[发明专利]光电转换元件及其制造方法

说明书

本发明提供光电转换元件及其制造方法。光电转换元件具有电子输送层、空穴输送层和设置在前述电子输送层与前述空穴输送层之间的光吸收层。所述光吸收层含有具有针状晶体结构的钙钛矿化合物和粘结树脂。

技术领域

本发明涉及一种光电转换元件及其制造方法。

背景技术

光电转换元件用于例如光学传感器、复印机以及太阳能电池等中。其中，太阳能电池作为可再生能源的典型用途而越来越正式地普及。作为太阳能电池，已经普及了使用无机光电转换元件的太阳能电池(例如，硅太阳能电池、CIGS太阳能电池、CdTe太阳能电池等)。

另一方面，作为太阳能电池，已经研究使用了有机光电转换元件的太阳能电池(例如，有机薄膜太阳能电池和染料敏化太阳能电池)。由于可以通过不使用真空工艺的涂布处理来制造使用了这种有机光电转换元件的太阳能电池，因此存在可大幅度降低制造成本的可能性。因此，期望使用了有机光电转换元件的太阳能电池作为下一代太阳能电池。

近年来，作为有机光电转换元件，已经研究了将具有钙钛矿型晶体结构的化合物(以下有时称为钙钛矿化合物)用于光吸收层的光电转换元件。作为钙钛矿化合物可以例举，例如铅络合物。使用了钙钛矿化合物作为光吸收层的光电转换元件具有优异的光电转换效率。另外，专利文献1记载了在使用了钙钛矿化合物的光电转换元件中，使用碳纳米管作为空穴输送材料进一步提高了光电转换效率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2014-72327号公报

但是，在制造阶段中，将钙钛矿化合物用于光吸收层的光电转换元件容易受到水分(湿度)的影响。具体而言，当在大气中(特别是在相对湿度为50重量％RH以上的气氛中)形成使用了钙钛矿化合物的光电转换元件时，受水分的影响，钙钛矿化合物形成针状晶体结构，形成多孔结构的光吸收层。当通过涂布处理在这样的多孔光吸收层上形成电荷输送层时，电荷输送材料渗透到光吸收层中，由于短路降低了光电转换效率。特别是如专利文献1所示，当使用如碳纳米管这样的具有优异导电性的电荷输送材料(空穴输送材料)时，上述短路导致光电转换效率显著降低。

因此，通常在具有尽可能低的湿度的环境中(例如，在手套箱中)制造使用了钙钛矿化合物的光电转换元件。在这样的环境下，由于钙钛矿化合物形成板状晶体结构，因此可以抑制由于上述短路引起的光电转换效率的降低。然而，在这样的环境下制造使用了钙钛矿化合物的光电转换元件时，制造成本趋于增加。

另外，含有具有板状晶体结构的钙钛矿化合物的光吸收层有可弯曲性较低的趋势。因此，将具有板状晶体结构的钙钛矿化合物用于光吸收层的光电转换元件，存在难以赋予可弯曲性且耐冲击性较低的趋势。

发明内容

本发明鉴于上述问题，其目的在于提供一种具有优异的光电转换效率、低制造成本和有可弯曲性的光吸收层的光电转换元件及其制造方法。

本发明的实施方式涉及的光电转换元件包括电子输送层、空穴输送层和设置在电子输送层与空穴输送层之间的光吸收层。光吸收层含有具有针状晶体结构的钙钛矿化合物和粘结树脂。

本发明的其他实施方式涉及的光电转换元件的制造方法包括：第一电荷输送层形成工序，其形成含有第一电荷输送材料的第一电荷输送层；光吸收层形成工序，其在第一电荷输送层上形成光吸收层；第二电荷输送层形成工序，其通过在光吸收层上涂布含有第二电荷输送材料的第二电荷输送层涂布液而形成第二电荷输送层。前述第一电荷输送材料和前述第二电荷输送材料中的一个是电子输送材料，另一个是空穴输送材料。光吸收层含有具有针状晶体结构的钙钛矿化合物和粘结树脂。

根据本发明的光电转换元件及其制造方法，可提供具有优异的光电转换效率、低制造成本和具有可弯曲性的光吸收层的光电转换元件。

附图说明