光电转换元件、太阳能电池及光电转换元件的制造方法技术

本发明专利技术提供一种光电转换元件(10)、使用该光电转换元件的太阳能电池及光电转换元件(10)的制造方法，所述光电转换元件(10)具有在导电性支承体(11)上具有包含光吸收剂的感光层(13)的第1电极(1)及与第1电极(1)对置的第2电极(2)，其中，光吸收剂包含具有特定钙钛矿型晶体结构的化合物，在第1电极(1)的表面具有以特定式表示的化合物，所述光电转换元件(10)的制造方法中，使在导电性支承体上具有包含具有特定钙钛矿型晶体结构的化合物作为光吸收剂的感光层(13)的第1电极(1)与含有以下述式(AC)表示的化合物的液体接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光电转换元件、太阳能电池及光电转换元件的制造方法
本专利技术涉及一种光电转换元件、太阳能电池及光电转换元件的制造方法。
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，期待其正式的实用化。其中，近年来，将具有钙钛矿型晶体结构的化合物(以下，有时称作钙钛矿化合物)等金属卤化物用作光吸收剂的太阳能电池受到关注。报道有这种太阳能电池中能够实现比较高的光电转换效率的研究成果。例如，非专利文献1中记载有通过利用噻吩或吡啶对以CH3NH3PbI3―xClx表示的钙钛矿化合物的晶体表面进行表面稳定化处理(passivation)，电力转换效率(powerconversionefficency)得到提高。以往技术文献专利文献非专利文献1：ACSNano，DOI：10.1021/nn5036476
技术实现思路
专利技术要解决的技术课题将钙钛矿化合物用作光吸收剂的太阳能电池中，除了要求较高的初始性能(例如，短路电流(简称为电流)、开路电压、光电转换效率)，还要求经时之后也抑制初始性能的下降的耐久性。但是，钙钛矿化合物的稳定性并不充分。将钙钛矿化合物用作光吸收剂的太阳能电池的初始性能会随着时间经过而下降。将钙钛矿化合物用作光吸收剂的太阳能电池刚开发没有多长时间，因此对于电池性能，尚未进行充分的研究、探讨。因此，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的光电转换元件且耐久性优异的光电转换元件及使用该光电转换元件的太阳能电池。并且，本专利技术的课题在于提供一种制造即使将钙钛矿化合物用作光吸收剂也发挥优异的耐久性的光电转换元件的方法。用于解决技术课题的手段本专利技术人等发现将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，通过在包含钙钛矿化合物的感光层的表面设置特定化合物，可获得初始性能尤其电流值不易下降的光电转换元件以及太阳能电池。本专利技术是根据该见解，进行进一步的研究而完成的。即，通过以下方法解决了上述课题。＜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，光吸收剂包含具备具有周期表第一族元素或者阳离子性有机基团A的阳离子、周期表第一族元素以外的金属原子M的阳离子及阴离子性原子或者原子团X的阴离子的钙钛矿型晶体结构的化合物，在第1电极的表面具有以下述式(AC)表示的化合物。[化学式1]式中，环AAC表示杂环。Z表示硫原子或氧原子。nZ表示1以上的整数。A表示＞C＝CRY1RY2、＞C＝S、＞C＝O或＞C＝NRY3。RY1及RY2分别独立地表示取代基。RY3表示氢原子或取代基。nA表示0以上的整数。RAC表示取代基。nR表示0以上的整数。其中，Z为硫原子且nZ为1时，nR表示1以上的整数。＜2＞根据＜1＞所述的光电转换元件，其中，RAC为卤原子、碳原子数5以上的烷基或具有卤原子的基团。＜3＞根据＜1＞或＜2＞所述的光电转换元件，其中，环AAC为5元环或者6元环的芳香族杂环。＜4＞根据＜1＞至＜3＞中任一项所述的光电转换元件，其中，Z的至少1个为氧原子。＜5＞根据＜1＞至＜4＞中任一项所述的光电转换元件，其中，环AAC为呋喃环。＜6＞根据＜1＞至＜5＞中任一项所述的光电转换元件，其中，具有钙钛矿型晶体结构的化合物为以下述式(I)表示的化合物。式(I)：AaMmXx式中，A表示周期表第一族元素或以下述式(1)表示的阳离子性有机基团。M表示周期表第一族元素以外的金属原子。X表示阴离子性原子或者原子团。a表示1或2，m表示1，a、m及x满足a+2m＝x。式(1)：R1a-NH3式中，R1a表示取代基。＜7＞根据＜6＞所述的光电转换元件，其中，R1a为烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基或能够以下述式(2)表示的基团。[化学式2]式中，Xa表示NR1c、氧原子或硫原子。R1b及R1c分别独立地表示氢原子或取代基。***表示与式(1)的氮原子的键合。＜8＞根据＜1＞至＜7＞中任一项所述的光电转换元件，其中，金属原子为选自包含铅及锡的组中的至少1种金属原子。＜9＞根据＜1＞至＜8＞中任一项所述的光电转换元件，其中，在第1电极与第2电极之间具有空穴传输层。＜10＞根据＜1＞至＜9＞中任一项所述的光电转换元件，其中，在导电性支承体与感光层之间具有多孔层。＜11＞一种太阳能电池，其使用上述＜1＞至＜10＞中任一项所述的光电转换元件。＜12＞一种光电转换元件的制造方法，其中，使在导电性支承体上具有包含具有周期表第一族元素或者阳离子性有机基团A的阳离子、周期表第一族元素以外的金属原子M的阳离子及阴离子性原子或者原子团X的阴离子的钙钛矿型晶体结构的化合物作为光吸收剂的感光层的第1电极与含有以下述式(AC)表示的化合物的液体接触。[化学式3]式中，环AAC表示杂环。Z表示硫原子或氧原子。nZ表示1以上的整数。A表示＞C＝CRY1RY2、＞C＝S、＞C＝O或＞C＝NRY3。RY1及RY2分别独立地表示取代基。RY3表示氢原子或取代基。nA表示0以上的整数。RAC表示取代基。nR表示0以上的整数。其中，Z为硫原子，且nZ为1时，nR表示1以上的整数。本说明书中，关于各式的标记，为了便于理解化合物的化学结构，有时还将一部分标记为示性式。随此，各式中，将部分结构称作(取代)基、离子或原子等，但本说明书中，这些不仅表示(取代)基、离子或原子等，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(包含络合物、色素)的表述，除了用作化合物其本身以外，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化合物，是指在无损目标效果的范围内包含具有任意取代基的化合物的含义。这对取代基及连接基团等(以下，称作取代基等)也相同。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，多个取代基等靠近时(尤其，相邻时)，除非另有规定，这些可相互连结而形成环。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，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，虽然将钙钛矿化合物用作光吸收剂，但耐久性仍优异。并且，根据本专利技术的光电转换元件的制造方法，能够制造即使将钙钛矿化合物用作光吸收剂，但耐久性仍优异的光电转换元件。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，根据下述记载将更明了。附图说明图1是包括层中的圆部分的放大图在内而示意地示出本专利技术的光电转换元件的优选方式的剖视图。图2是示意地示出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是包括层中的圆部分的放大图在内而示意地示出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是示意地示出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是示意地示出本专利技术的光电转换元件的又一优选方式的剖视图。图6是包括层中的圆部分的放大图在内而示意地示出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在导电性支承体上具有包含光本文档来自技高网...

【技术保护点】
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电极及与所述第1电极对置的第2电极，其中，所述光吸收剂包含具备具有周期表第一族元素或者阳离子性有机基团A的阳离子、所述周期表第一族元素以外的金属原子M的阳离子及阴离子性原子或者原子团X的阴离子的钙钛矿型晶体结构的化合物，在所述第1电极的表面具有以下述式(AC)表示的化合物，[化学式1]

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.09 JP 2015-0464401.一种光电转换元件，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电极及与所述第1电极对置的第2电极，其中，所述光吸收剂包含具备具有周期表第一族元素或者阳离子性有机基团A的阳离子、所述周期表第一族元素以外的金属原子M的阳离子及阴离子性原子或者原子团X的阴离子的钙钛矿型晶体结构的化合物，在所述第1电极的表面具有以下述式(AC)表示的化合物，[化学式1]式中，环AAC表示杂环；Z表示硫原子或氧原子；nZ表示1以上的整数；A表示＞C＝CRY1RY2、＞C＝S、＞C＝O或＞C＝NRY3；RY1及RY2分别独立地表示取代基；RY3表示氢原子或取代基；nA表示0以上的整数；RAC表示取代基；nR表示0以上的整数；其中，Z为硫原子且nZ为1时，nR表示1以上的整数。2.根据权利要求1所述的光电转换元件，其中，所述RAC为卤原子、碳原子数5以上的烷基或具有卤原子的基团。3.根据权利要求1或2所述的光电转换元件，其中，所述环AAC为5元环或者6元环的芳香族杂环。4.根据权利要求1至3中任一项所述的光电转换元件，其中，所述Z的至少1个为氧原子。5.根据权利要求1至4中任一项所述的光电转换元件，其中，所述环AAC为呋喃环。6.根据权利要求1至5中任一项所述的光电转换元件，其中，所述具有钙钛矿型晶体结构的化合物为以下述式(I)表示的化合物，式(I)：AaMmXx式中，A表示周期表第一族元素或以下述式(1)表示的阳离子性有机基团；M表示所述周期表第一族元素以外的金属原子；X表示阴离...

【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