光伏元件制造技术

本发明专利技术的目的是提供光电转换效率优异的光伏元件。为了实现上述目的的本发明专利技术的光伏元件的构成如以下所示。即，光伏元件，其依次至少具有阴极、光电转换层、空穴提取层和阳极，其中，前述空穴提取层含有空穴输运性材料和下述通式（1）或（2）所示的化合物，

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光伏元件
本专利技术涉及光伏元件。
技术介绍
太阳能电池对于当今日益深刻的能源问题而言作为有效的对环境友好的能源而备受关注。目前，作为太阳能电池的光伏元件的半导体材料，使用单晶硅、多晶硅、非晶硅、化合物半导体等无机物。但是，使用无机半导体制造的太阳能电池与火力发电等发电方式相比成本较高，因此尚未广泛普及至一般家庭。成本高的原因主要在于在真空且高温下形成半导体薄膜的工艺。因此，作为期待制造工艺简化的半导体材料，使用了共轭系聚合物、有机晶体等有机半导体、有机色素的有机太阳能电池被研究。对于这样的有机太阳能电池而言，由于可以通过涂布法制作半导体材料，因此可以大幅简化制造工艺。但是，与以往的使用了无机半导体的太阳能电池相比，使用了共轭系聚合物等的有机太阳能电池的光电转换效率和热稳定性低，因此尚未实用化。为了使有机太阳能电池实用化，必须实现高的光电转换效率、同时实现能够使该高的光电转换效率长时间持续的热稳定性、即高耐久性。作为使有机太阳能电池的光电转换效率和耐久性提高的方法之一，可以举出在发电层与阳极之间设置空穴提取层的方法。作为空穴提取层的材料，已知有PEDOT：PSS这样的导电性高分子。例如在专利文献1中，记载了通过利用旋涂法将含有PEDOT：PSS和乙炔二醇系化合物的空穴提取层涂布液成膜，而形成空穴提取层。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2014－27174号公报。
技术实现思路
专利技术欲解决的课题但是，根据本专利技术人等的研究，使用专利文献1的方法将空穴提取层的涂布液涂布于光电转换层上时，不能得到优异的光电转换效率。本专利技术的目的在于提供光电转换效率优异的光伏元件。用于解决课题的方案本专利技术人等不断进行研究，作为结果，推测不能得到优异的光电转换效率的原因在于差的成膜性，所述差的成膜性源于由有机半导体形成的光电转换层与空穴提取层的低的亲和性。本专利技术人等着眼于形成光电转换层的给电子性有机材料在侧链具有疏水性的烷基，认为通过在空穴提取层中含有具有相同的疏水性的烷基的表面活性剂，可以提高光电转换层与空穴提取层的亲和性，形成平滑的空穴提取层。然后，将可作为表面活性剂发挥功能的各种化合物与空穴提取层材料混合，结果发现通过在空穴提取层中含有下述通式（1）或（2）所示的化合物，而在光电转换层上形成平滑的空穴提取层，可提供光电转换效率优异的光伏元件。[化学式1]（式（1）中，R1表示碳原子数为8～14的烷基或碳原子数为8～14的烷酰基，n表示1～9的自然数。式（2）中，R2表示烯基，m表示自然数。）。即，本专利技术是光伏元件，其依次至少具有阴极、光电转换层、空穴提取层、和阳极，前述空穴提取层含有空穴输运性材料、和上述通式（1）或（2）所示的化合物。专利技术的效果根据本专利技术，可以提供空穴提取层的成膜性良好、光电转换效率优异的光伏元件。附图的简单说明图1是表示本专利技术的光伏元件的一个方式的截面图。具体实施方式本专利技术的光伏元件是依次至少具有阴极、光电转换层、空穴提取层、和阳极的光伏元件，前述空穴提取层含有空穴输运性材料、和上述通式（1）或（2）所示的化合物。[化学式2]式（1）中，R1表示碳原子数为8～14的烷基或碳原子数为8～14的烷酰基，n表示1～9的自然数。在式（2）中，R2表示烯基，m表示自然数。以下，对于本专利技术的光伏元件进行说明。图1是表示本专利技术的光伏元件的一个方式的截面图。图1的光伏元件在基板1上依次具有阴极2、光电转换层3、空穴提取层4和阳极5。应予说明，“依次具有”是指各层只要以该顺序存在，也可以例如如后述的具有电荷重组层的方式那样在各层之间具有别的层。对于基板，根据光电转换材料的种类、用途，其为可以层叠电极材料、有机半导体层的基板，可以使用例如通过任意方法由下述材料制作的膜、板：无碱玻璃、石英玻璃、铝、铁、铜、和不锈钢等合金等无机材料；聚酯、聚碳酸酯、聚烯烃、聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚对二甲苯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂、氟系树脂等有机材料。此外，从基板侧射入光来使用时，优选预先使上述示出的各基板具备透光性。作为电极(阴极和阳极)的原材料，除了使用金、铂、银、铜、铁、锌、锡、铝、铟、铬、镍、钴、钪、钒、钇、铈、钐、铕、铽、镱、钼、钨、钛等金属之外，还优选使用金属氧化物、复合金属氧化物(铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铝锌氧化物(AZO)、镓锌氧化物(GZO)、氟掺杂氧化锡（FTO）等)、碱金属、碱土金属(锂、镁、钠、钾、钙、锶、钡)等。进一步，还优选使用包含上述金属的合金、包含上述金属的层叠体的电极。此外，还优选使用包含石墨、石墨层间化合物、碳纳米管、石墨烯、聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物的电极。此外，上述电极材料可以是由两种以上的材料形成的混合层。此外，电极也可以是具有由不同材料形成的2层以上的层叠层而成的层叠结构的电极。阴极中使用的导电性原材料优选与光电转换层进行欧姆接合（オーミック接合）。进一步，使用后述电子提取层时，阴极中使用的导电性原材料优选与电子提取层进行欧姆接合。此外，阳极中使用的导电性原材料优选与空穴提取层进行欧姆接合。光伏元件的阴极或阳极优选具有透光性。只要至少任一者具有透光性即可，但也可以两者均具有透光性。在此，具有透光性是指以入射光到达光电转换层从而产生电动势的程度透光。即，作为透光率而具有超过0%的值时，称为具有透光性。具有该透光性的电极优选在400nm以上且900nm以下的全部波长区域具有60-100%的透光率。此外，具有透光性的电极的厚度只要可以获得充分的导电性即可，因材料而异，但优选为20nm～300nm。应予说明，不具有透光性的电极只要具有导电性则为充分的，厚度也没有特别限定。本专利技术的光伏元件可以在光电转换层与阴极之间设置有电子提取层。利用电子提取层，可以形成适合于提取载流子的界面状态，同时具有防止电极间短路的效果。作为形成电子提取层的材料，可以列举例如1,4,5,8-萘四甲酸二酐、3,4,9,10-苝四甲酸二酐、N,N'-二辛基-3,4,9,10-萘四碳二酰亚胺、噁唑衍生物(2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑、2,5-二(1-萘基)-1,3,4-噁二唑等)、三唑衍生物(3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1,2,4-三唑等)、菲咯啉衍生物、富勒烯衍生物、碳纳米管、向聚对亚苯基亚乙烯基系聚合物中引入氰基而得到的衍生物(CN-PPV)等的具有电子输运性的有机半导体。此外，TiO2等氧化钛(TiOx)、ZnO等氧化锌(ZnOx)、SiO2等氧化硅(SiOx)、SnO2等氧化锡(SnOx)、In2O3等氧化铟(InOx)、MoO3等氧化钼(MoOx)、WO3等氧化钨(WOx)、Ta2O3等氧化钽(TaOx)、BaTiO3等钛酸钡(BaTixOy)、BaZrO3等锆酸钡(BaZrxOy)、ZrO2等氧化锆(ZrOx)、HfO2等氧化铪(HfOx)、Al2O3等氧化铝(AlOx)、Y2O3等氧化钇(YOx)、ZrSiO4等硅酸锆(ZrSixOy)这样的金属氧化物；Si3N4等氮化硅(SiNx)这样的氮化物；CdS等硫化镉(CdSx)、ZnSe等硒化锌(ZnSex)、ZnS等硫化锌(ZnSx)、CdTe等碲化镉(CdTex)这样的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 光伏元件，其依次至少具有阴极、光电转换层、空穴提取层和阳极，其中，前述空穴提取层含有空穴输运性材料和下述通式（1）或（2）所示的化合物，[化学式1]

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.18 JP 2016-055186;2016.03.18 JP 2016-055181.光伏元件，其依次至少具有阴极、光电转换层、空穴提取层和阳极，其中，前述空穴提取层含有空穴输运性材料和下述通式（1）或（2）所示的化合物，[化学式1]在式（1）中，R1表示碳原子数为8～14的烷基或碳原子数为8～14的烷酰基，n表示1～9的自然数，在式（2）中，R2表示烯基，m表示自然数。2.根据权利要求1所述的光伏元件，其中含有前述通式（1）所示的化合物，前述通式（1）中的R1是碳原子数为10～13的烷基或碳原子数为10～13的烷酰基。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：浅香圭亮，山本修平，北泽大辅，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP