[发明专利]光电转换元件及太阳能电池

说明书

本发明提供一种光电转换效率提高，而且即便反复制造也稳定地发挥光电转换效率等电池性能的光电转换元件及太阳能电池。本发明为一种光电转换元件、以及具有该光电转换元件的太阳能电池，所述光电转换元件具有：第一电极，在导电性支撑体上具有包含光吸收剂的感光层；第二电极，与第一电极对置；及空穴传输层，设置于第一电极与第二电极之间，其中，光吸收剂含有具有钙钛矿型晶体结构的化合物，所述钙钛矿型晶体结构具有周期表第一族元素或阳离子性有机基团的阳离子、周期表第一族元素以外的金属原子M的阳离子及阴离子性原子X的阴离子，空穴传输层含有通过密度泛函理论计算而得的最高占据分子轨道的能级在‑4.50～‑5.00eV的范围内的空穴传输材料。

技术领域

本发明涉及一种光电转换元件及太阳能电池，尤其涉及一种有机无机混合固体光电转换元件及使用其的太阳能电池。

背景技术

光电转换元件被用于各种光传感器、复印机、太阳能电池等。该光电转换元件中，实际使用有以下多种方式：使用金属的方式、使用半导体的方式、使用有机颜料或染料的方式、或将这些方式组合而成的方式等。尤其是利用非枯竭性的太阳能的太阳能电池不需要燃料，作为利用无穷尽的清洁能量者，大大地期待其正式的普及。

因各国的政策性考虑等，太阳能电池中，硅系太阳能电池，使用含有铜(Cu)、铟(In)、镓(Ga)及硒(Se)的化合物的CIGS系太阳能电池，以及使用含有镉(Cd)及碲(Te)的化合物的CdTe太阳能电池等正在普及。但是，为了普及至取代火力发电或原子力发电的水准，期望制造成本进一步下降。

染料敏化太阳能电池或有机薄膜太阳能电池由于在其制造中不使用真空工序，而存在可通过涂布工序而大幅度降低制造成本的可能性，因此期待作为下一代太阳能电池，对其进行积极研究。然而，染料敏化太阳能电池或有机薄膜太阳能电池的光电转换效率并不充分。

另一方面，最近提出有将具有钙钛矿型晶体结构的铅络合物作为感光层的光吸收剂，与电解质组合而成的太阳能电池(参考专利文献1及非专利文献1)。然后，报告有使用该铅络合物的太阳能电池能够以涂布工序来制造，且显示出与染料敏化太阳能电池或有机薄膜太阳能电池同等以上的光电转换效率(例如参考非专利文献2或3)，并受到关注。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：韩国注册专利第10-1172374号公报

非专利文献

非专利文献1：J.Am.Chem.Soc.,2009,131(17),6050-6051

非专利文献2：Science,338,643(2012)

非专利文献3：Nature Photonics Published Online,5,May,2013

发明的概要

发明要解决的技术课题

根据本发明人等的研究，可知若与使用无机原材料的硅的太阳能电池进行比较，则使用具有钙钛矿晶体结构的化合物的太阳能电池必须进一步提高光电转换效率。

除此以外，可知使用具有钙钛矿晶体结构的化合物的太阳能电池存在所得到的光电转换元件或太阳能电池的性能不稳定的问题，即，即便是以相同方式制造的光电转换元件或太阳能电池，也无法获得相同性能的问题。

因此，本发明的课题在于提供一种光电转换效率提高、而且即便反复制造也稳定地发挥光电转换效率等电池性能的光电转换元件及太阳能电池。

用于解决技术课题的手段

本发明人等着眼于使用具有钙钛矿晶体结构的化合物的太阳能电池中用于空穴传输层的材料的分子结构及物性，进行研究的结果，获得解决上述课题的线索，从而完成本发明。

即，上述课题通过以下机构来解决。