光电转换元件及太阳能电池制造技术

本发明专利技术提供一种具有包含光吸收剂的感光层的光电转换元件及使用该光电转换元件的太阳能电池，所述光电转换元件中，上述光吸收剂包含具备具有特定阳离子及阴离子的钙钛矿型晶体结构的化合物，构成该化合物的上述阴离子的至少一部分为以下述式(An)表示的有机阴离子：R

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光电转换元件及太阳能电池
本专利技术涉及一种光电转换元件及太阳能电池。
技术介绍
光电转换元件用于各种光传感器、复印机、太阳能电池等。太阳能电池作为利用非耗竭性太阳能的电池，其正式的实用化令人期待。其中，对作为敏化剂使用有机染料或Ru联吡啶络合物等的染料敏化太阳能电池的研究开发已相当进步，光电转换效率达到11％左右。另一方面，近年来，报道有作为具有钙钛矿型晶体结构的化合物，使用金属卤化物的太阳能电池能够实现比较高的光电转换效率的研究成果，受到了关注(例如专利文献1)。以往技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2014/097299号
技术实现思路
专利技术要解决的技术课题使用具有钙钛矿型晶体结构的化合物(以下，还称作“钙钛矿化合物”)的光电转换元件以及太阳能电池在提高光电转换效率上获得了一定成果。但是，使用钙钛矿化合物的光电转换元件以及太阳能电池是近几年才受到了关注，几乎不了解关于光电转换效率以外的电池性能。光电转换元件及太阳能电池中，除了要求较高的光电转换效率以外，还要求在实际使用的现场环境中能够维持初始性能的耐久性。已知钙钛矿化合物在高湿环境下易受损，对使用钙钛矿化合物的光电转换元件以及太阳能电池尤其要求提高高湿条件下的耐久性。并且，在进行光电转换元件及太阳能电池的实用化时，要求抑制光电转换性能的偏差，稳定地供给品质均匀的光电转换元件以及太阳能电池。本专利技术的课题在于提供一种将钙钛矿化合物用作光吸收剂，并且耐湿性优异且制造稳定性(元件之间的耐久性(耐湿性)的均匀性)也良好的光电转换元件。并且，本专利技术的课题在于提供一种使用上述光电转换元件的太阳能电池。用于解决技术课题的手段本专利技术人等发现将具有周期表第一族元素的阳离子或有机阳离子、周期表第一族元素以外的金属原子的阳离子与阴离子的钙钛矿化合物用作光吸收剂的光电转换元件以及太阳能电池中，通过将上述阴离子的至少一部分设为特定有机阴离子，光电转换效率在高湿环境下也不易下降，且还抑制所制造的元件之间的耐久性(耐湿性)的偏差。本专利技术是根据这些发现进行进一步研究来完成的。即，本专利技术的上述课题通过以下方法实现。〔1〕一种光电转换元件，其具有在导电性支承体上具有包含光吸收剂的感光层的第1电极及与第1电极对置的第2电极，其中，上述光吸收剂包含具备具有周期表第一族元素的阳离子或有机阳离子、周期表第一族元素以外的金属原子的阳离子及阴离子的钙钛矿型晶体结构的化合物，构成该化合物的上述阴离子的至少一部分为以下述式(An)表示的有机阴离子。R1-C(＝X1)-X2式(An)式中，R1表示氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、脂肪族杂环基、-N(R2)2、-OR3、-SR4或卤原子。X1表示O原子或S原子。R2～R4表示烷基或芳基。X2表示O-或S-。其中，X1为O原子且X2为O-时，上述烷基为取代甲基或碳原子数2以上的烷基。〔2〕根据〔1〕所述的光电转换元件，其中，上述X1表示O原子，上述X2表示O-。〔3〕根据〔1〕或〔2〕所述的光电转换元件，其中，上述R1表示芳基或杂芳基。〔4〕根据〔1〕至〔3〕中任一项所述的光电转换元件，其中，上述具有钙钛矿型晶体结构的化合物具有卤原子的阴离子。〔5〕根据〔4〕所述的光电转换元件，其中，上述具有钙钛矿型晶体结构的化合物中，上述卤原子的阴离子相对于以上述式(An)表示的有机阴离子的摩尔比满足下述式。32≤[卤原子的阴离子]/[以式(An)表示有机阴离子]≤331〔6〕根据〔5〕所述的光电转换元件，其中，上述具有钙钛矿型晶体结构的化合物中，上述卤原子的阴离子相对于以上述式(An)表示的有机阴离子的摩尔比满足下述式。54≤[卤原子的阴离子]/[以式(An)表示的有机阴离子]≤331〔7〕一种太阳能电池，其使用〔1〕至〔6〕中任一项所述的光电转换元件。本说明书中，关于各化学式，为了便于理解钙钛矿化合物的化学结构，有时将一部分标记为示性式。随此，各化学式中，将部分结构称作(取代)基、离子或原子等，但本说明书中，这些除了表示(取代)基、离子或原子等以外，有时还表示构成以上述式表示的(取代)基或者离子的元素团或元素。本说明书中，关于化合物的标记，用作除了化合物其本身以外还包含其盐、其离子的含义。而且，关于未明确记载取代或未取代的基团以及化合物，是在可发挥所希望的效果的范围内包含具有任意取代基的基团以及化合物的含义。本说明书中，存在多个以特定符号表示的取代基等时或同时规定多个取代基等时，除非另有指明，则各个取代基等可相互相同也可不同。这对取代基等的数量的规定也相同。并且，环例如脂环、芳香族环、杂环可进一步稠合而形成稠环。本说明书中，关于“基团”这一术语，除非另有指明，则用作还包含该基团具有取代基的方式的含义。例如，“烷基”为包含取代烷基与未取代烷基这两种方式的含义。并且，本说明书中，用“～”表示的数值范围表示作为下限值及上限值包含记载于“～”前后的数值的范围。专利技术效果本专利技术的光电转换元件及太阳能电池中，虽然是作为光吸收剂包含钙钛矿化合物的结构，但耐湿性仍优异，且制造稳定性(元件之间的耐久性(耐湿性)的均匀性)也优异。关于本专利技术的上述及其他特征及优点，适当参考添附的附图以及下述记载会更加清楚。附图说明图1是示意地表示本专利技术的光电转换元件的优选方式的剖视图。图2是示意地表示本专利技术的光电转换元件的具有较厚感光层的优选方式的剖视图。图3是示意地表示本专利技术的光电转换元件的另一优选方式的剖视图。图4是示意地表示本专利技术的光电转换元件的又一优选方式的剖视图。图5是示意地表示本专利技术的光电转换元件的又一优选方式的剖视图。具体实施方式《光电转换元件》本专利技术的光电转换元件具有：第1电极，具有导电性支承体及包含光吸收剂的感光层；第2电极，与第1电极对置。其中，第1电极与第2电极对置是包含第1电极与第2电极以相互接触的状态层叠的方式、第1电极与第2电极经由其他层层叠的方式(即，第1电极与第2电极夹着其他层而相互对置设置的方式)这两个形态的含义。本专利技术的光电转换元件优选具有设置于第1电极与第2电极之间的空穴传输层。感光层及第2电极依次设置于导电性支承体上。即，光电转换元件具有空穴传输层时，优选以感光层、空穴传输层及第2电极的顺序设置于导电性支承体上。并且，空穴传输层可设置于导电性支承体与感光层之间。此时，以空穴传输层、感光层及第2电极的顺序设置于导电性支承体上。光吸收剂包含至少1种后述的钙钛矿化合物。光吸收剂可与钙钛矿化合物一同包含钙钛矿化合物以外的光吸收剂。作为钙钛矿化合物以外的光吸收剂，例如可举出金属络合物染料及有机染料。本专利技术中，“在导电性支承体上具有感光层”是包含与导电性支承体的表面相接而具有感光层的方式及在导电性支承体的表面上方经由其他层而具有感光层的方式的含义。在导电性支承体的表面上方经由其他层而具有感光层的方式中，作为设置于导电性支承体与感光层之间的其他层，例如可举出多孔层、阻挡层、电子传输层及空穴传输层等。本专利技术中，作为在导电性支承体的表面上方经由其他层而具有感光层的方式，例如可举出：感光层在多孔层的表面设置成薄膜状等的方式(参考图1)；在多孔层的表面设置成较厚的方式(参考图2)；在阻挡层的表面设置成较薄的方式；在阻挡层的表面设置成厚膜状的方式(参考图3)；在电子传输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电转换元件，其具有第1电极及与第1电极对置的第2电极,该第1电极在导电性支承体上具有包含光吸收剂的感光层，其中，所述光吸收剂包含具有钙钛矿型晶体结构的化合物，该化合物具有周期表第一族元素的阳离子或有机阳离子、周期表第一族元素以外的金属原子的阳离子及阴离子，构成该化合物的所述阴离子的至少一部分为以下述式(An)表示的有机阴离子，R

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.06 JP 2015-045168;2016.01.22 JP 2016-010691.一种光电转换元件，其具有第1电极及与第1电极对置的第2电极,该第1电极在导电性支承体上具有包含光吸收剂的感光层，其中，所述光吸收剂包含具有钙钛矿型晶体结构的化合物，该化合物具有周期表第一族元素的阳离子或有机阳离子、周期表第一族元素以外的金属原子的阳离子及阴离子，构成该化合物的所述阴离子的至少一部分为以下述式(An)表示的有机阴离子，R1-C(＝X1)-X2式(An)式中，R1表示氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、脂肪族杂环基、-N(R2)2、-OR3、-SR4或卤原子；X1表示O原子或S原子；R2～R4表示烷基或芳基；X2表示O-或S-；其中，X1为O原子且X2为O-时，所述烷基为取代甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤宽敬，小林克，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP