[发明专利]光吸收层、光电转换元件和太阳能电池

说明书

本发明涉及用于形成光电转换效率优异的光电转换元件和太阳能电池的光吸收层、具有该光吸收层的光电转换元件和太阳能电池。本发明的光吸收层是在选自下述通式(1)所示的化合物和下述通式(2)所示的化合物中的1种以上的钙钛矿化合物的基体中分散有量子点的光吸收层。RMX₃ (1)(式中，R为2种以上的1价的阳离子，M为2价的金属阳离子，X为卤素阴离子。)R¹R²R³_n－1M_nX_3n+1 (2)(式中，R¹、R²和R³分别独立地为1价的阳离子，R¹、R²和R³中的至少2个为不同的1价的阳离子，R¹、R²和R³中的至少1个为1价的无机阳离子，M为2价的金属阳离子，X为卤素阴离子，n为1以上10以下的整数)。

技术领域

本发明涉及光吸收层、具有该光吸收层的光电转换元件和具有该光电转换元件的太阳能电池。

背景技术

将光能转换为电能的光电转换元件被应用于太阳能电池、光传感器、复印机等。特别是从环境、能源问题的观点考虑，利用作为取之不尽的清洁能源的太阳光的光电转换元件(太阳能电池)备受瞩目。

通常的硅太阳能电池由于利用超高纯度的硅，通过在高真空下的外延结晶生长等的“干式工艺”制造等，因此，无法期待较大的成本下降。由此，通过涂布工艺等的“湿式工艺”制造的太阳能电池作为能够通过低成本得到的新一代太阳能电池备受期待。

作为能够通过“湿式工艺”制造的新一代太阳能电池，有量子点太阳能电池。量子点是指粒径为约20nm以下的无机纳米颗粒，通过表现量子尺寸效应，显示与块体不同的物性。例如，已知伴随着量子点的粒径的减小，带隙能增大(吸收波长短波长化)，报道了在量子点太阳能电池中使用粒径约3nm且带隙能约1.2eV的硫化铅(PbS)量子点(ACS Nano2014，8，614－622)。

另外，作为新一代太阳能电池的最有力候补，有钙钛矿太阳能电池，其近年来被报道了光电转换效率迅速提高。该钙钛矿太阳能电池具有例如将由甲基铵等的阳离子和碘化铅(PbI₂)等的卤化金属盐构成的钙钛矿化合物(CH₃NH₃PbI₃)用于光吸收层的光电转换元件(J.Am.Chem.Soc.2009，131，6050－6051)。已知根据阳离子种类、卤元素、金属元素等的组成，钙钛矿化合物的化学、物理特性发生变化。例如，报道了通过作为阳离子种类在甲基铵中掺杂铯，钙钛矿膜的膜厚增大，光吸收量增大，因此转换效率得到提高(Nano Energy2014，7，80－85)。

另外，还报道了为了钙钛矿化合物表现出不进行光吸收的近红外光区域的光电转换而复合了吸收近红外光的PbS量子点的钙钛矿太阳能电池(WO2018/025445)。

发明内容

本发明涉及用于形成光电转换效率优异的光电转换元件和太阳能电池的光吸收层、具有该光吸收层的光电转换元件和太阳能电池。

本发明的发明人发现，在为了提高近红外光区域的光电转换效率而增大在钙钛矿化合物(例如，CH₃NH₃PbI₃)中复合的量子点的量时，会残留光电转换性能低的钙钛矿原料(例如，PbI₂)，结果，存在光电转换效率降低的问题。

并且，本发明的发明人发现，通过使用包含2种以上的阳离子种类的钙钛矿化合物，即使在使复合的量子点的量增大时，钙钛矿原料也不易残留，可以得到表现优异的光电转换效率的光吸收层。