钛矿型太阳能电池
本专利技术涉及钙钛矿型太阳能电池(perovskitesolarcell)。
技术介绍
近年，作为化石燃料的替代能源，又，作为地球温室效应的对策，太阳能电池的重要性提高。但是，硅系太阳能电池为代表的现有的太阳能电池的现状是成本高，是阻碍普及的要因。所以，进行各种低成本型的太阳能电池的研究开发，其中，瑞士洛桑工科大学的Graetzel等人发表的色素增感型太阳能电池的实用化倍受期待(参照例如专利文献1，非专利文献1，2)。该太阳能电池的构造为在透明导电性玻璃基板上设置多孔质金属氧化物半导体电极，由其表面上吸附的色素、具有氧化还原对的电解质、以及对向电极构成。Graetzel等人通过使氧化钛等的金属氧化物半导体电极多孔质化增大表面积，以及作为色素使钌络合物单分子吸附显著提高了光电转换率。并且，元件的制造方法可以使用印刷方式，不需要高昂的制造设备期待能降低制造成本。但是，该太阳能电池包含碘和挥发性溶剂，碘氧化还原劣化造成发电效率降低，存在电解液的挥发、泄漏的问题。作为补救该缺点的方法，发表了以下所示的固体型色素增感型太阳能电池：1)使用无机半导体(参照例如非专利文献3，4)2)使用低分子有机空穴传输材料(参照例如专利文献2，非专利文献5，6)3)使用导电性高分子(参照例如专利文献3，非专利文献7)在非专利文献3记述的太阳能电池中，作为p型半导体层的构成材料使用了碘化铜。为人公知的是，刚调制好后有比较良好的光电转换率，但由于碘化铜的结晶粒增大等的理由造成劣化，数小时就会降低一半。于是，在非专利文献4中记述的太阳能电池中，通过添加咪唑啉硫氰酸酯可以抑制碘化铜的结晶化，但不充分。非专利文献5中记述的使用低分子有机空穴传输材料类型的固体型色素增感太阳能电池由Hagen等人报告，Graetzel等人改良(非专利文献6)。专利文献2中记述的使用三苯胺化合物的固体型色素增感太阳能电池，三苯胺化合物进行真空蒸镀形成电荷运输层。所以，三苯胺化合物无法到达多孔质半导体的内部空穴，只能得到低的转换率。非专利文献6记述的例为螺形空穴传输材料在有机溶剂中溶解，利用旋转涂布得到纳米二氧化钛粒子和空穴传输材料的结合体。但是，该太阳能电池中纳米二氧化钛粒子膜厚的最适值为2μm左右，使用碘电解液时为10～20μm，相对来说非常薄。所以，氧化钛上吸附的色素量也少，无法充分进行光吸收、生成载体也困难，无法达到使用电解液时的特性。纳米二氧化钛粒子的膜厚为2μm为止的理由是，膜厚变厚时空穴传输材料的浸透不充分。并且，作为使用导电性高分子类型的固体型太阳能电池，有大阪大学柳田等人报告的使用多吡咯(参照非专利文献7)。即使这些太阳能电池转换率也低，专利文献3记述的使用聚噻吩衍生物的固体型色素增感太阳能电池，在吸附色素的多孔质氧化钛电极上，使用电解聚合法设有电荷移动层，但存在色素从氧化钛脱附，或者色素的分解的问题。并且，近年由钙钛矿型化合物吸收光并发电的钙钛矿型太阳能电池由桐荫横浜大学宫坂等人报告(参照非专利文献8)。该太阳能电池使用的钙钛矿型化合物为混合卤化甲胺和卤化铅形成，在可见光范围内强吸收。但是，该化合物在溶液中不稳定，使用碘电解液时太阳能电池特性降低。由此，有碘电解液变更为有机空穴传输材料以提高转换率的太阳能电池的报告(参照非专利文献9)。但是，非专利文献9中报告的太阳能电池也不能达到充分的转换率，需要进一步提高转换率。以上，迄今为止研发的太阳能电池，其现状都不能达到让人满意的特性。【专利文献】【专利文献1】专利第2664194号公报【专利文献2】特开平11-144773号公报【专利文献3】特开2000-106223号公报【专利文献4】WO07/100095号公报【非专利文献】【非专利文献1】Nature，353(1991)737【非专利文献2】J.Am.Chem.Soc.，115(1993)6382【非专利文献3】Semicond.Sci.Technol.，10(1995)1689【非专利文献4】Electrochemistry，70(2002)432【非专利文献5】SyntheticMetals，89(1997)215【非专利文献6】Nature，398(1998)583【非专利文献7】Chem.Lett.，(1997)471【非专利文献8】J.Am.Chem.Soc.，131(2009)6050【非专利文献9】Science，338(2012)643
技术实现思路
本专利技术就是鉴于上述以往技术中所存在的问题而提出来的，其目的在于，提供光电转换率优异的钙钛矿型太阳能电池。为解决上述课题，本专利技术涉及的钙钛矿型太阳能电池，在基板上，包括：第一电极；电子传输层，含有电子传输性化合物，设在上述第一电极上；钙钛矿化合物层，含有钙钛矿化合物，设在上述电子传输层上；空穴传输层，含有空穴传输化合物，设在上述钙钛矿化合物层上；以及第二电极，设在上述空穴传输层上；上述钙钛矿型太阳能电池的特征在于：上述钙钛矿化合物用化学式XαYβMγ表示，在上述化学式中，X为卤素原子，Y为烷基胺化合物，M为含有铅和锑的混合物，α∶β∶γ的比例为3∶1∶1。下面，说明本专利技术的效果：根据本专利技术，可以提供光电转换率优异的钙钛矿型太阳能电池。附图说明图1是表示本专利技术涉及的钙钛矿型太阳能电池的一实施形态中的构造的概略截面图。图2是表示实施例1和比较例1的钙钛矿型太阳能电池的光谱感光度特性的图表。具体实施方式(1)本专利技术涉及的钙钛矿型太阳能电池在基板1上，包括：第一电极2；电子传输层(3，4)，含有电子传输性化合物，设在上述第一电极2上；钙钛矿化合物层5，含有钙钛矿化合物，设在上述电子传输层(3，4)上；空穴传输层6，含有空穴传输化合物，设在上述钙钛矿化合物层5上；以及第二电极7，设在上述空穴传输层6上；上述钙钛矿型太阳能电池的特征在于：上述钙钛矿化合物用化学式XαYβMγ表示，在上述化学式中，X为卤素原子，Y为烷基胺化合物，M为含有铅和锑的混合物，α∶β∶γ的比例为3∶1∶1。本专利技术涉及具有上述(1)中记述的构成的“钙钛矿型太阳能电池”，该“钙钛矿型太阳能电池”也包括通过以下的详细说明可以理解的、下述的(2)～(5)记述的形态的“钙钛矿型太阳能电池”。(2)如上述(1)所述的钙钛矿型太阳能电池，其特征在于，上述钙钛矿化合物由卤化铅和卤化锑的混合物、以及卤化烷基胺形成。(3)如上述(2)所述的钙钛矿型太阳能电池，其特征在于，上述卤化烷基胺含有卤化甲胺以及卤化甲脒的任一种。(4)如上述(1)～(3)的任一项所述的钙钛矿型太阳能电池，其特征在于，电子传输性化合物为金属氧化物。(5)如上述(4)所述的钙钛矿型太阳能电池，其特征在于，上述金属氧化物为氧化锌、氧化锡、氧化钛、氧化铝、氧化铌、氧化钇以及钛酸钡的任一种。根据上述(2)、(3)所述的构成，除了上述“专利技术效果”，还可以提供具有良好转换率的钙钛矿型太阳能电池。根据上述(4)，(5)所述的构成，通过在电子传输层使用金属氧化物，能使电子移动更高效，提供转换率更加优异的钙钛矿型太阳能电池。其次，对本专利技术涉及的钙钛矿型太阳能电池进一步详细说明。在以下各实施形态中，虽然对构成要素，种类，组合等作了各种限定，但是，这些仅仅是例举，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钙钛矿型太阳能电池，在基板上，包括：第一电极；电子传输层，含有电子传输性化合物，设在上述第一电极上；钙钛矿化合物层，含有钙钛矿化合物，设在上述电子传输层上；空穴传输层，含有空穴传输化合物，设在上述钙钛矿化合物层上；以及第二电极，设在上述空穴传输层上；上述钙钛矿型太阳能电池的特征在于：上述钙钛矿化合物用化学式XαYβMγ表示，在上述化学式中，X为卤素原子，Y为烷基胺化合物，M为含有铅和锑的混合物，α∶β∶γ的比例为3∶1∶1。

【技术特征摘要】
2014.03.27 JP 2014-0658421.一种钙钛矿型太阳能电池，在基板上，包括：第一电极；电子传输层，含有电子传输性化合物，设在上述第一电极上；钙钛矿化合物层，含有钙钛矿化合物，设在上述电子传输层上；空穴传输层，含有空穴传输化合物，设在上述钙钛矿化合物层上；以及第二电极，设在上述空穴传输层上；上述钙钛矿型太阳能电池的特征在于：上述钙钛矿化合物用化学式XαYβMγ表示，在上述化学式中，X为卤素原子，Y为烷基胺化合物，M为含有铅和锑的混合物，α：β：γ的比例为3:1:1。2.如权利要求1所述的钙钛矿型太阳能电池，其特征在于，上述钙钛矿化合物由卤化铅和卤化锑的混合物、以及卤化烷基胺形成。3.如权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：堀内保，八代彻，田中裕二，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：日本;JP