JP2018056233A - Solar cell - Google Patents
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Abstract
【課題】高温高湿耐久性に優れた太陽電池を提供する。【解決手段】基板2上に複数の太陽電池セルを有する太陽電池であって、複数の太陽電池セルは、それぞれ、下部電極3と、上部電極4と、下部電極と上部電極との間に配置された光電変換層5とを有する積層体からなり、複数の太陽電池セルは、上部電極が、隣接する太陽電池セルの下部電極と接続することで電気的に接続しており、電子顕微鏡にて観察した太陽電池の断面図において、下部電極の上面に接する光電変換層の側面の角度をθ2としたとき、θ2が90°未満である太陽電池。【選択図】図3A solar cell having excellent durability at high temperature and high humidity is provided. A solar cell having a plurality of solar cells on a substrate, the plurality of solar cells being disposed between a lower electrode, an upper electrode, and a lower electrode and an upper electrode, respectively. A plurality of solar cells, the upper electrode is electrically connected by connecting to the lower electrode of the adjacent solar cell, and an electron microscope is used. In the observed cross-sectional view of a solar cell, a solar cell in which θ2 is less than 90 ° when the angle of the side surface of the photoelectric conversion layer in contact with the upper surface of the lower electrode is θ2. [Selection] Figure 3
Description
本発明は、高温高湿耐久性に優れた太陽電池に関する。 The present invention relates to a solar cell excellent in high temperature and high humidity durability.
従来から、対向する電極間にN型半導体層とP型半導体層とを配置した積層体を備えた光電変換素子が開発されている。このような光電変換素子では、光励起により光キャリアが生成し、電子がN型半導体を、ホールがP型半導体を移動することで、電界が生じる。 Conventionally, a photoelectric conversion element including a stacked body in which an N-type semiconductor layer and a P-type semiconductor layer are arranged between opposing electrodes has been developed. In such a photoelectric conversion element, photocarriers are generated by photoexcitation, and an electric field is generated by electrons moving through an N-type semiconductor and holes moving through a P-type semiconductor.
現在、実用化されている光電変換素子の多くは、シリコン等の無機半導体を用いて製造される無機太陽電池である。しかしながら、無機太陽電池は製造にコストがかかるうえ大型化が困難であり、利用範囲が限られてしまうことから、無機半導体の代わりに有機半導体を用いて製造される有機太陽電池が注目されている。 Currently, most of the photoelectric conversion elements in practical use are inorganic solar cells manufactured using an inorganic semiconductor such as silicon. However, since inorganic solar cells are expensive to manufacture and difficult to increase in size, and the range of use is limited, organic solar cells manufactured using organic semiconductors instead of inorganic semiconductors are attracting attention. .
有機太陽電池においては、ほとんどの場合フラーレンが用いられている。フラーレンは、主にN型半導体として働くことが知られている。例えば、特許文献1には、P型半導体となる有機化合物とフラーレン類とを用いて形成された半導体ヘテロ接合膜が記載されている。しかしながら、フラーレンを用いて製造される有機太陽電池において、その劣化の原因はフラーレンであることが知られており(例えば、非特許文献1参照)、フラーレンに代わる材料が求められている。 In organic solar cells, fullerene is almost always used. Fullerenes are known to work mainly as N-type semiconductors. For example, Patent Document 1 describes a semiconductor heterojunction film formed using an organic compound that becomes a P-type semiconductor and fullerenes. However, in organic solar cells manufactured using fullerenes, it is known that the cause of deterioration is fullerenes (see, for example, Non-Patent Document 1), and materials that replace fullerenes are required.
そこで近年、有機無機ハイブリッド半導体と呼ばれる、中心金属に鉛、スズ等を用いたペロブスカイト構造を有する光電変換材料が発見され、高い光電変換効率を有することが示された(例えば、非特許文献2)。
しかしながら、このような有機無機ペロブスカイト化合物を用いた場合、有機太陽電池が高温高湿耐久性に劣るという問題があった。
Therefore, in recent years, a photoelectric conversion material having a perovskite structure using lead, tin, or the like as a central metal, which is called an organic-inorganic hybrid semiconductor, has been discovered and shown to have high photoelectric conversion efficiency (for example, Non-Patent Document 2). .
However, when such an organic inorganic perovskite compound is used, there is a problem that the organic solar cell is inferior in durability at high temperature and high humidity.
本発明は、高温高湿耐久性に優れた太陽電池を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the solar cell excellent in high temperature, high humidity durability.
本発明は、基板上に複数の太陽電池セルを有する太陽電池であって、前記複数の太陽電池セルは、それぞれ、下部電極と、上部電極と、前記下部電極と前記上部電極との間に配置された光電変換層とを有する積層体からなり、前記複数の太陽電池セルは、前記上部電極が、隣接する太陽電池セルの前記下部電極と接続することで電気的に接続しており、電子顕微鏡にて観察した前記太陽電池の断面図において、前記下部電極の上面に接する前記光電変換層の側面の角度をθ2としたとき、θ2が90°未満である太陽電池である。
以下、本発明を詳述する。
The present invention is a solar cell having a plurality of solar cells on a substrate, wherein the plurality of solar cells are disposed between a lower electrode, an upper electrode, and the lower electrode and the upper electrode, respectively. A plurality of solar cells, wherein the upper electrode is electrically connected by connecting to the lower electrode of an adjacent solar cell, and an electron microscope In the cross-sectional view of the solar cell observed in (1), when the angle of the side surface of the photoelectric conversion layer in contact with the upper surface of the lower electrode is θ2, θ2 is less than 90 °.
The present invention is described in detail below.
図1に、従来の太陽電池(有機太陽電池)の一例を模式的に示す断面図を示す。
図1に示すように、一般的に、従来の太陽電池1’は、基板2’上に複数の太陽電池セルを有しており、上記複数の太陽電池セルは、それぞれ、下部電極3’と、上部電極4’と、下部電極3’と上部電極4’との間に配置された光電変換層5’とを有する積層体からなる。上記複数の太陽電池セルは、上部電極4’が、隣接する太陽電池セルの下部電極3’と接続することで電気的に接続している。必要に応じて、上部電極4’上を覆って上記複数の太陽電池セルを封止するバリア層6’が形成される。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing an example of a conventional solar cell (organic solar cell).
As shown in FIG. 1, in general, a conventional solar cell 1 ′ has a plurality of solar cells on a
図1に示すような従来の太陽電池(有機太陽電池)を製造する際には、一般的に、基板の全面に下部電極を製膜した後、下部電極のパターニングを行う工程(1)、基板上に下部電極が設けられたサンプルの全面に光電変換層を製膜した後、光電変換層のパターニングを行う工程(2)、及び、基板上に下部電極及び光電変換層が設けられたサンプルの全面に上部電極を製膜した後、上部電極のパターニングを行う工程(3)が行われる。本発明者らは、有機無機ペロブスカイト化合物を用いた場合に有機太陽電池が高温高湿耐久性に劣る原因について検討したところ、他の太陽電池と比べて有機太陽電池は厚みが極めて薄いため、上記工程(3)において上部電極を製膜する際に上部電極が光電変換層を充分に覆うことができない場合があり、その結果、水分の浸透により有機無機ペロブスカイト化合物が劣化し、充分な高温高湿耐久性が得られないことを見出した。なお、有機無機ペロブスカイト化合物は水分に非常に弱いため、光電変換層がこのような有機無機ペロブスカイト化合物を含む有機太陽電池では、他の太陽電池(例えば、CIGS太陽電池等)と比べて高温高湿耐久性の低さが問題となりやすい。
図2に、従来の太陽電池(有機太陽電池)において上部電極が光電変換層を充分に覆うことができなかった場合の一例を模式的に示す断面図を示す。図2において、上部電極4’は、光電変換層5’を充分に覆うことができておらず、光電変換層5’の側面が露出したり、光電変換層5’の角部分が露出したりしている。
これに対して、本発明者らは、電子顕微鏡にて観察した太陽電池の断面図において、下部電極の上面に接する光電変換層の側面の角度をθ2としたとき、θ2を特定範囲に調整して緩やかな角度とすることにより、上部電極を製膜する際に上部電極が光電変換層を充分に覆うことができるようになり、その結果、高い高温高湿耐久性が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
When manufacturing a conventional solar cell (organic solar cell) as shown in FIG. 1, generally, after forming a lower electrode on the entire surface of the substrate, patterning the lower electrode (1), the substrate A step (2) of patterning the photoelectric conversion layer after forming a photoelectric conversion layer on the entire surface of the sample on which the lower electrode is provided, and a sample in which the lower electrode and the photoelectric conversion layer are provided on the substrate After forming the upper electrode on the entire surface, a step (3) of patterning the upper electrode is performed. The inventors of the present invention have studied the reason why the organic solar cell is inferior in the high temperature and high humidity durability when the organic / inorganic perovskite compound is used, and the organic solar cell is extremely thin compared to other solar cells. When the upper electrode is formed in the step (3), the upper electrode may not sufficiently cover the photoelectric conversion layer. As a result, the organic / inorganic perovskite compound deteriorates due to moisture permeation, and sufficient high temperature and humidity It was found that durability could not be obtained. In addition, since an organic-inorganic perovskite compound is very weak to moisture, an organic solar cell whose photoelectric conversion layer includes such an organic-inorganic perovskite compound has a higher temperature and humidity than other solar cells (for example, CIGS solar cells). Low durability tends to be a problem.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an example of a conventional solar cell (organic solar cell) where the upper electrode cannot sufficiently cover the photoelectric conversion layer. In FIG. 2, the
In contrast, in the cross-sectional view of the solar cell observed with an electron microscope, the present inventors adjust θ2 to a specific range when the angle of the side surface of the photoelectric conversion layer in contact with the upper surface of the lower electrode is θ2. By making the angle gentle, the upper electrode can sufficiently cover the photoelectric conversion layer when forming the upper electrode, and as a result, it has been found that high high temperature and high humidity durability can be obtained, The present invention has been completed.
本発明の太陽電池は、基板上に複数の太陽電池セルを有する。
上記基板は特に限定されず、例えば、ソーダライムガラス、無アルカリガラス等の透明ガラス基板、セラミック基板、透明プラスチック基板、金属基板等が挙げられる。
The solar cell of the present invention has a plurality of solar cells on a substrate.
The said board | substrate is not specifically limited, For example, transparent glass substrates, such as soda-lime glass and an alkali free glass, a ceramic substrate, a transparent plastic substrate, a metal substrate, etc. are mentioned.
上記複数の太陽電池セルは、それぞれ、下部電極と、上部電極と、上記下部電極と上記上部電極との間に配置された光電変換層とを有する積層体からなる。上記複数の太陽電池セルは、上記上部電極が、隣接する太陽電池セルの上記下部電極と接続することで電気的に接続している。 Each of the plurality of solar cells is composed of a laminated body having a lower electrode, an upper electrode, and a photoelectric conversion layer disposed between the lower electrode and the upper electrode. The plurality of solar cells are electrically connected by the upper electrode being connected to the lower electrode of an adjacent solar cell.
本発明の太陽電池においては、電子顕微鏡にて観察した本発明の太陽電池の断面図において、上記基板の上面に接する上記下部電極の側面の角度をθ1としたとき、θ1が90°未満であることが好ましい。
θ1を上記範囲に調整して緩やかな角度とすることにより、上記光電変換層を製膜する際に上記光電変換層が上記下部電極を充分に覆うことができるようになる。その結果、上記下部電極の側面が露出したり、上記下部電極の角部分が露出したりすることを防止することができ、上記上部電極と上記下部電極とが接触して光電変換効率にばらつきが生じることを防ぐことができる。θ1のより好ましい上限は85°である。θ1の下限は特に限定されないが、好ましい下限は10°である。θ1が85°以下であれば、上記光電変換層が上記下部電極をより充分に覆うことができる。θ1のより好ましい下限は20°である。
In the solar cell of the present invention, in the cross-sectional view of the solar cell of the present invention observed with an electron microscope, θ1 is less than 90 ° when the angle of the side surface of the lower electrode in contact with the upper surface of the substrate is θ1. It is preferable.
By adjusting θ1 within the above range to a gentle angle, the photoelectric conversion layer can sufficiently cover the lower electrode when the photoelectric conversion layer is formed. As a result, it is possible to prevent the side surface of the lower electrode from being exposed and the corner portion of the lower electrode from being exposed, and the upper electrode and the lower electrode are in contact with each other, thereby causing variations in photoelectric conversion efficiency. It can be prevented from occurring. A more preferable upper limit of θ1 is 85 °. The lower limit of θ1 is not particularly limited, but a preferable lower limit is 10 °. When θ1 is 85 ° or less, the photoelectric conversion layer can more fully cover the lower electrode. A more preferable lower limit of θ1 is 20 °.
本発明の太陽電池においては、電子顕微鏡にて観察した本発明の太陽電池の断面図において、上記下部電極の上面に接する上記光電変換層の側面の角度をθ2としたとき、θ2が90°未満である。なお、本発明の太陽電池が電子輸送層、及び/又は、ホール輸送層を有する場合には、上記下部電極の上面に接する、電子輸送層、光電変換層及びホール輸送層を合わせた層の側面の角度をθ2とする。
θ2を上記範囲に調整して緩やかな角度とすることにより、上記上部電極を製膜する際に上記上部電極が上記光電変換層を充分に覆うことができるようになる。その結果、上記光電変換層の側面が露出したり、上記光電変換層の角部分が露出したりすることを防止することができ、上記光電変換層が有機無機ペロブスカイト化合物を含む場合であっても水分の浸透により有機無機ペロブスカイト化合物が劣化することを抑制し、高い高温高湿耐久性を得ることができる。θ2の好ましい上限は85°である。θ2の下限は特に限定されないが、好ましい下限は20°である。θ2が85°以下であれば、上記上部電極が上記光電変換層をより充分に覆うことができる。
In the solar cell of the present invention, in the cross-sectional view of the solar cell of the present invention observed with an electron microscope, θ2 is less than 90 ° when the angle of the side surface of the photoelectric conversion layer in contact with the upper surface of the lower electrode is θ2. It is. When the solar cell of the present invention has an electron transport layer and / or a hole transport layer, the side surface of the layer including the electron transport layer, the photoelectric conversion layer, and the hole transport layer in contact with the upper surface of the lower electrode. Is defined as θ2.
By adjusting θ2 to the above range so as to have a gentle angle, the upper electrode can sufficiently cover the photoelectric conversion layer when the upper electrode is formed. As a result, it is possible to prevent the side surface of the photoelectric conversion layer from being exposed or the corner portion of the photoelectric conversion layer from being exposed, and even if the photoelectric conversion layer contains an organic-inorganic perovskite compound. It is possible to suppress deterioration of the organic / inorganic perovskite compound due to moisture permeation and to obtain high high temperature and high humidity durability. A preferable upper limit of θ2 is 85 °. The lower limit of θ2 is not particularly limited, but a preferable lower limit is 20 °. If θ2 is 85 ° or less, the upper electrode can more fully cover the photoelectric conversion layer.
上記電子顕微鏡にて観察した本発明の太陽電池の断面図において、上記光電変換層の上面に接する上記上部電極の側面の角度もまた、90°未満であってもよい。 In the cross-sectional view of the solar cell of the present invention observed with the electron microscope, the angle of the side surface of the upper electrode in contact with the upper surface of the photoelectric conversion layer may also be less than 90 °.
θ1及びθ2を測定する方法としては、電子顕微鏡(例えば、S−4800、HITACHI社製等)を用いて倍率5万〜50万倍にて、本発明の太陽電池の水平面に対して垂直な断面図を観察し、得られた写真から画像解析ソフトを用いてθ1及びθ2を算出する方法を採用することができる。
上記基板の上面、上記下部電極の側面、上記下部電極の上面、上記光電変換層の側面等が平滑ではなく、例えば、波打っている等の場合には、以下のように近似直線による補正を行い、平滑であるものと見なしてθ1及びθ2を測定することができる。
即ち、上記基板又は上記下部電極の上面が平滑でない場合には、上記基板又は上記下部電極の上部にあたる画像上の任意の10点を選択し、最小二乗法により直線を近似する。上記下部電極の側面が平滑でない場合には、上記方法によって出された近似直線から求められる上記下部電極の平均厚みの四等分線と、上記下部電極−上記光電変換層間の境界線との各交点となる三点を用いて、最小二乗法により直線を近似する。上記光電変換層の側面が平滑でない場合にも、上記下部電極の場合と同様にして直線を近似する。
As a method of measuring θ1 and θ2, a cross section perpendicular to the horizontal plane of the solar cell of the present invention at an magnification of 50,000 to 500,000 times using an electron microscope (for example, S-4800, manufactured by HITACHI, etc.) A method of calculating θ1 and θ2 by observing the figure and using image analysis software from the obtained photograph can be adopted.
If the upper surface of the substrate, the side surface of the lower electrode, the upper surface of the lower electrode, the side surface of the photoelectric conversion layer, etc. are not smooth, for example, if they are wavy, correction by an approximate straight line is performed as follows: Yes, θ1 and θ2 can be measured as being smooth.
That is, when the upper surface of the substrate or the lower electrode is not smooth, arbitrary 10 points on the image corresponding to the upper portion of the substrate or the lower electrode are selected, and a straight line is approximated by the least square method. When the side surface of the lower electrode is not smooth, each of the quadrant of the average thickness of the lower electrode obtained from the approximate straight line obtained by the method and the boundary line between the lower electrode and the photoelectric conversion layer A straight line is approximated by the method of least squares using three points as intersections. Even when the side surface of the photoelectric conversion layer is not smooth, a straight line is approximated as in the case of the lower electrode.
θ1及びθ2を上記範囲に調整する方法として、例えば、パターニング方法を選択及び調整する方法が挙げられる。具体的には例えば、メカニカルスクライブにより上記下部電極及び上記光電変換層のパターニングを行う場合には、スクライブのツールの種類により調整する方法、スクライブ圧により調整する方法等が挙げられる。また、レーザースクライブにより上記下部電極及び上記光電変換層のパターニングを行う場合には、加工スピード、ショットピッチ、レーザー照射径、パルス幅、レーザー強度等により調整する方法等が挙げられる。 As a method of adjusting θ1 and θ2 to the above range, for example, a method of selecting and adjusting a patterning method can be mentioned. Specifically, for example, when patterning the lower electrode and the photoelectric conversion layer by mechanical scribe, there are a method of adjusting by the type of scribe tool, a method of adjusting by scribe pressure, and the like. Moreover, when patterning the said lower electrode and the said photoelectric converting layer by laser scribe, the method etc. which adjust with processing speed, a shot pitch, a laser irradiation diameter, a pulse width, laser intensity, etc. are mentioned.
図3に、本発明の太陽電池の一例を模式的に示す断面図を示す。
図3に示すように、本発明の太陽電池1は、基板2上に複数の太陽電池セルを有しており、上記複数の太陽電池セルは、それぞれ、下部電極3と、上部電極4と、下部電極3と上部電極4との間に配置された光電変換層5とを有する積層体からなる。上記複数の太陽電池セルは、上部電極4が、隣接する太陽電池セルの下部電極3と接続することで電気的に接続している。必要に応じて、上部電極4上を覆って上記複数の太陽電池セルを封止するバリア層6が形成される。
本発明の太陽電池1においては、下部電極3の上面に接する光電変換層5の側面の角度をθ2としたとき、θ2が90°未満である。更に、基板2の上面に接する下部電極3の側面の角度をθ1としたとき、θ1が90°未満であることが好ましい。
In FIG. 3, sectional drawing which shows typically an example of the solar cell of this invention is shown.
As shown in FIG. 3, the solar cell 1 of the present invention has a plurality of solar cells on a
In the solar cell 1 of the present invention, when the angle of the side surface of the
上記電子顕微鏡にて観察した本発明の太陽電池の断面図において、上記下部電極の形状、及び/又は、上記光電変換層の形状は、上底の長さが下底の長さよりも短い台形形状であることが好ましい。なお、上底とは、上記基板と反対側の辺を意味し、下底とは、上記基板側の辺を意味する。
上記下部電極の形状及び上記光電変換層の形状を観察する方法としても、電子顕微鏡(例えば、S−4800、HITACHI社製等)を用いて倍率5万〜50万倍にて、本発明の太陽電池の水平面に対して垂直な断面図を観察し、得られた写真から形状を観察する方法を採用することができる。
なお、例えば、上記下部電極の形状の場合、上記基板と上記下部電極との接触面の長さを下底の長さ、上記下部電極と上記光電変換層との接触面で下底と平行な領域の長さを上底の長さと定義する。
In the cross-sectional view of the solar cell of the present invention observed with the electron microscope, the shape of the lower electrode and / or the shape of the photoelectric conversion layer is a trapezoidal shape in which the length of the upper base is shorter than the length of the lower base It is preferable that The upper base means the side opposite to the substrate, and the lower base means the side on the substrate side.
As a method for observing the shape of the lower electrode and the shape of the photoelectric conversion layer, the sun of the present invention is used at an magnification of 50,000 to 500,000 times using an electron microscope (for example, S-4800, manufactured by HITACHI). A method of observing a cross-sectional view perpendicular to the horizontal plane of the battery and observing the shape from the obtained photograph can be employed.
For example, in the case of the shape of the lower electrode, the length of the contact surface between the substrate and the lower electrode is the length of the lower base, and the contact surface between the lower electrode and the photoelectric conversion layer is parallel to the lower base. The length of the area is defined as the length of the upper base.
上記下部電極及び上記上部電極は、どちらが陰極になってもよく、陽極になってもよい。上記下部電極及び上記上部電極の材料として、例えば、FTO(フッ素ドープ酸化スズ)、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム、マグネシウム、アルミニウム、マグネシウム−銀混合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金、Al/Al2O3混合物、Al/LiF混合物、金等の金属、CuI、ITO(インジウムスズ酸化物)、SnO2、AZO(アルミニウム亜鉛酸化物)、IZO(インジウム亜鉛酸化物)、GZO(ガリウム亜鉛酸化物)等の導電性透明材料、導電性透明ポリマー等が挙げられる。これらの材料は単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。 Either the lower electrode or the upper electrode may be a cathode or an anode. Examples of the material of the lower electrode and the upper electrode include FTO (fluorine-doped tin oxide), sodium, sodium-potassium alloy, lithium, magnesium, aluminum, magnesium-silver mixture, magnesium-indium mixture, aluminum-lithium alloy, Al / Al 2 O 3 mixture, Al / LiF mixture, metal such as gold, CuI, ITO (indium tin oxide), SnO 2 , AZO (aluminum zinc oxide), IZO (indium zinc oxide), GZO (gallium zinc) Conductive transparent materials such as oxides) and conductive transparent polymers. These materials may be used alone or in combination of two or more.
上記光電変換層は、一般式R−M−X3(但し、Rは有機分子、Mは金属原子、Xはハロゲン原子又はカルコゲン原子である。)で表される有機無機ペロブスカイト化合物を含むことが好ましい。上記光電変換層に上記有機無機ペロブスカイト化合物を用いることにより、太陽電池の光電変換効率を向上させることができる。
なお、本明細書中、「層」とは、明確な境界を有する層だけではなく、含有元素が徐々に変化する濃度勾配のある層をも意味する。なお、層の元素分析は、例えば、太陽電池の断面のFE−TEM/EDS線分析測定を行い、特定元素の元素分布を確認する等によって行うことができる。また、本明細書中、層とは、平坦な薄膜状の層だけではなく、他の層と一緒になって複雑に入り組んだ構造を形成しうる層をも意味する。
The photoelectric conversion layer contains an organic inorganic perovskite compound represented by the general formula R-M-X 3 (where R is an organic molecule, M is a metal atom, and X is a halogen atom or a chalcogen atom). preferable. By using the organic-inorganic perovskite compound for the photoelectric conversion layer, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell can be improved.
In the present specification, “layer” means not only a layer having a clear boundary but also a layer having a concentration gradient in which the contained elements gradually change. In addition, the elemental analysis of a layer can be performed by performing the FE-TEM / EDS ray analysis measurement of the cross section of a solar cell, and confirming the element distribution of a specific element etc., for example. In addition, in this specification, a layer means not only a flat thin film-like layer but also a layer that can form a complicated and complicated structure together with other layers.
上記Rは有機分子であり、ClNmHn(l、m、nはいずれも正の整数)で示されることが好ましい。
上記Rは、具体的には例えば、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、エチルメチルアミン、メチルプロピルアミン、ブチルメチルアミン、メチルペンチルアミン、ヘキシルメチルアミン、エチルプロピルアミン、エチルブチルアミン、イミダゾール、アゾール、ピロール、アジリジン、アジリン、アゼチジン、アゼト、イミダゾリン、カルバゾール、メチルカルボキシアミン、エチルカルボキシアミン、プロピルカルボキシアミン、ブチルカルボキシアミン、ペンチルカルボキシアミン、ヘキシルカルボキシアミン、ホルムアミジニウム、グアニジン、アニリン、ピリジン及びこれらのイオン(例えば、メチルアンモニウム(CH3NH3)等)やフェネチルアンモニウム等が挙げられる。なかでも、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、プロピルカルボキシアミン、ブチルカルボキシアミン、ペンチルカルボキシアミン、ホルムアミジニウム、グアニジン及びこれらのイオンが好ましく、メチルアミン、エチルアミン、ペンチルカルボキシアミン、ホルムアミジニウム、グアニジン及びこれらのイオンがより好ましい。なかでも、高い光電変換効率が得られることから、メチルアミン、ホルムアミジニウム及びこれらのイオンが更に好ましい。
The R is an organic molecule, and is preferably represented by C 1 N m H n (l, m, and n are all positive integers).
Specifically, R is, for example, methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, pentylamine, hexylamine, dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, dibutylamine, dipentylamine, dihexylamine, trimethylamine, triethylamine, tripropyl. Amine, tributylamine, tripentylamine, trihexylamine, ethylmethylamine, methylpropylamine, butylmethylamine, methylpentylamine, hexylmethylamine, ethylpropylamine, ethylbutylamine, imidazole, azole, pyrrole, aziridine, azirine, Azetidine, azeto, imidazoline, carbazole, methylcarboxyamine, ethylcarboxyamine, propylcarboxyamine, butyl Rubokishiamin, pentyl carboxyamine, hexyl carboxyamine, formamidinium, guanidine, aniline, pyridine and these ions (e.g., 3 NH 3) such as methyl ammonium (CH) and the like or phenethyl ammonium and the like. Of these, methylamine, ethylamine, propylamine, propylcarboxyamine, butylcarboxyamine, pentylcarboxyamine, formamidinium, guanidine and their ions are preferred, and methylamine, ethylamine, pentylcarboxyamine, formamidinium, guanidine and These ions are more preferred. Among these, methylamine, formamidinium, and these ions are more preferable because high photoelectric conversion efficiency can be obtained.
上記Mは金属原子であり、例えば、鉛、スズ、亜鉛、チタン、アンチモン、ビスマス、ニッケル、鉄、コバルト、銀、銅、ガリウム、ゲルマニウム、マグネシウム、カルシウム、インジウム、アルミニウム、マンガン、クロム、モリブデン、ユーロピウム等が挙げられる。なかでも、電子軌道の重なりの観点から、鉛又はスズが好ましい。これらの金属原子は単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。 M is a metal atom, for example, lead, tin, zinc, titanium, antimony, bismuth, nickel, iron, cobalt, silver, copper, gallium, germanium, magnesium, calcium, indium, aluminum, manganese, chromium, molybdenum, Europium etc. are mentioned. Among these, lead or tin is preferable from the viewpoint of overlapping of electron orbits. These metal atoms may be used independently and 2 or more types may be used together.
上記Xはハロゲン原子又はカルコゲン原子であり、例えば、塩素、臭素、ヨウ素、硫黄、セレン等が挙げられる。これらのハロゲン原子又はカルコゲン原子は単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。なかでも、構造中にハロゲンを含有することで、上記有機無機ペロブスカイト化合物が有機溶媒に可溶になり、安価な印刷法等への適用が可能になることから、ハロゲン原子が好ましい。更に、上記有機無機ペロブスカイト化合物のエネルギーバンドギャップが狭くなることから、ヨウ素がより好ましい。 X is a halogen atom or a chalcogen atom, and examples thereof include chlorine, bromine, iodine, sulfur, and selenium. These halogen atoms or chalcogen atoms may be used alone or in combination of two or more. Among these, the halogen atom is preferable because the organic / inorganic perovskite compound becomes soluble in an organic solvent and can be applied to an inexpensive printing method by containing halogen in the structure. Furthermore, iodine is more preferable because the energy band gap of the organic-inorganic perovskite compound becomes narrow.
上記有機無機ペロブスカイト化合物は、体心に金属原子M、各頂点に有機分子R、面心にハロゲン原子又はカルコゲン原子Xが配置された立方晶系の構造を有することが好ましい。
図4は、体心に金属原子M、各頂点に有機分子R、面心にハロゲン原子又はカルコゲン原子Xが配置された立方晶系の構造である、有機無機ペロブスカイト化合物の結晶構造の一例を示す模式図である。詳細は明らかではないが、上記構造を有することにより、結晶格子内の八面体の向きが容易に変わることができるため、上記有機無機ペロブスカイト化合物中の電子の移動度が高くなり、太陽電池の光電変換効率が向上すると推定される。
The organic / inorganic perovskite compound preferably has a cubic structure in which a metal atom M is disposed at the body center, an organic molecule R is disposed at each vertex, and a halogen atom or a chalcogen atom X is disposed at the face center.
FIG. 4 shows an example of a crystal structure of an organic / inorganic perovskite compound having a cubic structure in which a metal atom M is arranged at the body center, an organic molecule R is arranged at each vertex, and a halogen atom or a chalcogen atom X is arranged at the face center. It is a schematic diagram. Although details are not clear, since the orientation of the octahedron in the crystal lattice can be easily changed by having the structure described above, the mobility of electrons in the organic-inorganic perovskite compound is increased, and the photoelectric properties of the solar cell are increased. It is estimated that the conversion efficiency is improved.
上記有機無機ペロブスカイト化合物は、結晶性半導体であることが好ましい。結晶性半導体とは、X線散乱強度分布を測定し、散乱ピークが検出できる半導体を意味している。
上記有機無機ペロブスカイト化合物が結晶性半導体であれば、上記有機無機ペロブスカイト化合物中の電子の移動度が高くなり、太陽電池の光電変換効率が向上する。また、上記有機無機ペロブスカイト化合物が結晶性半導体であれば、太陽電池に光を照射し続けることによる光電変換効率の低下(光劣化)、特に短絡電流の低下に起因する光劣化が抑制されやすくなる。
The organic / inorganic perovskite compound is preferably a crystalline semiconductor. The crystalline semiconductor means a semiconductor capable of measuring the X-ray scattering intensity distribution and detecting a scattering peak.
If the organic / inorganic perovskite compound is a crystalline semiconductor, the mobility of electrons in the organic / inorganic perovskite compound is increased, and the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is improved. In addition, if the organic / inorganic perovskite compound is a crystalline semiconductor, it is easy to suppress a decrease in photoelectric conversion efficiency (photodegradation) caused by continuing to irradiate light on a solar cell, particularly a photodegradation due to a decrease in short-circuit current. .
また、結晶化の指標として結晶化度を評価することもできる。結晶化度は、X線散乱強度分布測定により検出された結晶質由来の散乱ピークと非晶質部由来のハローとをフィッティングにより分離し、それぞれの強度積分を求めて、全体のうちの結晶部分の比を算出することにより求めることができる。
上記有機無機ペロブスカイト化合物の結晶化度の好ましい下限は30%である。上記結晶化度が30%以上であれば、上記有機無機ペロブスカイト化合物中の電子の移動度が高くなり、太陽電池の光電変換効率が向上する。また、上記結晶化度が30%以上であれば、太陽電池に光を照射し続けることによる光電変換効率の低下(光劣化)、特に短絡電流の低下に起因する光劣化が抑制されやすくなる。上記結晶化度のより好ましい下限は50%、更に好ましい下限は70%である。
また、上記有機無機ペロブスカイト化合物の結晶化度を上げる方法として、例えば、熱アニール(加熱処理)、レーザー等の強度の強い光の照射、プラズマ照射等が挙げられる。
In addition, the degree of crystallization can be evaluated as an index of crystallization. The degree of crystallinity is determined by separating the crystalline-derived scattering peak detected by the X-ray scattering intensity distribution measurement and the halo derived from the amorphous part by fitting, obtaining the respective intensity integrals, Can be obtained by calculating the ratio.
A preferable lower limit of the crystallinity of the organic-inorganic perovskite compound is 30%. If the crystallinity is 30% or more, the mobility of electrons in the organic / inorganic perovskite compound is increased, and the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is improved. Moreover, if the said crystallinity is 30% or more, it will become easy to suppress the photodegradation resulting from the fall (photodegradation) of photoelectric conversion efficiency by continuing irradiating a solar cell with light, especially the fall of a short circuit current. A more preferred lower limit of the crystallinity is 50%, and a more preferred lower limit is 70%.
Examples of a method for increasing the crystallinity of the organic / inorganic perovskite compound include thermal annealing (heat treatment), irradiation with intense light such as a laser, and plasma irradiation.
また、他の結晶化の指標として結晶子径を評価することもできる。結晶子径は、X線散乱強度分布測定により検出された結晶質由来の散乱ピークの半値幅からhalder−wagner法で算出することができる。
上記有機無機ペロブスカイト化合物の結晶子径が5nm以上であれば、太陽電池に光を照射し続けることによる光電変換効率の低下(光劣化)、特に短絡電流の低下に起因する光劣化が抑制される。また、上記有機無機ペロブスカイト化合物中の電子の移動度が高くなり、太陽電池の光電変換効率が向上する。上記結晶子径のより好ましい下限は10nm、更に好ましい下限は20nmである。
The crystallite diameter can also be evaluated as another crystallization index. The crystallite diameter can be calculated by the holder-Wagner method from the half-value width of the scattering peak derived from the crystalline substance detected by the X-ray scattering intensity distribution measurement.
When the crystallite diameter of the organic / inorganic perovskite compound is 5 nm or more, a decrease in photoelectric conversion efficiency (photodegradation) caused by continuing to irradiate light to the solar cell, particularly a photodegradation due to a decrease in short-circuit current is suppressed. . Further, the mobility of electrons in the organic / inorganic perovskite compound is increased, and the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is improved. A more preferred lower limit of the crystallite diameter is 10 nm, and a more preferred lower limit is 20 nm.
上記光電変換層は、本発明の効果を損なわない範囲内であれば、上記有機無機ペロブスカイト化合物に加えて、更に、有機半導体又は無機半導体を含んでいてもよい。
上記有機半導体として、例えば、ポリ(3−アルキルチオフェン)等のチオフェン骨格を有する化合物等が挙げられる。また、例えば、ポリパラフェニレンビニレン骨格、ポリビニルカルバゾール骨格、ポリアニリン骨格、ポリアセチレン骨格等を有する導電性高分子等も挙げられる。更に、例えば、フタロシアニン骨格、ナフタロシアニン骨格、ペンタセン骨格、ベンゾポルフィリン骨格等のポルフィリン骨格、スピロビフルオレン骨格等を有する化合物や、表面修飾されていてもよいカーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレン等のカーボン含有材料も挙げられる。
The photoelectric conversion layer may further contain an organic semiconductor or an inorganic semiconductor in addition to the organic / inorganic perovskite compound as long as the effects of the present invention are not impaired.
Examples of the organic semiconductor include compounds having a thiophene skeleton such as poly (3-alkylthiophene). In addition, for example, conductive polymers having a polyparaphenylene vinylene skeleton, a polyvinyl carbazole skeleton, a polyaniline skeleton, a polyacetylene skeleton, and the like can be given. Further, for example, a compound having a porphyrin skeleton such as a phthalocyanine skeleton, a naphthalocyanine skeleton, a pentacene skeleton, or a benzoporphyrin skeleton, a spirobifluorene skeleton, or the like, or a carbon-containing material such as a carbon nanotube, graphene, or fullerene that may be surface-modified. Also mentioned.
上記無機半導体として、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、酸化ガリウム、硫化スズ、硫化インジウム、硫化亜鉛、CuSCN、Cu2O、CuI、MoO3、V2O5、WO3、MoS2、MoSe2、Cu2S等が挙げられる。 Examples of the inorganic semiconductor include titanium oxide, zinc oxide, indium oxide, tin oxide, gallium oxide, tin sulfide, indium sulfide, zinc sulfide, CuSCN, Cu 2 O, CuI, MoO 3 , V 2 O 5 , WO 3 , MoS 2, MoSe 2, Cu 2 S , and the like.
上記光電変換層は、上記有機無機ペロブスカイト化合物と上記有機半導体又は上記無機半導体とを含む場合、薄膜状の有機半導体又は無機半導体部位と薄膜状の有機無機ペロブスカイト化合物部位とを積層した積層体であってもよいし、有機半導体又は無機半導体部位と有機無機ペロブスカイト化合物部位とを複合化した複合膜であってもよい。製法が簡便である点では積層体が好ましく、上記有機半導体又は上記無機半導体中の電荷分離効率を向上させることができる点では複合膜が好ましい。 In the case where the photoelectric conversion layer includes the organic-inorganic perovskite compound and the organic semiconductor or the inorganic semiconductor, the photoelectric conversion layer is a laminated body in which a thin-film organic semiconductor or an inorganic semiconductor portion and a thin-film organic-inorganic perovskite compound portion are stacked. Alternatively, a composite film in which an organic semiconductor or inorganic semiconductor part and an organic / inorganic perovskite compound part are combined may be used. A laminated body is preferable in that the production method is simple, and a composite film is preferable in that the charge separation efficiency in the organic semiconductor or the inorganic semiconductor can be improved.
上記薄膜状の有機無機ペロブスカイト化合物部位の厚みは、好ましい下限が5nm、好ましい上限が5000nmである。上記厚みが5nm以上であれば、充分に光を吸収することができるようになり、光電変換効率が高くなる。上記厚みが5000nm以下であれば、電荷分離できない領域が発生することを抑制できるため、光電変換効率の向上につながる。上記厚みのより好ましい下限は10nm、より好ましい上限は1000nmであり、更に好ましい下限は20nm、更に好ましい上限は500nmである。 The preferable lower limit of the thickness of the thin-film organic / inorganic perovskite compound site is 5 nm, and the preferable upper limit is 5000 nm. If the thickness is 5 nm or more, light can be sufficiently absorbed, and the photoelectric conversion efficiency is increased. If the said thickness is 5000 nm or less, since it can suppress that the area | region which cannot carry out charge separation generate | occur | produces, it will lead to the improvement of photoelectric conversion efficiency. The more preferable lower limit of the thickness is 10 nm, the more preferable upper limit is 1000 nm, the still more preferable lower limit is 20 nm, and the still more preferable upper limit is 500 nm.
上記光電変換層が、有機半導体又は無機半導体部位と有機無機ペロブスカイト化合物部位とを複合化した複合膜である場合、上記複合膜の厚みの好ましい下限は30nm、好ましい上限は3000nmである。上記厚みが30nm以上であれば、充分に光を吸収することができるようになり、光電変換効率が高くなる。上記厚みが3000nm以下であれば、電荷が電極に到達しやすくなるため、光電変換効率が高くなる。上記厚みのより好ましい下限は40nm、より好ましい上限は2000nmであり、更に好ましい下限は50nm、更に好ましい上限は1000nmである。 When the photoelectric conversion layer is a composite film in which an organic semiconductor or an inorganic semiconductor part and an organic / inorganic perovskite compound part are combined, a preferable lower limit of the thickness of the composite film is 30 nm, and a preferable upper limit is 3000 nm. If the thickness is 30 nm or more, light can be sufficiently absorbed, and the photoelectric conversion efficiency is increased. If the said thickness is 3000 nm or less, since it becomes easy to reach | attain an electrode, a photoelectric conversion efficiency becomes high. The more preferable lower limit of the thickness is 40 nm, the more preferable upper limit is 2000 nm, the still more preferable lower limit is 50 nm, and the still more preferable upper limit is 1000 nm.
上記光電変換層は、光電変換層形成後に熱アニール(加熱処理)が施されていることが好ましい。熱アニール(加熱処理)を施すことにより、光電変換層中の有機無機ペロブスカイト化合物の結晶化度を充分に上げることができ、光を照射し続けることによる光電変換効率の低下(光劣化)をより抑制することができる。上記基板として従来の耐熱高分子材料からなるフレキシブル基材を用いた太陽電池にこのような熱アニール(加熱処理)を行うと、フレキシブル基材と光電変換層等との線膨張係数の相違により、アニール時に歪みが生じ、その結果、高い光電変換効率を達成することが難しくなることがある。これに対して、上記基板として金属基板(例えば、アルミニウム箔等の金属箔)を用いることにより、熱アニール(加熱処理)を行っても、歪みの発生を最小限に抑えて、高い光電変換効率を有する太陽電池を得ることができる。 The photoelectric conversion layer is preferably subjected to thermal annealing (heat treatment) after the photoelectric conversion layer is formed. By performing thermal annealing (heat treatment), the degree of crystallinity of the organic-inorganic perovskite compound in the photoelectric conversion layer can be sufficiently increased, and the decrease in photoelectric conversion efficiency (photodegradation) due to continued irradiation with light is further increased. Can be suppressed. When such thermal annealing (heating treatment) is performed on a solar cell using a flexible base material made of a conventional heat-resistant polymer material as the substrate, due to the difference in linear expansion coefficient between the flexible base material and the photoelectric conversion layer, etc. Distortion may occur during annealing, and as a result, it may be difficult to achieve high photoelectric conversion efficiency. In contrast, by using a metal substrate (for example, a metal foil such as an aluminum foil) as the substrate, even if thermal annealing (heat treatment) is performed, distortion is minimized and high photoelectric conversion efficiency is achieved. Can be obtained.
上記熱アニール(加熱処理)を行う場合、上記光電変換層を加熱する温度は特に限定されないが、100℃以上、200℃未満であることが好ましい。上記加熱温度が100℃以上であれば、上記有機無機ペロブスカイト化合物の結晶化度を充分に上げることができる。上記加熱温度が200℃未満であれば、上記有機無機ペロブスカイト化合物を熱劣化させることなく加熱処理を行うことができる。より好ましい加熱温度は、120℃以上、170℃以下である。また、加熱時間も特に限定されないが、3分以上、2時間以内であることが好ましい。上記加熱時間が3分以上であれば、上記有機無機ペロブスカイト化合物の結晶化度を充分に上げることができる。上記加熱時間が2時間以内であれば、上記有機無機ペロブスカイト化合物を熱劣化させることなく加熱処理を行うことができる。
これらの加熱操作は真空又は不活性ガス下で行われることが好ましく、露点温度は10℃以下が好ましく、7.5℃以下がより好ましく、5℃以下が更に好ましい。
When performing the thermal annealing (heat treatment), the temperature for heating the photoelectric conversion layer is not particularly limited, but is preferably 100 ° C. or higher and lower than 200 ° C. When the heating temperature is 100 ° C. or higher, the crystallinity of the organic / inorganic perovskite compound can be sufficiently increased. If the said heating temperature is less than 200 degreeC, it can heat-process, without thermally degrading the said organic-inorganic perovskite compound. A more preferable heating temperature is 120 ° C. or higher and 170 ° C. or lower. The heating time is not particularly limited, but is preferably 3 minutes or longer and 2 hours or shorter. When the heating time is 3 minutes or longer, the crystallinity of the organic-inorganic perovskite compound can be sufficiently increased. If the heating time is within 2 hours, the organic inorganic perovskite compound can be heat-treated without causing thermal degradation.
These heating operations are preferably performed in a vacuum or under an inert gas, and the dew point temperature is preferably 10 ° C or lower, more preferably 7.5 ° C or lower, and further preferably 5 ° C or lower.
本発明の太陽電池は、上記下部電極及び上記上部電極のうちの陰極となる電極と、上記光電変換層との間に、電子輸送層を有してもよい。
上記電子輸送層の材料は特に限定されず、例えば、N型導電性高分子、N型低分子有機半導体、N型金属酸化物、N型金属硫化物、ハロゲン化アルカリ金属、アルカリ金属、界面活性剤等が挙げられ、具体的には例えば、シアノ基含有ポリフェニレンビニレン、ホウ素含有ポリマー、バソキュプロイン、バソフェナントレン、ヒドロキシキノリナトアルミニウム、オキサジアゾール化合物、ベンゾイミダゾール化合物、ナフタレンテトラカルボン酸化合物、ペリレン誘導体、ホスフィンオキサイド化合物、ホスフィンスルフィド化合物、フルオロ基含有フタロシアニン、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、酸化ガリウム、硫化スズ、硫化インジウム、硫化亜鉛等が挙げられる。
The solar cell of this invention may have an electron carrying layer between the electrode used as the cathode of the said lower electrode and the said upper electrode, and the said photoelectric converting layer.
The material of the electron transport layer is not particularly limited. For example, N-type conductive polymer, N-type low molecular organic semiconductor, N-type metal oxide, N-type metal sulfide, alkali metal halide, alkali metal, surface activity Specific examples include, for example, cyano group-containing polyphenylene vinylene, boron-containing polymer, bathocuproine, bathophenanthrene, hydroxyquinolinato aluminum, oxadiazole compound, benzimidazole compound, naphthalene tetracarboxylic acid compound, perylene derivative, Examples include phosphine oxide compounds, phosphine sulfide compounds, fluoro group-containing phthalocyanines, titanium oxide, zinc oxide, indium oxide, tin oxide, gallium oxide, tin sulfide, indium sulfide, and zinc sulfide.
上記電子輸送層は、薄膜状の電子輸送層(バッファ層)のみからなっていてもよいが、多孔質状の電子輸送層を含むことが好ましい。特に、上記光電変換層が、有機半導体又は無機半導体部位と有機無機ペロブスカイト化合物部位を複合化した複合膜である場合、より複雑な複合膜(より複雑に入り組んだ構造)が得られ、光電変換効率が高くなることから、多孔質状の電子輸送層上に複合膜が製膜されていることが好ましい。 The electron transport layer may consist of only a thin film electron transport layer (buffer layer), but preferably includes a porous electron transport layer. In particular, when the photoelectric conversion layer is a composite film in which an organic semiconductor or an inorganic semiconductor part and an organic / inorganic perovskite compound part are combined, a more complex composite film (a more complicated structure) is obtained, and the photoelectric conversion efficiency Therefore, the composite film is preferably formed on the porous electron transport layer.
上記電子輸送層の厚みは、好ましい下限が1nm、好ましい上限が2000nmである。上記厚みが1nm以上であれば、充分にホールをブロックできるようになる。上記厚みが2000nm以下であれば、電子輸送の際の抵抗になり難く、光電変換効率が高くなる。上記電子輸送層の厚みのより好ましい下限は3nm、より好ましい上限は1000nmであり、更に好ましい下限は5nm、更に好ましい上限は500nmである。 The preferable lower limit of the thickness of the electron transport layer is 1 nm, and the preferable upper limit is 2000 nm. If the thickness is 1 nm or more, holes can be sufficiently blocked. If the said thickness is 2000 nm or less, it will become difficult to become resistance at the time of electron transport, and photoelectric conversion efficiency will become high. The more preferable lower limit of the thickness of the electron transport layer is 3 nm, the more preferable upper limit is 1000 nm, the still more preferable lower limit is 5 nm, and the still more preferable upper limit is 500 nm.
本発明の太陽電池は、上記光電変換層と、上記下部電極及び上記上部電極のうちの陽極となる電極との間に、ホール輸送層を有してもよい。
上記ホール輸送層の材料は特に限定されず、例えば、P型導電性高分子、P型低分子有機半導体、P型金属酸化物、P型金属硫化物、界面活性剤等が挙げられ、具体的には例えば、ポリ(3−アルキルチオフェン)等のチオフェン骨格を有する化合物等が挙げられる。また、例えば、トリフェニルアミン骨格、ポリパラフェニレンビニレン骨格、ポリビニルカルバゾール骨格、ポリアニリン骨格、ポリアセチレン骨格等を有する導電性高分子等も挙げられる。更に、例えば、フタロシアニン骨格、ナフタロシアニン骨格、ペンタセン骨格、ベンゾポルフィリン骨格等のポルフィリン骨格、スピロビフルオレン骨格等を有する化合物、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化ニッケル、酸化銅、酸化スズ、硫化モリブデン、硫化タングステン、硫化銅、硫化スズ等、フルオロ基含有ホスホン酸、カルボニル基含有ホスホン酸、CuSCN、CuI等の銅化合物、カーボンナノチューブ、グラフェン等のカーボン含有材料等が挙げられる。
The solar cell of the present invention may have a hole transport layer between the photoelectric conversion layer and an electrode serving as an anode of the lower electrode and the upper electrode.
The material of the hole transport layer is not particularly limited, and examples thereof include a P-type conductive polymer, a P-type low molecular organic semiconductor, a P-type metal oxide, a P-type metal sulfide, and a surfactant. Examples include compounds having a thiophene skeleton such as poly (3-alkylthiophene). In addition, for example, conductive polymers having a triphenylamine skeleton, a polyparaphenylene vinylene skeleton, a polyvinyl carbazole skeleton, a polyaniline skeleton, a polyacetylene skeleton, and the like can be given. Further, for example, compounds having a porphyrin skeleton such as phthalocyanine skeleton, naphthalocyanine skeleton, pentacene skeleton, benzoporphyrin skeleton, spirobifluorene skeleton, etc., molybdenum oxide, vanadium oxide, tungsten oxide, nickel oxide, copper oxide, tin oxide, sulfide Examples thereof include molybdenum, tungsten sulfide, copper sulfide, tin sulfide, etc., fluoro group-containing phosphonic acid, carbonyl group-containing phosphonic acid, copper compounds such as CuSCN and CuI, and carbon-containing materials such as carbon nanotubes and graphene.
上記ホール輸送層は、その一部が上記光電変換層に浸漬していてもよいし、上記光電変換層上に薄膜状に配置されてもよい。上記ホール輸送層が薄膜状に存在する時の厚みは、好ましい下限は1nm、好ましい上限は2000nmである。上記厚みが1nm以上であれば、充分に電子をブロックできるようになる。上記厚みが2000nm以下であれば、ホール輸送の際の抵抗になり難く、光電変換効率が高くなる。上記厚みのより好ましい下限は3nm、より好ましい上限は1000nmであり、更に好ましい下限は5nm、更に好ましい上限は500nmである。 A part of the hole transport layer may be immersed in the photoelectric conversion layer, or may be disposed in a thin film shape on the photoelectric conversion layer. The thickness when the hole transport layer is in the form of a thin film has a preferred lower limit of 1 nm and a preferred upper limit of 2000 nm. If the thickness is 1 nm or more, electrons can be sufficiently blocked. If the said thickness is 2000 nm or less, it will become difficult to become resistance at the time of hole transport, and a photoelectric conversion efficiency will become high. The more preferable lower limit of the thickness is 3 nm, the more preferable upper limit is 1000 nm, the still more preferable lower limit is 5 nm, and the still more preferable upper limit is 500 nm.
本発明の太陽電池は、更に、上記上部電極上を覆って上記複数の太陽電池セルを封止するバリア層を有していてもよい。
上記バリア層の材料としてはバリア性を有していれば特に限定されないが、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂又は無機材料等が挙げられる。
The solar cell of the present invention may further have a barrier layer that covers the upper electrode and seals the plurality of solar cells.
The material of the barrier layer is not particularly limited as long as it has a barrier property, and examples thereof include a thermosetting resin, a thermoplastic resin, and an inorganic material.
上記熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ブチルゴム、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ABS樹脂、ポリブタジエン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリイソブチレン等が挙げられる。 Examples of the thermosetting resin or thermoplastic resin, epoxy resin, acrylic resin, silicone over emissions resins, phenol resins, melamine resins, urea resins, butyl rubber, polyester, polyurethane, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polyvinyl alcohol , Polyvinyl acetate, ABS resin, polybutadiene, polyamide, polycarbonate, polyimide, polyisobutylene and the like.
上記バリア層の材料が熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂である場合、バリア層(樹脂層)の厚みは、好ましい下限が100nm、好ましい上限が100000nmである。上記厚みのより好ましい下限は500nm、より好ましい上限は50000nmであり、更に好ましい下限は1000nm、更に好ましい上限は20000nmである。 When the material of the barrier layer is a thermosetting resin or a thermoplastic resin, the barrier layer (resin layer) has a preferable lower limit of 100 nm and a preferable upper limit of 100,000 nm. A more preferable lower limit of the thickness is 500 nm, a more preferable upper limit is 50000 nm, a still more preferable lower limit is 1000 nm, and a still more preferable upper limit is 20000 nm.
上記無機材料としては、Si、Al、Zn、Sn、In、Ti、Mg、Zr、Ni、Ta、W、Cu若しくはこれらを2種以上含む合金の酸化物、窒化物又は酸窒化物が挙げられる。なかでも、上記バリア層に水蒸気バリア性及び柔軟性を付与するために、Zn、Snの両金属元素を含む金属元素の酸化物、窒化物又は酸窒化物が好ましい。 Examples of the inorganic material include Si, Al, Zn, Sn, In, Ti, Mg, Zr, Ni, Ta, W, Cu, or an oxide, nitride, or oxynitride of an alloy containing two or more of these. . Among these, in order to impart water vapor barrier properties and flexibility to the barrier layer, oxides, nitrides, or oxynitrides of metal elements including both metal elements of Zn and Sn are preferable.
上記バリア層の材料が無機材料である場合、バリア層(無機層)の厚みは、好ましい下限が30nm、好ましい上限が3000nmである。上記厚みが30nm以上であれば、上記無機層が充分な水蒸気バリア性を有することができ、太陽電池の耐久性が向上する。上記厚みが3000nm以下であれば、上記無機層の厚みが増した場合であっても、発生する応力が小さいため、上記無機層と上記積層体との剥離を抑制することができる。上記厚みのより好ましい下限は50nm、より好ましい上限は1000nmであり、更に好ましい下限は100nm、更に好ましい上限は500nmである。
なお、上記無機層の厚みは、光学干渉式膜厚測定装置(例えば、大塚電子社製のFE−3000等)を用いて測定することができる。
When the material of the barrier layer is an inorganic material, the barrier layer (inorganic layer) has a preferable lower limit of 30 nm and a preferable upper limit of 3000 nm. When the thickness is 30 nm or more, the inorganic layer can have a sufficient water vapor barrier property, and the durability of the solar cell is improved. If the thickness is 3000 nm or less, even if the thickness of the inorganic layer is increased, the generated stress is small, and therefore, the peeling between the inorganic layer and the laminate can be suppressed. The more preferable lower limit of the thickness is 50 nm, the more preferable upper limit is 1000 nm, the still more preferable lower limit is 100 nm, and the still more preferable upper limit is 500 nm.
The thickness of the inorganic layer can be measured using an optical interference film thickness measuring device (for example, FE-3000 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.).
上記バリア層の材料のうち、上記熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂で上記複数の太陽電池セルを封止する方法は特に限定されず、例えば、シート状のバリア層の材料を用いて上記複数の太陽電池セルをシールする方法、バリア層の材料を有機溶媒に溶解させた溶液を上記複数の太陽電池セルに塗布する方法、バリア層となる液状モノマーを上記複数の太陽電池セルに塗布した後、熱又はUV等で液状モノマーを架橋又は重合させる方法、バリア層の材料に熱をかけて融解させた後に冷却させる方法等が挙げられる。 Of the materials for the barrier layer, a method for sealing the plurality of solar cells with the thermosetting resin or thermoplastic resin is not particularly limited. For example, the plurality of the plurality of the solar cells using a sheet-shaped barrier layer material. A method of sealing solar cells, a method of applying a solution obtained by dissolving a material of a barrier layer in an organic solvent to the plurality of solar cells, and after applying a liquid monomer to be a barrier layer to the plurality of solar cells, Examples thereof include a method of crosslinking or polymerizing a liquid monomer with heat or UV, a method of cooling the material of the barrier layer by applying heat to the material, and then cooling.
上記バリア層の材料のうち、上記無機材料で上記複数の太陽電池セルを覆う方法として、真空蒸着法、スパッタリング法、気相反応法(CVD)、イオンプレーティング法が好ましい。なかでも、緻密な層を形成するためにはスパッタリング法が好ましく、スパッタリング法のなかでもDCマグネトロンスパッタリング法がより好ましい。
上記スパッタリング法においては、金属ターゲット、及び、酸素ガス又は窒素ガスを原料とし、上記複数の太陽電池セル上に原料を堆積して製膜することにより、無機材料からなる無機層を形成することができる。
上記バリア層の材料は、上記熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂と、上記無機材料との組み合わせでもよい。
Of the materials for the barrier layer, vacuum deposition, sputtering, gas phase reaction (CVD), and ion plating are preferred as methods for covering the plurality of solar cells with the inorganic material. Of these, the sputtering method is preferable for forming a dense layer, and the DC magnetron sputtering method is more preferable among the sputtering methods.
In the sputtering method, an inorganic layer made of an inorganic material can be formed by depositing a raw material on the plurality of solar cells and forming a film using a metal target and oxygen gas or nitrogen gas as a raw material. it can.
The barrier layer material may be a combination of the thermosetting resin or thermoplastic resin and the inorganic material.
本発明の太陽電池においては、更に、上記バリア層上を、例えば樹脂フィルム、無機材料を被覆した樹脂フィルム、金属箔等のその他の材料が覆っていてもよい。即ち、本発明の太陽電池は、上記複数の太陽電池セルと上記その他の材料との間を、上記バリア層によって封止、充填又は接着している構成であってもよい。これにより、仮に上記バリア層にピンホールがあった場合にも充分に水蒸気をブロックすることができ、太陽電池の耐久性をより向上させることができる。 In the solar cell of the present invention, the barrier layer may be covered with another material such as a resin film, a resin film coated with an inorganic material, or a metal foil. That is, the solar cell of the present invention may be configured such that the space between the plurality of solar cells and the other material is sealed, filled, or adhered by the barrier layer. Thereby, even if there is a pinhole in the barrier layer, water vapor can be sufficiently blocked, and the durability of the solar cell can be further improved.
本発明の太陽電池を製造する方法は特に限定されず、例えば、基板の全面に下部電極を製膜した後、下部電極のパターニングを行う工程(1)、基板上に下部電極が設けられたサンプルの全面に光電変換層を製膜した後、光電変換層のパターニングを行う工程(2)、及び、基板上に下部電極及び光電変換層が設けられたサンプルの全面に上部電極を製膜した後、上部電極のパターニングを行う工程(3)を有する方法が挙げられる。更に、上部電極上を覆って上記複数の太陽電池セルを封止するバリア層を形成する工程(4)を行ってもよい。
上記工程(1)及び(2)においてθ1及びθ2を上記範囲に調整する方法としては、例えば、上述したように、メカニカルスクライブにより上記下部電極及び上記光電変換層のパターニングを行う場合には、スクライブのツールの種類により調整する方法、スクライブ圧により調整する方法等が挙げられる。また、レーザースクライブにより上記下部電極及び上記光電変換層のパターニングを行う場合には、加工スピード、ショットピッチ、レーザー照射径、パルス幅、レーザー強度等により調整する方法等が挙げられる。
The method for producing the solar cell of the present invention is not particularly limited. For example, after forming the lower electrode on the entire surface of the substrate, patterning the lower electrode (1), a sample in which the lower electrode is provided on the substrate After forming the photoelectric conversion layer on the entire surface of the substrate, the step (2) of patterning the photoelectric conversion layer, and after forming the upper electrode on the entire surface of the sample provided with the lower electrode and the photoelectric conversion layer on the substrate And a method having a step (3) of patterning the upper electrode. Furthermore, you may perform the process (4) of forming the barrier layer which covers an upper electrode and seals the said several photovoltaic cell.
As a method for adjusting θ1 and θ2 within the above ranges in the steps (1) and (2), for example, as described above, when patterning the lower electrode and the photoelectric conversion layer by mechanical scribing, scribing is performed. The method of adjusting by the kind of tool of this, the method of adjusting by scribe pressure, etc. are mentioned. Moreover, when patterning the said lower electrode and the said photoelectric converting layer by laser scribe, the method etc. which adjust with processing speed, a shot pitch, a laser irradiation diameter, a pulse width, laser intensity, etc. are mentioned.
本発明によれば、高温高湿耐久性に優れた太陽電池を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the solar cell excellent in high temperature, high humidity durability can be provided.
以下に実施例を挙げて本発明の態様を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
(実施例1)
(1)太陽電池の製造
ガラス基板上に、陰極として厚み1000nmのFTO膜を形成し、純水、アセトン、メタノールをこの順に用いて各10分間超音波洗浄した後、乾燥させた。このとき、マスキングテープを用いてエッチング部以外をマスクし、露出している部分に亜鉛粉を載せ、更に10%希釈塩酸水溶液をかけることにより、陰極のパターニング(パターニング方法:エッチング)を行った。
Example 1
(1) Manufacture of solar cell An FTO film having a thickness of 1000 nm was formed as a cathode on a glass substrate, ultrasonically washed with pure water, acetone, and methanol in this order for 10 minutes each and then dried. At this time, masking tape was used to mask the portions other than the etched portion, and zinc powder was placed on the exposed portion, and further a 10% diluted hydrochloric acid aqueous solution was applied to perform patterning of the cathode (patterning method: etching).
FTO膜の表面上に、2%に調整したチタンイソプロポキシドエタノール溶液をスピンコート法により塗布した後、400℃で10分間焼成し、厚み20nmの薄膜状の電子輸送層を形成した。更に、薄膜状の電子輸送層上に、有機バインダとしてのポリイソブチルメタクリレートと酸化チタン(平均粒子径10nmと30nmとの混合物)とを含有する酸化チタンペーストをスピンコート法により塗布した後、500℃で10分間焼成し、厚み500nmの多孔質状の電子輸送層を形成した。 A titanium isopropoxide ethanol solution adjusted to 2% was applied on the surface of the FTO film by a spin coating method, followed by baking at 400 ° C. for 10 minutes to form a thin-film electron transport layer having a thickness of 20 nm. Further, a titanium oxide paste containing polyisobutyl methacrylate as an organic binder and titanium oxide (a mixture of an average particle size of 10 nm and 30 nm) is applied onto the thin film electron transport layer by a spin coat method, and then heated to 500 ° C. Was fired for 10 minutes to form a porous electron transport layer having a thickness of 500 nm.
次いで、ハロゲン化金属化合物としてヨウ化鉛をN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)に溶解させて1Mの溶液を調製し、多孔質状の電子輸送層上にスピンコート法によって製膜した。更に、アミン化合物としてヨウ化メチルアンモニウムを2−プロパノールに溶解させて1Mの溶液を調製した。この溶液内に上記のヨウ化鉛を製膜したサンプルを浸漬させることによって有機無機ペロブスカイト化合物であるCH3NH3PbI3を含む層を形成得られたサンプルに対して120℃にて30分間アニール処理を行った。 Next, lead iodide as a metal halide compound was dissolved in N, N-dimethylformamide (DMF) to prepare a 1M solution, and a film was formed on the porous electron transport layer by a spin coating method. Further, methylammonium iodide as an amine compound was dissolved in 2-propanol to prepare a 1M solution. A sample containing CH 3 NH 3 PbI 3 which is an organic / inorganic perovskite compound was immersed in this solution to immerse the sample formed with the above lead iodide, and annealed at 120 ° C. for 30 minutes. Processed.
次いで、クロロベンゼン25μLにSpiro−OMeTAD(スピロビフルオレン骨格を有する)を68mM、t−ブチルピリジンを55mM、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド・銀塩を9mM溶解させた溶液を調製した。この溶液を光電変換層上にスピンコート法によって塗布し、厚み150nmのホール輸送層を形成した。 Next, a solution was prepared by dissolving 68 mM Spiro-OMeTAD (having a spirobifluorene skeleton), 55 mM t-butylpyridine, and 9 mM bis (trifluoromethylsulfonyl) imide / silver salt in 25 μL of chlorobenzene. This solution was applied onto the photoelectric conversion layer by a spin coating method to form a hole transport layer having a thickness of 150 nm.
その後、メカニカルスクライブ機により、電子輸送層、光電変換層及びホール輸送層を合わせた層のパターニング((パターニング方法:メカニカルスクライブ)を行った。パターニングにおいては、スクライブのツールの種類やスクライブ圧を調整することにより、陰極の上面に接する、電子輸送層、光電変換層及びホール輸送層を合わせた層の側面の角度θ2を調整した。 Then, patterning of the combined electron transport layer, photoelectric conversion layer, and hole transport layer ((patterning method: mechanical scribe) was performed with a mechanical scriber. In patterning, the type of scribe tool and the scribe pressure were adjusted. As a result, the angle θ2 of the side surface of the layer including the electron transport layer, the photoelectric conversion layer, and the hole transport layer in contact with the upper surface of the cathode was adjusted.
得られたホール輸送層上に、陽極として真空蒸着により厚み100nmのITO膜を形成した。このとき、メカニカルスクライブ機においてツール幅40μm、ランド150μmのツールを用いて、陽極のパターニングを行った。 On the obtained hole transport layer, an ITO film having a thickness of 100 nm was formed by vacuum deposition as an anode. At this time, patterning of the anode was performed using a tool having a tool width of 40 μm and a land of 150 μm in a mechanical scribing machine.
得られた陽極上に、スパッタリング法により100nmのZnSnOからなるバリア層を形成し、太陽電池を得た。 A barrier layer made of ZnSnO with a thickness of 100 nm was formed on the obtained anode by a sputtering method to obtain a solar cell.
(2)電子顕微鏡による太陽電池の観察
電子顕微鏡(S−4800、HITACHI社製)を用いて倍率5万倍にて、得られた太陽電池の水平面に対して垂直な断面図を観察し、得られた写真から画像解析ソフトを用いてθ1及びθ2を算出した。また、陰極の形状(表1中、下部電極の形状)、並びに、電子輸送層、光電変換層及びホール輸送層を合わせた層の形状(表1中、光電変換層の形状)を観察した。結果を表1に示した。なお、形状については、表1には台形形状又は非台形(台形形状でないもの)と記載した。
(2) Observation of solar cell by electron microscope Using a scanning electron microscope (S-4800, manufactured by HITACHI) at a magnification of 50,000 times, a cross-sectional view perpendicular to the horizontal plane of the obtained solar cell was observed and obtained. Θ1 and θ2 were calculated from the obtained photographs using image analysis software. Further, the shape of the cathode (in Table 1, the shape of the lower electrode) and the shape of the layer including the electron transport layer, the photoelectric conversion layer, and the hole transport layer (in Table 1, the shape of the photoelectric conversion layer) were observed. The results are shown in Table 1. In addition, about the shape, it described in Table 1 as trapezoid shape or non-trapezoid (thing which is not trapezoid shape).
(実施例2)
ガラス基板上に、陰極として厚み100nmのアルミニウム膜と電子輸送層として100nmのチタン膜とを蒸着により形成し、メカニカルスクライブ機によって陰極と電子輸送層とのパターニング(パターニング方法:メカニカルスクライブ)を行った以外は実施例1と同様にして、太陽電池を得た。
(Example 2)
On a glass substrate, an aluminum film having a thickness of 100 nm as a cathode and a titanium film having a thickness of 100 nm as an electron transport layer were formed by vapor deposition, and patterning (patterning method: mechanical scribe) between the cathode and the electron transport layer was performed by a mechanical scriber. Except for this, a solar cell was obtained in the same manner as in Example 1.
(実施例3)
ガラス基板の代わりにアルミニウム基材(表1中、アルミ基材)を陽極酸化させたものを使用した以外は実施例2と同様にして、太陽電池を得た。
(Example 3)
A solar cell was obtained in the same manner as in Example 2 except that an anodized aluminum base material (in Table 1, an aluminum base material) was used instead of the glass substrate.
(実施例4)
ガラス基板上に、陰極として厚み1000nmのFTO膜を、パターニングを模したマスクをかぶせた上で、スプレーパイロリシスデポジション法にて形成した(パターニング方法:マスク製膜)以外は実施例1と同様にして、太陽電池を得た。
Example 4
A FTO film having a thickness of 1000 nm as a cathode on a glass substrate was covered with a mask simulating patterning and formed by the spray pyrolysis deposition method (patterning method: mask film formation), as in Example 1. Thus, a solar cell was obtained.
(実施例5)
電子輸送層、光電変換層及びホール輸送層を合わせた層のパターニングにおいてレーザースクライブ機において加工スピードを1200mm/s、ショットピッチを5μmでパターニング(パターニング方法:レーザースクライブ)を行った以外は実施例2と同様にして、太陽電池を得た。
(Example 5)
Example 2 except that patterning (patterning method: laser scribing) was performed with a laser scribing machine at a processing speed of 1200 mm / s and a shot pitch of 5 μm in patterning the layer including the electron transport layer, the photoelectric conversion layer, and the hole transport layer. In the same manner, a solar cell was obtained.
(比較例1)
電子輸送層、光電変換層及びホール輸送層を合わせた層のパターニングにおいてメカニカルスクライブ機のツールの形状をすくい加工にしたものを使用した(パターニング方法:メカニカルスクライブ)以外は実施例4と同様にして太陽電池を得た。
(Comparative Example 1)
In the patterning of the layer including the electron transport layer, the photoelectric conversion layer, and the hole transport layer, except that the shape of the tool of the mechanical scriber was scooped (patterning method: mechanical scribe), the same as in Example 4 A solar cell was obtained.
(比較例2)
電子輸送層、光電変換層及びホール輸送層を合わせた層のパターニングにおいてレーザースクライブ機において加工スピードを400mm/s、ショットピッチを1μmでパターニング(パターニング方法:レーザースクライブ)を行った以外は実施例2と同様にして、太陽電池を得た。
(Comparative Example 2)
Example 2 except that patterning (patterning method: laser scribing) was performed with a laser scribing machine at a processing speed of 400 mm / s and a shot pitch of 1 μm in the patterning of the layer including the electron transport layer, the photoelectric conversion layer, and the hole transport layer. In the same manner, a solar cell was obtained.
<評価>
実施例、比較例で得られた太陽電池について、下記の評価を行った。結果を表1に示した。
<Evaluation>
The following evaluation was performed about the solar cell obtained by the Example and the comparative example. The results are shown in Table 1.
(1)光電変換効率のばらつき
太陽電池の電極間に電源(KEITHLEY社製、236モデル)を接続し、強度100mW/cm2のソーラーシミュレーション(山下電装社製)を用い、露光面積0.01cm2で光電変換効率を測定した。10試料を作製して測定し、下記式によりσを求め、光電変換効率のばらつきを判定した。
(1) Variation in photoelectric conversion efficiency A power source (manufactured by KEITHLEY, 236 model) is connected between the electrodes of the solar cell, and a solar simulation (manufactured by Yamashita Denso Co., Ltd.) with an intensity of 100 mW / cm 2 is used and an exposure area of 0.01 cm 2. The photoelectric conversion efficiency was measured. Ten samples were prepared and measured, σ was obtained by the following formula, and variations in photoelectric conversion efficiency were determined.
上記値が0.3未満であった場合を〇、0.3以上であった場合を△とした。 The case where the above value was less than 0.3 was marked with ◯, and the case where the value was 0.3 or more was marked with Δ.
(2)高温高湿耐久性
太陽電池の電極間に電源(KEITHLEY社製、236モデル)を接続し、強度100mW/cm2のソーラーシミュレーション(山下電装社製)を用い、露光面積0.01cm2で光電変換効率を測定し、得られた光電変換効率を初期変換効率とした。その後、太陽電池を85℃、湿度85%の環境下に100時間置いて高温高湿耐久性試験を行った。初期変換効率と同様にして、高温高湿耐久性試験後の光電変換効率を測定し、高温高湿耐久性試験後の光電変換効率/初期変換効率の値を求めた。
○:高温高湿耐久性試験後の光電変換効率/初期変換効率の値が0.8以上
×:高温高湿耐久性試験後の光電変換効率/初期変換効率の値が0.8未満
(2) power between a high-temperature and high-humidity durability solar cell electrodes (KEITHLEY Co., 236 model) connected to, using a solar simulation of intensity 100 mW / cm 2 (manufactured by Yamashita Denso Corporation), exposure area 0.01 cm 2 The photoelectric conversion efficiency was measured by using the obtained photoelectric conversion efficiency as the initial conversion efficiency. Thereafter, the solar cell was placed in an environment of 85 ° C. and a humidity of 85% for 100 hours to conduct a high temperature and high humidity durability test. Similarly to the initial conversion efficiency, the photoelectric conversion efficiency after the high temperature and high humidity durability test was measured, and the value of the photoelectric conversion efficiency / initial conversion efficiency after the high temperature and high humidity durability test was determined.
○: The value of photoelectric conversion efficiency / initial conversion efficiency after high-temperature and high-humidity durability test is 0.8 or more ×: The value of photoelectric conversion efficiency / initial conversion efficiency after high-temperature and high-humidity durability test is less than 0.8
本発明によれば、高温高湿耐久性に優れた太陽電池を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the solar cell excellent in high temperature, high humidity durability can be provided.
1 本発明の太陽電池
1’ 従来の太陽電池
2,2’ 基板
3,3’ 下部電極
4,4’ 上部電極
5,5’ 光電変換層
6,6’ バリア層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solar cell 1 'of this invention Conventional
Claims (5)
前記複数の太陽電池セルは、それぞれ、下部電極と、上部電極と、前記下部電極と前記上部電極との間に配置された光電変換層とを有する積層体からなり、
前記複数の太陽電池セルは、前記上部電極が、隣接する太陽電池セルの前記下部電極と接続することで電気的に接続しており、
電子顕微鏡にて観察した前記太陽電池の断面図において、前記下部電極の上面に接する前記光電変換層の側面の角度をθ2としたとき、θ2が90°未満である
ことを特徴とする太陽電池。 A solar cell having a plurality of solar cells on a substrate,
Each of the plurality of solar cells comprises a laminate having a lower electrode, an upper electrode, and a photoelectric conversion layer disposed between the lower electrode and the upper electrode,
The plurality of solar cells are electrically connected by connecting the upper electrode to the lower electrode of an adjacent solar cell,
In the cross-sectional view of the solar cell observed with an electron microscope, when the angle of the side surface of the photoelectric conversion layer in contact with the upper surface of the lower electrode is θ2, θ2 is less than 90 °.
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