[发明专利]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

说明书

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。

技术领域

本发明涉及核壳粒子、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2020-093726号为基础主张优先权，将其内容援引至本文中。

背景技术

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。

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·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。

非专利文献1中公开了在使无机纳米粒子(Lanthanide-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。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-92563号公报

非专利文献

非专利文献1：Wei Zhen等人，Nature Communications(2018)9：3462

发明内容

发明所要解决的课题

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。

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。

本发明是鉴于上述情况而做出的，本发明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。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明提供核壳粒子、复合体、光电转换元件用受光部件、及光电转换元件。并且，本发明采用以下的手段。

(1)本发明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。

(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。

(3)本发明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。

(4)本发明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。

(5)本发明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。