太阳能电池制造技术

本申请提供提高锡系钙钛矿太阳能电池的转换效率的技术。本申请的太阳能电池具备：第1电极；第2电极；位于上述第1电极及上述第2电极之间的光电转换层；和位于上述第1电极及上述光电转换层之间的第1电子输送层，其中，选自上述第1电极及上述第2电极中的至少1个电极具有透光性，上述光电转换层包含由1价阳离子、Sn阳离子及卤素阴离子构成的钙钛矿化合物，上述第1电子输送层包含氧卤化铌。1电子输送层包含氧卤化铌。1电子输送层包含氧卤化铌。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】太阳能电池


[0001]本申请涉及太阳能电池。

技术介绍

[0002]近年来，研究及开发了钙钛矿太阳能电池。在钙钛矿太阳能电池中，使用化学式ABX3所示的钙钛矿化合物作为光电转换材料。其中，A为1价阳离子，B为2价阳离子及X为卤素阴离子。
[0003]在专利文献1及非专利文献1中公开了一种锡系钙钛矿太阳能电池，其包含化学式CH3NH3SnI3或化学式(NH2)2CHSnI3所示的锡系钙钛矿化合物作为光电转换材料。在非专利文献2中公开了一种铅系钙钛矿太阳能电池，其包含在化学式((NH2)2CH)
0.85
(CH3NH3)
0.15
PbI3所示的铅系钙钛矿化合物中添加了NbF5而得到的光电转换材料。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2017
‑
17252号公报
[0007]非专利文献
[0008]非专利文献1：Shuyan Shao等，"Highly Reproducible Sn
‑
Based Hybrid Perovskite Solar Cells with 9％Efficiency"，Advanced Energy Materials，2018，Vol.8，1702019
[0009]非专利文献2：S.Yuan等，"NbF5：A Novelα
‑
Phase Stabilizer for FA
‑
Based Perovskite Solar Cells with High Efficiency"，Adv.Func.Mater.，2019，1807850

技术实现思路

[0010]专利技术所要解决的课题
[0011]本申请的目的在于提供提高锡系钙钛矿太阳能电池的转换效率的技术。
[0012]用于解决课题的手段
[0013]本申请的太阳能电池具备：
[0014]第1电极；
[0015]第2电极；
[0016]位于上述第1电极及上述第2电极之间的光电转换层；和
[0017]位于上述第1电极及上述光电转换层之间的第1电子输送层，
[0018]其中，选自上述第1电极及上述第2电极中的至少1个电极具有透光性，
[0019]上述光电转换层包含由1价阳离子、Sn阳离子及卤素阴离子构成的钙钛矿化合物，
[0020]上述第1电子输送层包含氧卤化铌。
[0021]专利技术效果
[0022]本申请提供具有高转换效率的锡系钙钛矿太阳能电池。
附图说明
[0023]图1是表示基于铅系钙钛矿太阳能电池以及以往的锡系钙钛矿太阳能电池中的实测值得到的电流
‑
电压特性的图。
[0024]图2是表示基于器件模拟得到的太阳能电池的电流
‑
电压特性与能量偏移(energy offset)的关系的图。
[0025]图3表示本申请的实施方式的太阳能电池的剖面图。
[0026]图4是表示针对比较例1的太阳能电池进行的飞行时间型二次离子质谱(以下记载为“TOF
‑
SIMS”)的评价结果的图。
[0027]图5是表示针对实施例3的太阳能电池进行的TOF
‑
SIMS的评价结果的图。
具体实施方式
[0028]<术语的定义>
[0029]本说明书中使用的术语“钙钛矿化合物”是指化学式ABX3(其中，A为1价阳离子，B为2价阳离子及X为卤素阴离子)所示的钙钛矿晶体结构体及具有与其类似的晶体的结构体。本说明书中使用的术语“锡系钙钛矿化合物”是指包含Sn阳离子作为2价阳离子的钙钛矿化合物。
[0030]本说明书中使用的术语“钙钛矿太阳能电池”是指包含钙钛矿化合物作为光电转换材料的太阳能电池。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电转换材料的太阳能电池。
[0031]<成为本申请的基础的见识>
[0032]成为本申请的基础的见识如下所述。
[0033]锡系钙钛矿化合物具有作为太阳能电池的光电转换材料而言在理论上被视为适宜的1.4eV附近的能隙。根据上述能隙的值，对于锡系钙钛矿太阳能电池，可期待高的转换效率。但是，以往的锡系钙钛矿太阳能电池的转换效率比包含铅系钙钛矿化合物作为光电转换材料的铅系钙钛矿太阳能电池低。需要说明的是，铅系钙钛矿化合物是包含Pb阳离子作为2价阳离子的钙钛矿化合物。
[0034]图1是表示基于铅系钙钛矿太阳能电池以及以往的锡系钙钛矿太阳能电池中的实测值得到的电流
‑
电压特性的图。用于测定实测值的各太阳能电池由本专利技术的专利技术者们制作。各太阳能电池具有下述层叠结构：基板、第1电极、电子输送层、多孔质层、光电转换层、空穴输送层及第2电极依次层叠。关于各个太阳能电池，构成各层的材料如下所述。
[0035](铅系钙钛矿太阳能电池)
[0036]基板：玻璃
[0037]第1电极：铟
‑
锡复合氧化物(以下记载为“ITO”)及掺杂有锑的氧化锡(以下记载为“ATO”)的混合物
[0038]电子输送层：致密TiO2(以下记载为“c
‑
TiO
2”)
[0039]多孔质层：介孔TiO2(以下记载为“mp
‑
TiO
2”)
[0040]光电转换层：HC(NH2)2PbI3[0041]空穴输送层：2,2',7,7'
‑
四
‑
(N,N
‑
二
‑
对甲氧基苯胺)
‑
9,9'
‑
螺二芴(2,2',7,7'
‑
tetrakis
‑
(N,N
‑
di
‑
p
‑
methoxyphenylamine)
‑
9,9'
‑
spirobifluorene)(以下记载为
“
spiro
‑
OMeTAD”)
[0042]第2电极：金
[0043](以往的锡系钙钛矿太阳能电池)
[0044]基板：玻璃
[0045]第1电极：ITO及ATO的混合物
[0046]电子输送层：c
‑
TiO2[0047]多孔质层：mp
‑
TiO2[0048]光电转换层：HC(NH2)2SnI3[0049]空穴输送层：聚[双(4
‑
苯基)(2,4,6
‑
三甲基苯基)胺](poly[bis(4
‑
phenyl)(2,4,6
‑
trimethylpheny本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种太阳能电池，其具备：第1电极；第2电极；位于所述第1电极及所述第2电极之间的光电转换层；和位于所述第1电极及所述光电转换层之间的第1电子输送层，其中，选自所述第1电极及所述第2电极中的至少1个电极具有透光性，所述光电转换层包含由1价阳离子、Sn阳离子及卤素阴离子构成的钙钛矿化合物，所述第1电子输送层包含氧卤化铌。2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第1电子输送层具有2个主表面，2个主表面中的一个主表面面向所述光电转换层，2个主表面中的另一个主表面面向所述第1电极，而且所述一个主表面与所述另一个主表面相比具有更高的卤素浓度。3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池，其中，所述第1电子输送层在该第1电子输送层的...

【专利技术属性】
技术研发人员：横山智康，西谷雄，楠本将平，宫本唯未，
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：