太阳能电池制造技术

本公开提供与以往的锡系钙钛矿太阳能电池相比具有更高的转换效率的太阳能电池。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、以及位于所述第1电极与所述光吸收层之间的电子传输层。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。光吸收层含有由化学式ASnX

Solar cell

The invention provides a solar cell with higher conversion efficiency compared with the previous tin perovskite solar cell. The solar cell of the present disclosure has a first electrode, a second electrode, a light absorption layer between the first electrode and the second electrode, and an electronic transmission layer between the first electrode and the light absorption layer. At least one electrode selected from the first electrode and the second electrode has light transmittance. The light absorbing layer contains the chemical formula asnx

【技术实现步骤摘要】
太阳能电池
本公开涉及太阳能电池。
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ABX3(其中，A是一价阳离子，B是二价阳离子，X是卤素阴离子)表示的钙钛矿化合物。非专利文献1中公开了作为钙钛矿太阳能电池的光吸收材料，使用由化学式CsSnI3表示的钙钛矿化合物。另外，非专利文献1公开了作为电子传输材料和空穴传输材料，分别使用TiO2和被称为Spiro-OMETAD的有机半导体。非专利文献2中公开了作为用于钙钛矿太阳能电池的电子传输材料，使用TiO2-ZnO系的三元氧化物。在先技术文献非专利文献1：MulmudiHemantKumar，另外12人，“Lead-freehalideperovskitesolarcellswithhighphotocurrentsrealizedthroughvacancymodulation”，AdvancedMaterials，(英国)，2014年11月，第26卷，第41号，p.7122-7127非专利文献2：XiongYin，另外4人，“TernaryOxidesintheTiO2-ZnOSystemasEfficientElectron-TransportLayersforPerovskiteSolarCellswithEfficiencyover15％”，AppliedMaterialsandInterfaces，2016年10月，8(43)，p.29580-29587专利
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转换效率得到进一步提高的锡系钙钛矿太阳能电池。用于解决课题的手段本公开涉及的太阳能电池，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、以及位于所述第1电极与所述光吸收层之间的电子传输层，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化学式ASnX3(其中，A是1价的阳离子，且X是卤素阴离子)表示的钙钛矿化合物，所述电子传输层含有含Ti和Zn的电子传输材料，并且所述电子传输材料的导带底端能级与所述钙钛矿化合物的导带底端能级之间的差小于0.42eV。专利技术的效果本公开提供一种转换效率得到进一步提高的锡系钙钛矿太阳能电池。附图说明图1表示本公开的实施方式涉及的太阳能电池的截面图。图2表示本公开的实施方式的变形例涉及的太阳能电池的截面图。图3是表示实施例和比较例的太阳能电池所含的电子传输材料的化学式TixZn1-xO1+x中的x的值与该电子传输材料的导带底端能级之间的关系的曲线图。图4是表示实施例和比较例的太阳能电池所含的电子传输材料的化学式TixZn1-xO1+x中的x的值、该电子传输材料的导带底端能级、以及太阳能电池的转换效率之间的关系的曲线图。具体实施方式(术语的定义)本说明书中使用的术语“钙钛矿化合物”是指由化学式ABX3(其中，A是1价的阳离子，B是2价的阳离子，X是卤素阴离子)表示的钙钛矿结晶结构体和与其类似的结晶的结构体。本说明书中使用的术语“锡系钙钛矿化合物”是指包含锡的钙钛矿化合物。本说明书中使用的术语“锡系钙钛矿太阳能电池”是指包含锡系钙钛矿化合物作为光吸收材料的太阳能电池。＜成为本公开的基础的见解＞以下，对成为本公开的见解进行说明。锡系钙钛矿化合物作为光吸收材料具有优异的物性值，因此期待锡系钙钛矿太阳能电池具有高转换效率。本专利技术人为了进一步提高锡系钙钛矿太阳能电池的转换效率，着眼于光吸收材料的导带底端能级与电子传输材料的导带底端能级之间的匹配。以下，将导带底端能级简称为“导带能级”。如非专利文献1中公开的那样，以往的锡系钙钛矿太阳能电池中，通常电子传输材料是TiO2。TiO2相对于含铅的钙钛矿化合物(以下称为“铅系钙钛矿化合物”)，在导带能级的匹配这一点上是合适的。但是，TiO2相对于锡系钙钛矿化合物，在导带能级的匹配这一点上不合适。具体而言，锡系钙钛矿化合物的导带能级比铅系钙钛矿化合物的导带能级浅0.5eV～0.6eV左右。因此，TiO2相对于铅系钙钛矿太阳能电池是合适的电子传输材料，但相对于锡系钙钛矿化合物不是合适的电子传输材料。这是由于相对于锡系钙钛矿化合物，TiO2的导带能级过深。本公开提供一种使用了相对于锡系钙钛矿化合物具有合适的导带能级的电子传输材料的太阳能电池。该太阳能电池具有比以往的锡系钙钛矿太阳能电池高的转换效率。＜本公开的实施方式＞以下，参照附图对本公开的实施方式进行详细说明。图1表示本实施方式涉及的太阳能电池100的截面图。如图1所示，本实施方式涉及的太阳能电池100具备第1电极2、第2电极6、光吸收层4和电子传输层3。光吸收层4位于第1电极2与第2电极6之间。电子传输层3位于第1电极2与光吸收层4之间。第1电极2与第2电极6相对，且在第1电极2与第2电极6之间配置有电子传输层3和光吸收层4。选自第1电极2和第2电极6之中的至少一个电极具有透光性。本说明书中，“电极具有透光性”是指具有200nm以上且2000nm以下波长的光在任一波长下都有10％以上透过电极。光吸收层4中作为光吸收材料含有由化学式ASnX3(其中，A是1价的阳离子，且X是卤素阴离子)表示的钙钛矿化合物。对于位于A位点的1价的阳离子没有限定。1价的阳离子的例子可举出有机阳离子或碱金属阳离子。有机阳离子的例子有甲基铵阳离子(即、CH3NH3+)、甲脒阳离子(即、NH2CHNH2+)、苯乙基铵阳离子(即、C6H5CH2CH2NH3+)或胍基阳离子(即、CH6N3+)。碱金属阳离子的例子有铯阳离子(Cs+)。位于A位点的1价的阳离子优选为甲脒阳离子。位于A位点的1价的阳离子也可以由两种以上阳离子构成。位于X位点的卤素阴离子的例子有碘离子。位于X位点的卤素阴离子可以由两种以上卤素离子构成。光吸收层4可以包含光吸收材料以外的材料。例如光吸收层4可以还包含用于降低由化学式ASnX3表示的钙钛矿化合物的缺陷密度的猝灭物质。猝灭物质的例子有氟化锡之类的氟化合物。电子传输层3含有含Ti和Zn的电子传输材料。含Ti和Zn的电子传输材料在由化学式ASnX3表示的钙钛矿化合物的导带能级的匹配这一点上是合适的。具体而言，含Ti和Zn的电子传输材料的导带底端能级与由化学式ASnX3表示的钙钛矿化合物的导带底端能级之差为小于0.42eV的较小值。该差可以为0.23eV以下，可以为0.09eV以下，也可以为0.01eV以下。含Ti和Zn的电子传输材料的导带底端能级，以真空能级为基准可以大于-3.89eV且小于-3.05eV，也可以为-3.46eV以上且-3.24eV以下。含Ti和Zn的电子传输材料可以是由化学式TixZn1-xO1+x(其中，0＜x＜1)表示的材料。该化学式中，x的值可以本文档来自技高网...

【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、以及位于所述第1电极与所述光吸收层之间的电子传输层，其中，/n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，/n所述光吸收层含有由化学式ASnX

【技术特征摘要】
20180525 JP 2018-1007931.一种太阳能电池，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、以及位于所述第1电极与所述光吸收层之间的电子传输层，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化学式ASnX3表示的钙钛矿化合物，其中，A是1价的阳离子，且X是卤素阴离子，
所述电子传输层含有含Ti和Zn的电子传输材料，并且
所述电子传输材料的导带底端能级与所述钙钛矿化合物的导带底端能级之间的差小于0.42eV。


2.根据权利要求1所述的太阳能电池，
所述电子传输材料的导带底端能级以真空能级为基准大于-3.89eV且小于-3.05eV。

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【专利技术属性】
技术研发人员：楠本将平，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP