核壳粒子、复合体、光电转换元件用受光部件及光电转换元件制造技术

该核壳粒子(10)具备具有光的波长转换能力的无机纳米粒子(11)、和形成于上述无机纳米粒子(11)的表面且由无机钙钛矿型物质形成的覆盖层(12)，该核壳粒子(10)具有核壳结构。该核壳粒子(10)具有核壳结构。该核壳粒子(10)具有核壳结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】核壳粒子、复合体、光电转换元件用受光部件及光电转换元件


[0001]本专利技术涉及核壳粒子、复合体、光电转换元件用受光部件、及光电转换元件。本申请以于2020年5月28日在日本提出申请的日本特愿2020
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093726号为基础主张优先权，将其内容援引至本文中。

技术介绍

[0002]太阳能电池、光电二极管这样的光电转换元件在各种领域中被广泛使用。然而，以往的光电转换元件存在对近红外区域的光的检测灵敏度弱于可见光区域的光这样的问题。对于近红外区域的光，如果也能够与可见光同样地提高检测灵敏度，则例如在太阳能电池中能够提高光电转换效率。
[0003]专利文献1中，公开了使用上转换纳米粒子作为用于担载有机无机复合钙钛矿型化合物(其作为发电层)的无机多孔质的技术。此处，所谓上转换纳米粒子，是指具有将红外线等长波长光转换为可见光、紫外线等短波长光的功能的、粒径为nm级的粒子。该技术是将无机核壳粒子所吸收的近红外光等长波长光转换为可见光
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紫外线等短波长光，并使其重吸收于有机无机复合钙钛矿晶体中，由此激发能量，产生电动势。
[0004]非专利文献1中公开了在使无机纳米粒子(Lanthanide
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doped NPS)和无机钙钛矿量子点(CaPbX3(X＝Cl，Br，I)PeQDs)彼此隔开间隔地混合存在的状态下利用无机纳米粒子的上转换功能的技术。该技术使无机纳米粒子通过近红外光激发而产生的可见光被无机钙钛矿量子点重吸收而发光。
[0005]现有技术文献<br/>[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本特开2015
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92563号公报
[0008]非专利文献
[0009]非专利文献1：Wei Zhen等人，Nature Communications(2018)9：3462

技术实现思路

[0010]专利技术所要解决的课题
[0011]就上述文献所公开的构成而言，钙钛矿对波长转换后的光进行重吸收时能量损失无法避免，因此在所吸收的光较弱的情况下，难以产生充分的电动势、发光。
[0012]就以往的包含稀土离子的上转换纳米粒子而言，担负发光的离子的浓度需要为1至5％程度，当担负发光的离子的浓度为高浓度时，发光淬灭。其原因在于，在高浓度条件下，在发光物质之间发生交叉驰豫，因覆盖于纳米粒子表面的链状有机分子的热振动，能量失活。因此，光吸收量非常小，除非强光，否则不会发生上转换。
[0013]本专利技术是鉴于上述情况而做出的，本专利技术的课题在于能够使用长波长的弱光来获得高的可见光敏化特性。
[0014]用于解决课题的手段
[0015]为了解决上述课题，本专利技术提供核壳粒子、复合体、光电转换元件用受光部件、及光电转换元件。并且，本专利技术采用以下的手段。
[0016](1)本专利技术的一个方式涉及的核壳粒子具备：具有光的波长转换能力的无机纳米粒子；和形成于上述无机纳米粒子的表面且由无机钙钛矿型物质形成的覆盖层，所述核壳粒子具有核壳结构。
[0017](2)在上述(1)所述的核壳粒子中，上述无机纳米粒子优选包含稀土元素。
[0018](3)本专利技术的一个方式涉及的复合体是包含钙钛矿结构体作为主成分、且还包含上述(1)或(2)中任一项所述的核壳粒子的凝集体或薄膜。
[0019](4)本专利技术的一个方式涉及的光电转换元件用受光部件是将由上述(3)所述的复合体构成的层、和由包含有机或无机半导体(包括金属络合物)作为主成分的凝集体或薄膜构成的层层叠而成的。
[0020](5)本专利技术的一个方式涉及的光电转换元件是在空穴传输层与电子传输层之间具备上述(4)的光电转换元件用受光部件而成的。
[0021](6)本专利技术的一个方式涉及的光电转换元件是将下述第一层、第二层和第三层依次层叠而成的，所述第一层由包含无机半导体作为主成分的多个粒子或其凝集体或者薄膜构成，所述第二层形成于上述第一层的表面、且由权利要求3所述的复合体构成，所述第三层由包含有机或无机半导体(包括金属络合物)作为主成分的多个粒子或其凝集体或者薄膜构成，在导带中，上述第二层的能级高于上述第一层的能级，并且上述第三层的能级高于上述第二层的能级。
[0022](7)就上述(6)所述的光电转换元件而言，上述第三层包含有机金属络合物作为主成分，价带中的上述第二层的能级可以高于上述第三层的能级。
[0023]专利技术的效果
[0024]根据本专利技术，通过在表面形成钙钛矿覆盖层，能够使以往为数％的发光物质的掺杂浓度增加至100％。由此，能够使用长波长的弱光来获得高的可见光敏化特性。
[0025]根据本专利技术，能够提供可使用长波长的弱光来获得高的可见光敏化特性的核壳粒子、复合体、光电转换元件用受光部件及光电转换元件。
附图说明
[0026][图1]为本专利技术的一个实施方式涉及的核壳粒子的截面图。
[0027][图2]为具备图1的核壳粒子的光电转换元件的截面图。
[0028][图3]示出图2的光电转换元件的工作期间的、各层的能带的结构。
[0029][图4]为具备图1的核壳粒子的光电转换元件的变形例的截面图。
[0030][图5]示出图4的光电转换元件的工作期间的、各层的能带的结构。
[0031][图6]为图2的光电转换元件的制造过程中的被处理体的截面图。
[0032][图7]为示出核壳粒子1、2及纳米粒子1的发光光谱的图。
[0033][图8]为示出由第二层的核壳粒子的结构的不同引起的吸收率的变化的图。
[0034][图9]为作为实施例2制造的光电转换元件的截面的SEM图像。
[0035][图10]为示出吸收由实施例2的光电转换元件的第二层进行波长转换而得的光之后产生的发光的光谱的图
[0036][图11]为示出光电转换元件中得到的光电流的响应速度的图。
具体实施方式
[0037]以下，使用附图对适用本专利技术的实施方式涉及的核壳粒子、复合体、光电转换元件用受光部件、及光电转换元件详细地进行说明。需要说明的是，在以下的说明中使用的附图中，为了易于理解特征，方便起见，有时将作为特征的部分放大示出，各构成要素的尺寸比例等不一定与实际相同。另外，在以下的说明中示例的材料、尺寸等为一个例子，本专利技术并不限定于此，可以在不变更其主旨的范围内适当变更而实施。
[0038](核壳粒子)
[0039]图1为示意性地示出本专利技术的一实施方式涉及的核壳粒子10的构成的截面图。核壳粒子10主要具备无机纳米粒子11、和其覆盖层12，核壳粒子10具有核壳结构。
[0040]无机纳米粒子11是粒径(直径)11a为10nm～100nm程度的粒子，且具有光的波长转换能力。此处的光的波长转换能力是指将入射光的波长转换而射出与入射光不同波长的光的能力。本实施方式中，对于入射的近红外光的波长被转换成为可见光并被射出的情况，举例进行说明。<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.核壳粒子，其特征在于，具备：具有光的波长转换能力的无机纳米粒子；和形成于所述无机纳米粒子的表面且由无机钙钛矿型物质形成的覆盖层，所述核壳粒子具有核壳结构。2.如权利要求1所述的核壳粒子，其特征在于，所述无机纳米粒子包含稀土元素。3.复合体，其特征在于，是包含钙钛矿结构体作为主成分、且还包含权利要求1或2中任一项所述的核壳粒子的凝集体或薄膜。4.光电转换元件用受光部件，其特征在于，是将由权利要求3所述的复合体构成的层、和由包含有机或无机半导体(包括金属络合物)作为主成分的凝集体或薄膜构成的层层叠而成的。5.光电转换元件，其是在空穴传输层与电子传输层之间具备权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：二瓶步美，宫坂力，
申请(专利权)人：国立研究开发法人科学技术振兴机构，
类型：发明
国别省市：