Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7623681B2 - Perovskite solar cell and its manufacturing method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7623681B2 - Perovskite solar cell and its manufacturing method - Google Patents

Perovskite solar cell and its manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP7623681B2
JP7623681B2 JP2021013840A JP2021013840A JP7623681B2 JP 7623681 B2 JP7623681 B2 JP 7623681B2 JP 2021013840 A JP2021013840 A JP 2021013840A JP 2021013840 A JP2021013840 A JP 2021013840A JP 7623681 B2 JP7623681 B2 JP 7623681B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
film
layer
perovskite
solar cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021013840A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022117248A (en
Inventor
豪 高濱
淳志 若宮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ENECOAT TECHNOLOGIES CO.,LTD.
Original Assignee
ENECOAT TECHNOLOGIES CO.,LTD.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ENECOAT TECHNOLOGIES CO.,LTD. filed Critical ENECOAT TECHNOLOGIES CO.,LTD.
Priority to JP2021013840A priority Critical patent/JP7623681B2/en
Publication of JP2022117248A publication Critical patent/JP2022117248A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7623681B2 publication Critical patent/JP7623681B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

この発明はペロブスカイト太陽電池及びその製造方法に関する。 This invention relates to perovskite solar cells and their manufacturing methods.

特開2019-55916号公報には,ペロブスカイト太陽電池及びその製造方法が記載されている。ペロブスカイト太陽電池は,表面基板,表面電極,ペロブスカイト層,裏面電極及び裏面電極を含む積層構造を有している。そして,その製造方法は,各層を順番に形成するというものである。層を順次形成し積層構造を得ると,上の層は下の層の影響を受けやすいという問題や,各層のパターニング及びエッチング作業に手間がかかるという問題があった。 JP 2019-55916 A describes a perovskite solar cell and its manufacturing method. A perovskite solar cell has a layered structure including a front substrate, a front electrode, a perovskite layer, a back electrode, and a back electrode. The manufacturing method is to form each layer in order. When layers are formed in order to obtain a layered structure, there are problems in that the upper layer is easily affected by the lower layer, and that the patterning and etching work of each layer is time-consuming.

特開2019-55916号公報JP 2019-55916 A

この発明は,製造しやすいペロブスカイト太陽電池を提供すること,並びに下の層の影響を受けにくいペロブスカイト太陽電池を提供することを目的のひとつとしている。 One of the objectives of this invention is to provide a perovskite solar cell that is easy to manufacture, and is less susceptible to the influence of layers underneath.

上記課題は,基本的には2枚のフィルムを用意し,これらを合わせて太陽電池を作ることにより解決される。 The above problem is basically solved by preparing two pieces of film and combining them to create a solar cell.

この発明によれば,初期特性だけでなく,高い耐久性を有するペロブスカイト太陽電池を提供することができる。 This invention makes it possible to provide perovskite solar cells that have not only excellent initial characteristics but also high durability.

図1は,太陽電池の基本構成を示す概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram showing the basic structure of a solar cell. 図2は,太陽電池の製造方法の例を説明するためのフローチャートである。FIG. 2 is a flow chart for explaining an example of a method for manufacturing a solar cell. 図3は,第1のフィルム及び第2のフィルムを示す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram showing the first film and the second film. 図4は,第1のフィルムが第1の接続用電極を有するとともに,第2のフィルムが第2の接続用電極を有するものを示す概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram showing a first film having a first connecting electrode and a second film having a second connecting electrode. 図5は,第2のフィルムが第2の接続用電極を有するものを示す概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram showing a second film having a second connection electrode. 図6は,正孔輸送層と電子輸送層の作成順が図2とは逆のものを示すフローチャートである。FIG. 6 is a flow chart showing the process in which the order of forming the hole transport layer and the electron transport layer is reversed from that shown in FIG. 図7は,第1のフィルムが正孔輸送層を有し,第2のフィルムが電子輸送層とペロブスカイト層を有するものを用いて太陽電池を製造する例を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flow chart illustrating an example of manufacturing a solar cell using a first film having a hole transport layer and a second film having an electron transport layer and a perovskite layer. 図8は,図7のフローチャートに従って得られる第1のフィルムと第2のフィルムを示す概念図である。FIG. 8 is a conceptual diagram showing the first and second films obtained according to the flow chart of FIG. 図9は,第1のフィルムと第2のフィルムとが,それぞれペロブスカイト前駆体層を有するものを示す概念図である。FIG. 9 is a conceptual diagram showing a first film and a second film each having a perovskite precursor layer. 図10は,第1のフィルムと第2のフィルムとが,それぞれペロブスカイト層を有するものを示す概念図である。FIG. 10 is a conceptual diagram showing a first film and a second film each having a perovskite layer.

以下,図面を用いて本発明を実施するための形態について説明する。本発明は,以下に説明する形態に限定されるものではなく,以下の形態から当業者が自明な範囲で適宜修正したものも含む。 Below, the embodiments for carrying out the present invention will be explained using the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below, but also includes appropriate modifications of the embodiments below within the scope that would be obvious to a person skilled in the art.

太陽電池について
最初の発明は,太陽電池に関する。図1は,太陽電池の基本構成を示す概念図である。図1に示されるように,この太陽電池1は,第1の可撓性基板3と,第1の電極5と,ペロブスカイト層を有する光電変換層7,9,11と,第2の電極13と,第2の可撓性基板15とをこの順に有する。光電変換層7,9,11は,ホール(正孔)輸送層7,ペロブスカイト層9及び電子輸送層11を有してもよい。
Regarding solar cells The first invention relates to solar cells. Fig. 1 is a conceptual diagram showing the basic structure of a solar cell. As shown in Fig. 1, this solar cell 1 has a first flexible substrate 3, a first electrode 5, photoelectric conversion layers 7, 9, 11 having a perovskite layer, a second electrode 13, and a second flexible substrate 15, in this order. The photoelectric conversion layers 7, 9, 11 may have a hole transport layer 7, a perovskite layer 9, and an electron transport layer 11.

可撓性基板3,15
可撓性基板3,15として,有機系太陽電池や有機EL素子等における公知の基板を適宜用いることができる。基板の具体例としては,ガラス,セラミックス,樹脂フィルムを挙げることができる。樹脂フィルムの具体例としては,アイオノマーフィルム,ポリエチレンフィルム,ポリエチレンテレフタレートフィルム,ポリエチレンナフタレートフィルム,ポリ塩化ビニルフィルム,ポリ塩化ビニリデンフィルム,ポリビニルアルコールフィルム,ポリプロピレンフィルム,ポリエステルフィルム,ポリカーボネートフィルム,ポリスチレンフィルム,ポリアクリロニトリルフィルム,エチレン酢酸ビニル共重合フィルム,エチレン-ビニルアルコール共重合体フィルム,エチレン-メタクリル酸共重合フィルム,ナイロンフィルムなどを挙げることができ,単独あるいは2種以上の混合物から形成されていても構わない。また,これらのフィルムが積層されて形成されていても構わない。また,これらの表面の一部又は全部の上に,金属膜,半導体膜,導電性膜及び絶縁性膜の少なくとも1種の膜が形成されている基板を使うこともできる。
Flexible substrate 3, 15
As the flexible substrate 3, 15, a known substrate in an organic solar cell, an organic EL element, or the like can be appropriately used. Specific examples of the substrate include glass, ceramics, and a resin film. Specific examples of the resin film include an ionomer film, a polyethylene film, a polyethylene terephthalate film, a polyethylene naphthalate film, a polyvinyl chloride film, a polyvinylidene chloride film, a polyvinyl alcohol film, a polypropylene film, a polyester film, a polycarbonate film, a polystyrene film, a polyacrylonitrile film, an ethylene-vinyl acetate copolymer film, an ethylene-vinyl alcohol copolymer film, an ethylene-methacrylic acid copolymer film, and a nylon film, and the resin film may be formed alone or from a mixture of two or more kinds. These films may also be laminated. Substrates having at least one of a metal film, a semiconductor film, a conductive film, and an insulating film formed on a part or all of the surface of the substrate may also be used.

金属の例は,ガリウム,鉄,インジウム,アルミニウム,バナジウム,チタン,クロム,ロジウム,ニッケル,コバルト,亜鉛,マグネシウム,カルシウム,シリコン,イットリウム,ストロンチウム及びバリウムから選ばれる1種又は2種以上の金属である。半導体膜の構成材料の例は,シリコン,ゲルマニウム等の元素単体,周期表の第3族~第5族,第13族~第15族の元素を有する化合物,金属酸化物,金属硫化物,金属セレン化物,金属窒化物等が挙げられ,単独あるいは2種類以上含有するものである。また,前期導電性膜の構成材料の例は,スズドープ酸化インジウム(ITO),フッ素ドープ酸化インジウム(FTO),酸化亜鉛(ZnO),アルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO),ガリウムドープ酸化亜鉛(GZO),酸化スズ(SnO),酸化チタン(TiO),酸化インジウム(In),酸化タングステン(WO)を挙げることができ,単独あるいは2種類以上含有するものである。前期絶縁性膜の構成材料の例は,酸化アルミニウム(Al),酸化シリコン(SiO),窒化シリコン(Si),酸窒化シリコン(Si)が挙げられる。 Examples of the metal include one or more metals selected from gallium, iron, indium, aluminum, vanadium, titanium, chromium, rhodium, nickel, cobalt, zinc, magnesium, calcium, silicon, yttrium, strontium, and barium. Examples of the constituent material of the semiconductor film include simple elements such as silicon and germanium, compounds containing elements of groups 3 to 5 and groups 13 to 15 of the periodic table, metal oxides, metal sulfides, metal selenides, metal nitrides, etc., which may be used alone or in combination of two or more kinds. Examples of the material of the conductive film include tin-doped indium oxide (ITO), fluorine-doped indium oxide (FTO), zinc oxide (ZnO), aluminum-doped zinc oxide (AZO), gallium-doped zinc oxide ( GZO ), tin oxide (SnO2), titanium oxide ( TiO2 ), indium oxide ( In2O3 ), and tungsten oxide ( WO3 ), which may be used alone or in combination of two or more of them. Examples of the material of the insulating film include aluminum oxide ( Al2O3 ), silicon oxide ( SiO2 ) , silicon nitride ( Si3N4 ), and silicon oxynitride (Si4O5N3 ) .

基板の形状の例は,平板や円板等の板状,繊維状,棒状,円柱状,角柱状,筒状,螺旋状,球状,リング状であり,多孔質構造体であってもよい。これらのうちでは板状の基板が好ましい。基板の厚さの例は,0.1μm~100mmが好ましく,1μm~10mmがより好ましい。 Examples of the shape of the substrate include plate-like such as flat plate or disc, fiber-like, rod-like, cylindrical, prismatic, tubular, spiral, spherical, and ring-like, and may also be a porous structure. Of these, plate-like substrates are preferred. Examples of the thickness of the substrate are preferably 0.1 μm to 100 mm, and more preferably 1 μm to 10 mm.

第1の電極5,第2の電極13
電極は,電子輸送層の支持体であるとともに,ペロブスカイト層(光吸収層)より電子を取り出す機能を有する層である。電極は,基板3上に形成され,離間した第1電極5a及び第2電極5bを含む。離間したとは,物理的に接触していないことや,第1電極5a及び第2電極5bが短絡していないことを意味する。電極は,透明電極又は金属電極であることが好ましい。
First electrode 5, second electrode 13
The electrode is a layer that supports the electron transport layer and has a function of extracting electrons from the perovskite layer (light absorbing layer). The electrode includes a first electrode 5a and a second electrode 5b formed on a substrate 3 and spaced apart from each other. Spaced apart means that they are not in physical contact with each other and that the first electrode 5a and the second electrode 5b are not short-circuited. The electrode is preferably a transparent electrode or a metal electrode.

透明電極の例は,カーボン,金属,導電性金属酸化物を挙げることができる。カーボンとしては,カーボンブラック,カーボンナノチューブ,グラフェンなどが挙げられ,金属としては金,銀,銅,アルミニウム,ニッケル,インジウム,チタンなどを挙げることができる。酸化物半導体としては,スズドープ酸化インジウム(ITO)膜,不純物ドープの酸化インジウム(In)膜,不純物ドープの酸化亜鉛(ZnO)膜,フッ素ドープ二酸化スズ(FTO)膜,これらを積層してなる積層膜である。金属電極は,金属を含む電極を意味する。そして,金属電極の例は,金,銀,及び銅である。金属電極は,金属のみならず,金属の表面にスズドープ酸化インジウム(ITO)膜,不純物ドープの酸化インジウム(In)膜,不純物ドープの酸化亜鉛(ZnO)膜,フッ素ドープ二酸化スズ(FTO)膜,これらを積層してなる積層膜を有していてもよい。これらの膜は,例えば拡散防止層として機能するものであってもよい。これら電極の厚みは特に制限されず,通常,シート抵抗が5~15Ω/□(単位面積当たり)となるように調整することが好ましい。電極は,形成する材料に応じ,公知の成膜方法により得ることができる。 Examples of the transparent electrode include carbon, metal, and conductive metal oxide. Examples of carbon include carbon black, carbon nanotubes, and graphene, and examples of metal include gold, silver, copper, aluminum, nickel, indium, and titanium. Examples of oxide semiconductors include a tin-doped indium oxide (ITO) film, an impurity-doped indium oxide (In 2 O 3 ) film, an impurity-doped zinc oxide (ZnO) film, a fluorine-doped tin dioxide (FTO) film, and a laminated film formed by laminating these. The metal electrode means an electrode containing a metal. Examples of the metal electrode are gold, silver, and copper. The metal electrode may be not only a metal, but also a tin-doped indium oxide (ITO) film, an impurity-doped indium oxide (In 2 O 3 ) film, an impurity-doped zinc oxide (ZnO) film, a fluorine-doped tin dioxide (FTO) film, and a laminated film formed by laminating these on the surface of the metal. These films may function as, for example, a diffusion prevention layer. The thickness of these electrodes is not particularly limited, and it is usually preferable to adjust the sheet resistance to 5 to 15 Ω/□ (per unit area). The electrodes can be obtained by a known film formation method depending on the material to be formed.

また,第一の電極はメッシュ状やストライプ上などの光を透過できる構造にしてものでもよい。さらに,電気的な抵抗をさげるという目的として金属リード線を併用しても構わない。金属リード線としては,アルミニウム,銀,金,チタンなどを挙げることができる。 The first electrode may also be of a structure that allows light to pass through, such as a mesh or stripe. Furthermore, a metal lead wire may be used in combination with the first electrode to reduce electrical resistance. Examples of metal lead wires include aluminum, silver, gold, and titanium.

電子輸送層11
電子輸送層11は,ペロブスカイト層(光吸収層)の活性表面積を増加させ,光電変換効率を向上させるとともに,電子収集しやすくするために形成される。電子輸送層はフラーレン誘導体等有機半導体材料を用いた平坦な層でもよい。また,電子輸送層は,酸化チタン(TiO)(メソポーラスTiOを含む),酸化スズ(SnO),酸化亜鉛(ZnO)等の金属酸化物を含む層であってもよい。電子輸送層の厚みは,特に制限されず,ペロブスカイト層(光吸収層)からの電子をより収集できる観点から,10~300nm程度が好ましく,10~250nm程度がより好ましい。電子輸送層11は,n型金属酸化物半導体を含むか,n型金属酸化物半導体からなるものであってもよい。特に本発明のように第1のフィルムと第2のフィルムとを貼り合わせて太陽電池を製造する場合,電子輸送層11は,n型金属酸化物半導体を含むものであることが好ましい。
Electron transport layer 11
The electron transport layer 11 is formed to increase the active surface area of the perovskite layer (light absorbing layer), improve the photoelectric conversion efficiency, and facilitate electron collection. The electron transport layer may be a flat layer using an organic semiconductor material such as a fullerene derivative. The electron transport layer may also be a layer containing a metal oxide such as titanium oxide (TiO 2 ) (including mesoporous TiO 2 ), tin oxide (SnO 2 ), or zinc oxide (ZnO). The thickness of the electron transport layer is not particularly limited, and is preferably about 10 to 300 nm, more preferably about 10 to 250 nm, from the viewpoint of being able to collect more electrons from the perovskite layer (light absorbing layer). The electron transport layer 11 may contain an n-type metal oxide semiconductor or may be made of an n-type metal oxide semiconductor. In particular, when a solar cell is manufactured by bonding a first film and a second film as in the present invention, the electron transport layer 11 preferably contains an n-type metal oxide semiconductor.

正孔輸送層7
正孔輸送層7は,電荷を輸送する機能を有する層である。正孔輸送層7は,ペロブスカイト層9上に形成された層である。正孔輸送層には,例えば,導電体,半導体,有機正孔輸送材料等を用いることができる。当該材料は,ペロブスカイト層(光吸収層)から正孔を受け取り,正孔を輸送する正孔輸送材料として機能し得る。正孔輸送層はペロブスカイト層(光吸収層)上に形成される。当該導電体及び半導体としては,例えば,CuI,CuSCN,CuInSe,CuS等の1価銅を含む化合物半導体;GaP,NiO,CoO,FeO,Bi,MoO,Cr等の銅以外の金属を含む化合物が挙げられる。なかでも,より効率的に正孔のみを受け取り,より高い正孔移動度を得る観点から,1価銅を含む半導体が好ましく,CuI,CuSCNがより好ましい。有機正孔輸送材料としては,例えば,ポリ-3-ヘキシルチオフェン(P3HT),ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)等のポリチオフェン誘導体;2,2’,7,7’-テトラキス-(N,N-ジ-p-メトキシフェニルアミン)-9,9’-スピロビフルオレン(Spiro-OMeTAD)等のフルオレン誘導体;ポリビニルカルバゾール等のカルバゾール誘導体;ポリ[ビス(4-フェニル)(2,4,6-トリメチルフェニル)アミン](PTAA)等のトリフェニルアミン誘導体;ジフェニルアミン誘導体;ポリシラン誘導体;ポリアニリン誘導体等が挙げられる。なかでも,より効率的に正孔のみを受け取り,より高い正孔移動度を得る観点から,トリフェニルアミン誘導体,フルオレン誘導体等が好ましく,PTAA,Spiro-OMeTADなどがより好ましい。もっとも,本発明のように第1のフィルムと第2のフィルムとを貼り合わせて太陽電池を製造する場合,正孔輸送層はポリチオフェン誘導体を含むことが好ましい。
Hole transport layer 7
The hole transport layer 7 is a layer having a function of transporting charges. The hole transport layer 7 is a layer formed on the perovskite layer 9. For example, a conductor, a semiconductor, an organic hole transport material, etc. can be used for the hole transport layer. The material can function as a hole transport material that receives holes from the perovskite layer (light absorbing layer) and transports the holes. The hole transport layer is formed on the perovskite layer (light absorbing layer). Examples of the conductor and semiconductor include compound semiconductors containing monovalent copper such as CuI, CuSCN, CuInSe 2 , and CuS; and compounds containing metals other than copper such as GaP, NiO, CoO, FeO, Bi 2 O 3 , MoO 2 , and Cr 2 O 3. Among them, from the viewpoint of more efficiently receiving only holes and obtaining higher hole mobility, semiconductors containing monovalent copper are preferred, and CuI and CuSCN are more preferred. Examples of organic hole transport materials include polythiophene derivatives such as poly-3-hexylthiophene (P3HT) and polyethylenedioxythiophene (PEDOT); fluorene derivatives such as 2,2',7,7'-tetrakis-(N,N-di-p-methoxyphenylamine)-9,9'-spirobifluorene (Spiro-OMeTAD); carbazole derivatives such as polyvinylcarbazole; triphenylamine derivatives such as poly[bis(4-phenyl)(2,4,6-trimethylphenyl)amine] (PTAA); diphenylamine derivatives; polysilane derivatives; polyaniline derivatives, etc. Among these, from the viewpoint of more efficiently receiving only holes and obtaining higher hole mobility, triphenylamine derivatives, fluorene derivatives, etc. are preferred, and PTAA, Spiro-OMeTAD, etc. are more preferred. However, when a solar cell is manufactured by laminating a first film and a second film as in the present invention, the hole transport layer preferably contains a polythiophene derivative.

正孔輸送層中には,正孔輸送特性をさらに向上させることを目的として,リチウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド(LiTFSI),銀ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド,トリフルオロメチルスルホニルオキシ銀,NOSbF,SbCl,SbF,トリス(2-(1H-ピラゾール-1-イル)-4-tert-ブチルピリジン)コバルト(III)トリ[ビス(トリフルオロメタン)スルホンイミド],4-イソプロピル-4'-メチルジフェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート等の酸化剤を含むこともできる。また,正孔輸送層中には,t-ブチルピリジン(TBP),2-ピコリン,2,6-ルチジン等の塩基性化合物を含むこともできる。酸化剤及び塩基性化合物の含有量は,従来から通常使用される量とすることができる。正孔輸送層の膜厚は,より効率的に正孔のみを受け取り,より高い正孔移動度を得る観点から,例えば,10~1000nmが好ましく,100~500nmがより好ましい。 In order to further improve the hole transport properties, the hole transport layer may contain an oxidizing agent such as lithium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (LiTFSI), silver bis(trifluoromethylsulfonyl)imide, trifluoromethylsulfonyloxysilver, NOSbF 6 , SbCl 5 , SbF 5 , tris(2-(1H-pyrazol-1-yl)-4-tert-butylpyridine)cobalt(III)tri[bis(trifluoromethane)sulfonimide], 4-isopropyl-4'-methyldiphenyliodonium tetrakis(pentafluorophenyl)borate, etc. In addition, the hole transport layer may contain a basic compound such as t-butylpyridine (TBP), 2-picoline, 2,6-lutidine, etc. The contents of the oxidizing agent and basic compound may be the amounts that have been conventionally used. The thickness of the hole transport layer is preferably, for example, 10 to 1000 nm, and more preferably 100 to 500 nm, from the viewpoint of more efficiently receiving only holes and obtaining higher hole mobility.

ペロブスカイト層9
ペロブスカイト太陽電池におけるペロブスカイト層(光吸収層:光活性層)9は,光を吸収し,励起された電子と正孔を移動させることにより,光電変換を行う層である。
上記ペロブスカイト層は,一般式(ABX)で表される化合物を用いる。この化合物は,ペロブスカイト結晶やペロブスカイト錯体であってもよい。
Aはメチルアミン,エチルアミン,n-ブチルアミン,ジ-n-ブチルアミン,ジ-n-ヘキシルアミン,トリメチルアミン,トリエチルアミン,メチル-n-ヘキシルアミン,メチルジエチルアミン,トリ-n-ヘキシルアミン,トリ-t-ブチルアミン,イミダゾール,ピロール,アジリジン,カルバゾール,ホルムアミジン,グアニジン,アニリン,ピリジン,4-t-ブチルピリジン,フェネチルアミン,5-アミノ吉草酸などの有機アミノ化合物,セシウム,カリウム,ルビジウムなどから形成される1価のカチオンを挙げることができ,単独で用いても2種類以上の混合物として用いても構わない。
Bは鉛,スズなどの2価のカチオンを挙げることができ,単独で用いても混合で用いても構わない。また,インジウム,アンチモンなどの3価のカチオンを少量混合しても構わない。
Xは塩素,臭素,ヨウ素などのハロゲン原子やアニオン源を挙げることができ,単独で用いても2種以上の混合で用いても構わない。
Perovskite layer 9
The perovskite layer (light absorption layer: photoactive layer) 9 in a perovskite solar cell is a layer that performs photoelectric conversion by absorbing light and transferring excited electrons and holes.
The perovskite layer uses a compound represented by the general formula (ABX 3 ). This compound may be a perovskite crystal or a perovskite complex.
Examples of A include monovalent cations formed from organic amino compounds such as methylamine, ethylamine, n-butylamine, di-n-butylamine, di-n-hexylamine, trimethylamine, triethylamine, methyl-n-hexylamine, methyldiethylamine, tri-n-hexylamine, tri-t-butylamine, imidazole, pyrrole, aziridine, carbazole, formamidine, guanidine, aniline, pyridine, 4-t-butylpyridine, phenethylamine, and 5-aminovaleric acid, cesium, potassium, rubidium, and the like, and A may be used alone or as a mixture of two or more kinds.
B may be a divalent cation such as lead or tin, which may be used alone or in combination, or may be mixed with a small amount of a trivalent cation such as indium or antimony.
X may be a halogen atom such as chlorine, bromine or iodine, or an anion source, and may be used alone or in combination of two or more kinds.

ペロブスカイト層(光吸収層)は,ペロブスカイト材料や,ペロブスカイト錯体を含む。 ペロブスカイト層(光吸収層)の膜厚は,光吸収効率と電子及び正孔拡散長とのバランス及び電極で反射した光の吸収効率の観点から,例えば,50~1000nmが好ましく,200~800nmがより好ましい。本発明のペロブスカイト層(光吸収層)の膜厚は,断面走査型電子顕微鏡(断面SEM)により測定すればよい。
また,本発明のペロブスカイト層(光吸収層)の平坦性は,走査型電子顕微鏡により測定した表面の水平方向500nm×500nmの範囲において高低差が50nm以下(-25nm~+25nm)であるものが好ましく,高低差が40nm以下(-20nm~+20nm)であるのがより好ましい。これにより,光吸収効率と励起子拡散長とのバランスをより取りやすくし,電極で反射した光の吸収効率をより向上させることができる。
The perovskite layer (light absorbing layer) contains a perovskite material or a perovskite complex. The thickness of the perovskite layer (light absorbing layer) is preferably, for example, 50 to 1000 nm, more preferably 200 to 800 nm, from the viewpoint of the balance between the light absorption efficiency and the diffusion length of electrons and holes, and the absorption efficiency of light reflected by the electrode. The thickness of the perovskite layer (light absorbing layer) of the present invention may be measured by a cross-sectional scanning electron microscope (cross-sectional SEM).
Furthermore, the flatness of the perovskite layer (light absorbing layer) of the present invention is preferably such that the height difference is 50 nm or less (-25 nm to +25 nm) in a range of 500 nm x 500 nm in the horizontal direction of the surface as measured by a scanning electron microscope, and more preferably the height difference is 40 nm or less (-20 nm to +20 nm). This makes it easier to balance the light absorption efficiency and the exciton diffusion length, and further improves the absorption efficiency of light reflected by the electrode.

光電変換層7,9,11は,正孔輸送層7,ペロブスカイト層9,及び電子輸送層11をこの順で有してもよい。この場合,電子輸送層11又は第2の電極13は,ポリ3,4-エチレンジオキシチオフェン:ポリ4-スチレンスルホン酸塩を含む導電性高分子を含むものが好ましい。 The photoelectric conversion layers 7, 9, and 11 may have a hole transport layer 7, a perovskite layer 9, and an electron transport layer 11 in this order. In this case, the electron transport layer 11 or the second electrode 13 preferably contains a conductive polymer containing poly3,4-ethylenedioxythiophene:poly4-styrenesulfonate.

また,光電変換層7,9,11は,電子輸送層11,ペロブスカイト層9,及び正孔輸送層7,をこの順で有してもよい。この場合,電子輸送層11は,SnO又はTiOを含むことが好ましい。 Alternatively, the photoelectric conversion layers 7, 9, and 11 may each include, in this order, an electron transport layer 11, a perovskite layer 9, and a hole transport layer 7. In this case, it is preferable that the electron transport layer 11 contains SnO2 or TiO2 .

図2は,太陽電池の製造方法の例を説明するためのフローチャートである。図2に示されるように,この方法は,第1の可撓性基板3及び第1の電極5を含む第1のフィルム21を用意する工程を含む。それと並行して,第2の電極13及び第2の可撓性基板15を含む第2のフィルム23を用意する工程を含む。可撓性基板上に電極を形成する工程は,公知である。なお,第1のフィルム21及び第2のフィルム23のいずれか又は両方は,光電変換層7,9,11や接続用電極25,27をさらに有していてもよい。これらを設ける方法も公知である。可撓性基板にスパッタリングにより電極を形成してもよい。また,導電性ペーストを用いて可撓性基板に電極を形成してもよい。 Figure 2 is a flow chart for explaining an example of a method for manufacturing a solar cell. As shown in Figure 2, this method includes a step of preparing a first film 21 including a first flexible substrate 3 and a first electrode 5. In parallel with this, a step of preparing a second film 23 including a second electrode 13 and a second flexible substrate 15 is also included. The step of forming electrodes on a flexible substrate is known. Either or both of the first film 21 and the second film 23 may further include photoelectric conversion layers 7, 9, 11 and connection electrodes 25, 27. The method of providing these is also known. Electrodes may be formed on the flexible substrate by sputtering. Electrodes may also be formed on the flexible substrate using a conductive paste.

接続用電極25,27
接続用電極は,第1の電極5と第2の電極13との導通を得るための電極である。
Connection electrodes 25, 27
The connection electrode is an electrode for achieving electrical continuity between the first electrode 5 and the second electrode 13 .

第1の可撓性基板3及び第1の電極5を含む第1のフィルム21を用意する工程の例は,図2のステップ201~ステップ202に示されるものである。裏面パターン電極付きの基板を用意する(S201)。なお,この際の電極が接続用電極として用いられてもよい。次に,裏面パターン電極に接した接続用電極を形成する(S202)。このようにして得られる第2のフィルム21は,図3に示される通りである。図3は,第1のフィルム及び第2のフィルムを示す概念図である。可撓性基板上に電極を形成し,電極上に光電変換層を形成する方法は公知である。 An example of the process for preparing a first film 21 including a first flexible substrate 3 and a first electrode 5 is shown in steps 201 and 202 in FIG. 2. A substrate with a rear pattern electrode is prepared (S201). The electrode may be used as a connection electrode. Next, a connection electrode is formed in contact with the rear pattern electrode (S202). The second film 21 thus obtained is as shown in FIG. 3. FIG. 3 is a conceptual diagram showing the first film and the second film. The method of forming an electrode on a flexible substrate and forming a photoelectric conversion layer on the electrode is well known.

裏面パターン電極付きの基板を用意する工程(S201)
基板上に電極を形成する。電極は,離間した第1電極及び第2電極を含んでもよい。基板上に電極を形成する方法は公知である。公知の方法の例は,レジストパターンによるエッチングを行うものや,レーザーを用いたパターニングである。
A process of preparing a substrate with a rear pattern electrode (S201)
An electrode is formed on the substrate. The electrode may include a first electrode and a second electrode that are spaced apart. Methods for forming the electrode on the substrate are known. Examples of known methods include etching using a resist pattern and patterning using a laser.

裏面パターン電極に接した接続用電極を形成する工程(S202)
接続用電極を形成するためには,例えばスクリーン印刷をもちいればよい。また,マスクを用いて金属を蒸着して接続用電極としてもよい。
A process of forming a connection electrode in contact with the rear pattern electrode (S202)
The connection electrodes can be formed by, for example, screen printing, or by evaporating metal using a mask.

第2の電極13及び第2の可撓性基板15を含む第2のフィルム23を用意する工程の例は,図2のステップ101~ステップ105に示されるものである。表面パターン電極付きの基板を用意する(S101)。次に,電子輸送層を形成する(S102)。次に,ペロブスカイト層を形成する(S103)。次に,正孔輸送層を形成する(S104)。その後,光活性層(光電変換層)のパターニングを行う。このようにして得られる第2のフィルム23は,図3に示される通りである。 An example of the process for preparing a second film 23 including a second electrode 13 and a second flexible substrate 15 is shown in steps 101 to 105 in FIG. 2. A substrate with a surface patterned electrode is prepared (S101). Next, an electron transport layer is formed (S102). Next, a perovskite layer is formed (S103). Next, a hole transport layer is formed (S104). After that, the photoactive layer (photoelectric conversion layer) is patterned. The second film 23 obtained in this manner is as shown in FIG. 3.

表面パターン電極付きの基板を用意する工程(S101)
基板上に電極を形成する。電極は,離間した第1電極及び第2電極を含んでもよい。基板上に電極を形成する方法は公知である。公知の方法の例は,レジストパターンによるエッチングを行うものや,レーザーを用いたパターニングである。
A step of preparing a substrate with a surface pattern electrode (S101)
An electrode is formed on the substrate. The electrode may include a first electrode and a second electrode that are spaced apart. Methods for forming the electrode on the substrate are known. Examples of known methods include etching using a resist pattern and patterning using a laser.

電子輸送層を形成する工程(S102)
電子輸送層は,形成する材料に応じた公知の成膜方法を用いて得ることができる。例えば,電極の上に,3~15質量%(特に5~10質量%)の酸化スズ微粒子の水分散液を塗布して作製することができる。酸化スズ微粒子水分散液は公知又は市販品を用いることができる。塗布の方法は,スピンコート法が好ましい。なお,塗布は例えば15~30℃程度で行うことができる。基板上に電極及び電子輸送層を形成した後に,レジストパターンによるエッチングを行うものや,レーザーを用いたパターニングを行ってもよい。
Step of forming an electron transport layer (S102)
The electron transport layer can be obtained by using a known film formation method according to the material to be formed. For example, it can be prepared by applying an aqueous dispersion of tin oxide fine particles of 3 to 15 mass % (particularly 5 to 10 mass %) onto the electrode. A known or commercially available tin oxide fine particle aqueous dispersion can be used. The preferred application method is spin coating. The application can be performed at, for example, about 15 to 30°C. After the electrode and the electron transport layer are formed on the substrate, etching with a resist pattern or patterning using a laser may be performed.

ペロブスカイト層を形成する工程(S103)
ペロブスカイト層を形成する工程の例は,ペロブスカイト化合物を含む溶液を基板に塗布する工程と,基板に貧溶媒を塗布する工程と,基板をアニール処理する工程と,をこの順で含むものである。ペロブスカイト化合物を含む溶液を基板に塗布するためには,スピンコート,ディップコート,スクリーン印刷法,ロールコート,ダイコート法,転写印刷法,スプレー法,又はスリットコートを用いればよい。これらの中では,スピンコートにより基板上に溶液を塗布することが好ましい。スピンコートは,溶液を滴下しつつ,基板を回転させ,基板上に溶液を塗布する方法である。また,溶液を搭載した基板を回転させ,さらに基板に溶液を塗布してもよい。回転速度は,最大速度が1000~1万rpmを30秒から5分,最高速度までを2秒から15秒,最大速度から停止までを2秒から15秒とすればよい。
Step of forming a perovskite layer (S103)
An example of the process for forming a perovskite layer includes a process of applying a solution containing a perovskite compound to a substrate, a process of applying a poor solvent to the substrate, and a process of annealing the substrate, in this order. In order to apply the solution containing a perovskite compound to the substrate, spin coating, dip coating, screen printing, roll coating, die coating, transfer printing, spraying, or slit coating may be used. Among these, it is preferable to apply the solution to the substrate by spin coating. Spin coating is a method in which the substrate is rotated while dropping the solution, and the solution is applied to the substrate. Alternatively, the substrate carrying the solution may be rotated, and the solution may be further applied to the substrate. The rotation speed may be a maximum speed of 1,000 to 10,000 rpm for 30 seconds to 5 minutes, 2 to 15 seconds to reach the maximum speed, and 2 to 15 seconds to stop from the maximum speed.

次に,基板に貧溶媒を塗布する工程について説明する。
貧溶媒とは,溶質を溶かす能力はあるものの,溶質の溶解度が高くない溶媒を意味する。貧溶媒の例は,ジクロロメタン,クロロホルム等の置換脂肪族炭化水素;トルエン,ベンゼン等の芳香族炭化水素;クロロベンゼン,オルトジクロロベンゼン,ニトロベンゼン等の置換芳香族炭化水素;酢酸,ジエチルエーテル,テトラヒドロフラン(THF)等のエーテル;メタノール,エタノール,イソプロパノール,ブタノール,オクタノール等のアルコール;ヘキサン等の長鎖炭化水素(特にC4-10炭化水素);アセトニトリル等が挙げられる。これら貧溶媒は,単独で使用することもできるし,2種以上を組合せて使用することもできる。これらの中では,クロロベンゼン又はトルエンが好ましい。
Next, the step of applying a poor solvent to the substrate will be described.
A poor solvent means a solvent that has the ability to dissolve a solute but does not have a high solubility in the solute. Examples of poor solvents include substituted aliphatic hydrocarbons such as dichloromethane and chloroform; aromatic hydrocarbons such as toluene and benzene; substituted aromatic hydrocarbons such as chlorobenzene, orthodichlorobenzene, and nitrobenzene; ethers such as acetic acid, diethyl ether, and tetrahydrofuran (THF); alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, butanol, and octanol; long-chain hydrocarbons such as hexane (especially C4-10 hydrocarbons); and acetonitrile. These poor solvents can be used alone or in combination of two or more. Among these, chlorobenzene or toluene is preferred.

次に,基板をアニール処理する工程について説明する。アニール処理とは,基板を加熱等する工程を意味する。アニール工程は,貧溶媒の滴下後,又はスピンコートが終了した後に基板が停止した後,速やかに行うことが好ましい。アニール処理する工程は,後述する実施例により示された通り,溶媒蒸気を含む密閉系にて,段階的に基板加熱する工程を含むものが好ましい。そして,密閉系では,Sn系ペロブスカイト化合物を含む溶液に含まれる溶媒の蒸気が存在することが好ましく,密閉系内ではその溶媒が飽和蒸気圧又は飽和蒸気圧の90%以上の分圧となっていることが好ましい。 Next, the process of annealing the substrate will be described. Annealing refers to a process of heating the substrate. The annealing process is preferably performed promptly after the poor solvent is dropped or after the substrate is stopped after spin coating is completed. As shown in the examples described later, the annealing process preferably includes a process of gradually heating the substrate in a closed system containing solvent vapor. In the closed system, it is preferable that the vapor of the solvent contained in the solution containing the Sn-based perovskite compound is present, and it is preferable that the solvent is at saturated vapor pressure or a partial pressure of 90% or more of the saturated vapor pressure in the closed system.

正孔輸送層を形成する工程(S104)
正孔輸送層を成膜する方法は,公知の方法を適宜採用すればよい。例えば,有機正孔輸送材料を含む溶液を,乾燥雰囲気下,ペロブスカイト層(光吸収層)上に塗布(スピンコート,インクジェット,ダイコータ等)し,30~150℃(特に50~100℃)で加熱することにより正孔輸送層11を成膜することが好ましい。正孔輸送層を形成することにより素子材料21を得ることができる。
Step of forming a hole transport layer (S104)
The hole transport layer may be formed by any known method. For example, a solution containing an organic hole transport material is applied (by spin coating, inkjet, die coater, or the like) onto the perovskite layer (light absorbing layer) in a dry atmosphere, and then heated at 30 to 150° C. (particularly 50 to 100° C.) to form the hole transport layer 11. The element material 21 can be obtained by forming the hole transport layer.

その後に,第1のフィルム21及び第2のフィルム23を貼り合わせる(S301)。すると図1に示す太陽電池を得ることができる。第1のフィルム21及び第2のフィルム23を重ねて加圧することで,2つのフィルムを貼り合張り合わせてもよい。この際に,加温してもよい。 Then, the first film 21 and the second film 23 are bonded together (S301). This results in the solar cell shown in FIG. 1 being obtained. The first film 21 and the second film 23 may be laminated together by overlapping them and applying pressure. Heating may be applied during this process.

第1のフィルム21は光電変換層7,9,11をさらに含むものであってもよい。つまり,第1のフィルム25は,第2の電極13及び第2の可撓性基板15に加えて,光電変換層7,9,11を含んでもよい。 The first film 21 may further include photoelectric conversion layers 7, 9, and 11. That is, the first film 25 may include the photoelectric conversion layers 7, 9, and 11 in addition to the second electrode 13 and the second flexible substrate 15.

図4は,第1のフィルムが第1の接続用電極を有するとともに,第2のフィルムが第2の接続用電極を有するものを示す概念図である。図4に示される2枚のフィルムを貼り合わせることで太陽電池が得られる。この太陽電池の第1の電極5と第2の電極13とは,第1の接続用電極部25と第2の接続用電極部27とを介して導通がとられる。このように,2つのフィルムがそれぞれ接続用電極を有するものであってもよい。 Figure 4 is a conceptual diagram showing a first film having a first connection electrode and a second film having a second connection electrode. A solar cell is obtained by bonding the two films shown in Figure 4 together. The first electrode 5 and second electrode 13 of this solar cell are electrically connected via the first connection electrode portion 25 and the second connection electrode portion 27. In this way, the two films may each have a connection electrode.

図5は,第2のフィルムが第2の接続用電極を有するものを示す概念図である。図5に示される2枚のフィルムを貼り合わせることで太陽電池が得られる。この太陽電池の第1の電極5と第2の電極13とは,第2の接続用電極部27を介して導通がとられる。このように,第2のフィルム23が2つのフィルムがそれぞれ接続用電極を有するものであってもよい。 Figure 5 is a conceptual diagram showing a second film having a second connection electrode. A solar cell is obtained by bonding the two films shown in Figure 5 together. The first electrode 5 and second electrode 13 of this solar cell are electrically connected via the second connection electrode portion 27. In this way, the second film 23 may be one in which each of the two films has a connection electrode.

図6は,正孔輸送層と電子輸送層の作成順が図2とは逆のものを示すフローチャートである。このように正孔輸送層と電子輸送層は,図1のものと逆にとなるようにしてもよい。 Figure 6 is a flow chart showing the reverse order of creating the hole transport layer and the electron transport layer from that shown in Figure 2. In this way, the hole transport layer and the electron transport layer may be reversed from that shown in Figure 1.

上記の方法において,第1のフィルム21は,光電変換層のうち一部を有し,第2のフィルム23は光電変換層のうち残りを有してもよい。すると,第1のフィルム21と,第2のフィルム23とが貼り合わさった後に,光電変換層が完成することとなる。 In the above method, the first film 21 may have a part of the photoelectric conversion layer, and the second film 23 may have the remainder of the photoelectric conversion layer. Then, after the first film 21 and the second film 23 are bonded together, the photoelectric conversion layer is completed.

図7は,第1のフィルムが正孔輸送層を有し,第2のフィルムが電子輸送層とペロブスカイト層を有するものを用いて太陽電池を製造する例を示すフローチャートである。図7のフローチャートに従って得られる第1のフィルムと第2のフィルムの概要は図8に示される。図8は,図7のフローチャートに従って得られる第1のフィルムと第2のフィルムをしめす概念図である。図8に示されるように,この例では,第1のフィルム21が正孔輸送層7を有し,第2のフィルム23が電子輸送層11とペロブスカイト層9を有する。この例では,第1のフィルムと第2のフィルムとが貼り合わさった後に,光電変換層7.9.11が完成することとなる。 Figure 7 is a flow chart showing an example of manufacturing a solar cell using a first film having a hole transport layer and a second film having an electron transport layer and a perovskite layer. The first film and the second film obtained according to the flow chart of Figure 7 are outlined in Figure 8. Figure 8 is a conceptual diagram showing the first film and the second film obtained according to the flow chart of Figure 7. As shown in Figure 8, in this example, the first film 21 has a hole transport layer 7, and the second film 23 has an electron transport layer 11 and a perovskite layer 9. In this example, after the first film and the second film are bonded together, the photoelectric conversion layers 7, 9, and 11 are completed.

上記の方法において,第1のフィルム21は第1のペロブスカイト前駆体層31をさらに有し,第2のフィルム23は第2のペロブスカイト前駆体層33をさらに有するものであってもよい。図9は,第1のフィルムと第2のフィルムとが,それぞれペロブスカイト前駆体層を有するものを示す概念図である。この場合,第1のペロブスカイト前駆体層31及び第2のペロブスカイト前駆体層33は,第1のフィルム21及び第2のフィルム23が貼り合わられせた後に,ペロブスカイト層9を形成することとなる。 In the above method, the first film 21 may further have a first perovskite precursor layer 31, and the second film 23 may further have a second perovskite precursor layer 33. FIG. 9 is a conceptual diagram showing the first film and the second film each having a perovskite precursor layer. In this case, the first perovskite precursor layer 31 and the second perovskite precursor layer 33 form the perovskite layer 9 after the first film 21 and the second film 23 are bonded together.

ペロブスカイト前駆体層
ペロブスカイト前駆体層は,所定の処理を行うことでペロブスカイト層となる層を意味する。例えば,第1のペロブスカイト前駆体層31及び第2のペロブスカイト前駆体層33には,それぞれの組成が合わされるとペロブスカイト層を構成する要素を含み,第1のフィルム21及び第2のフィルム23が貼り合わらせられるとペロブスカイト層9を形成することとなる組成を有すればよい。ペロブスカイトの前駆体は,例えば特開2019-055916号公報に記載される通り,公知である。ペロブスカイト前駆体層は,公知のペロブスカイトの前駆体を適宜含めばよい。例えば,錯体は,式(AMn1m1)で示される化合物と, (1)1,3-ジメチル-3,4,5,6-テトラヒドロ-2(1H)ピリミジノン(「DMTHP」と略記), (2)スルホラン(テトラヒドロチオフェン1,1-オキシド:「SU」と略記), (3)テトラメチレンスルホキシド(「TS」と略記),又は (4)N,N-ジメチルアセトアミド(「DMA」と略記)を含む錯体が,ペロブスカイトの前駆体である。
Aは,メチルアンモニウムカチオン(CHNH ),ホルムアミジニウムカチオン(NHCHNH ),又はセシウムカチオン(Cs)であり,
Mは,Pb2+,Ge2+,又はSn2+であり,
Xは,F,Cl,Br,又はIであり,
n1は,0.8~1.2であり,
m1は,2.8~3.2である。
上記の錯体を含む膜を加熱すると,分子(L)が分離し,ペロブスカイト化合物が形成される。例えば,第1のフィルム21及び第2のフィルム23が貼り合わられせた後に,加熱することで,ペロブスカイト層9を得ることができる。
Perovskite precursor layer The perovskite precursor layer means a layer that becomes a perovskite layer by performing a predetermined treatment. For example, the first perovskite precursor layer 31 and the second perovskite precursor layer 33 may have a composition that contains elements that constitute a perovskite layer when the respective compositions are combined, and forms the perovskite layer 9 when the first film 21 and the second film 23 are bonded together. Perovskite precursors are known, for example, as described in JP 2019-055916 A. The perovskite precursor layer may contain a known perovskite precursor as appropriate. For example, a complex containing a compound represented by the formula (AM n1 X m1 ) and (1) 1,3-dimethyl-3,4,5,6-tetrahydro-2(1H)pyrimidinone (abbreviated as "DMTHP"), (2) sulfolane (tetrahydrothiophene 1,1-oxide, abbreviated as "SU"), (3) tetramethylene sulfoxide (abbreviated as "TS"), or (4) N,N-dimethylacetamide (abbreviated as "DMA") is a precursor of a perovskite.
A is a methylammonium cation (CH 3 NH 3 + ), a formamidinium cation (NH 2 CHNH 2 + ), or a cesium cation (Cs + );
M is Pb 2+ , Ge 2+ , or Sn 2+ ;
X is F , Cl , Br , or I ;
n1 is 0.8 to 1.2,
m1 is 2.8 to 3.2.
When the film containing the complex is heated, the molecules (L) are separated and a perovskite compound is formed. For example, the first film 21 and the second film 23 are bonded together, and then heated to obtain the perovskite layer 9.

上記の方法において,第1のフィルム21は第1のペロブスカイト層37をさらに有し,第2のフィルム23は第2のペロブスカイト層39をさらに有し,第1のペロブスカイト層37及び第2のペロブスカイト層39が合わさって,ペロブスカイト層を構成するものであってもよい。図10は,第1のフィルムと第2のフィルムとが,それぞれペロブスカイト層を有するものを示す概念図である。例えば,第1のフィルム21の表面には第1のペロブスカイト層が形成される。そして,第2のフィルム23の表面には,第1のペロブスカイト層と同じ組成を有する第2のペロブスカイト層が形成される。これら2つのフィルムを圧着すると,例えば同じ組成を有するペロブスカイト層が溶着され,ひとつのペロブスカイト層を構成する。このようにすれば,容易に2つのフィルムを圧着できる。 In the above method, the first film 21 may further have a first perovskite layer 37, and the second film 23 may further have a second perovskite layer 39, and the first perovskite layer 37 and the second perovskite layer 39 may be combined to form a perovskite layer. FIG. 10 is a conceptual diagram showing a first film and a second film each having a perovskite layer. For example, a first perovskite layer is formed on the surface of the first film 21. Then, a second perovskite layer having the same composition as the first perovskite layer is formed on the surface of the second film 23. When these two films are pressed together, for example, the perovskite layers having the same composition are welded to form one perovskite layer. In this way, the two films can be easily pressed together.

上記の方法において,第1の電極5と第2の電極13とは,第1の電極5と第2の電極13の間の領域のうち光電変換層7,9,11が存在しない領域において,第1の電極5上に設けられた第1の接続用電極部25を介して導通がとられるように接続されてもよい。第1の接続用電極部25は,突起状の形状を有していてもよい。第1の接続用電極部25が突起状の形状を有していれば,第2の電極13上に薄層が形成されていても,それを突き抜けて,第2の電極13と導通を確保できるので好ましい。 In the above method, the first electrode 5 and the second electrode 13 may be connected so that electrical continuity is established via a first connection electrode portion 25 provided on the first electrode 5 in the region between the first electrode 5 and the second electrode 13 where the photoelectric conversion layers 7, 9, and 11 are not present. The first connection electrode portion 25 may have a protruding shape. If the first connection electrode portion 25 has a protruding shape, it is preferable because even if a thin layer is formed on the second electrode 13, it can penetrate the thin layer and ensure electrical continuity with the second electrode 13.

この例では,例えば,第2の可撓性基板15上に第2の電極(表面電極)13が設けられ,表面電極13上に光電変換層7,9,11が設けられている。一方,この例では,光電変換層7,9,11が,表面電極13の全面に設けられているのではなく,表面電極13の表面であって,光電変換層7,9,11が存在しない領域(この領域を領域Aとする)が存在する。一方,第1の可撓性基板3上には,第1の電極(裏面電極)5が設けられる。そして,第1の可撓性基板3と,第2の可撓性基板15とは対応する形状を有しており,貼り合わさって太陽電池を構成する。裏面電極5上であって,領域Aに対応する領域に,接続用電極部25が存在する。すると,第1の可撓性基板3と,第2の可撓性基板15とが貼り合わさった後に,第1の接続用電極部25が表面電極13と接する。これにより,第1の電極5と第2の電極13とは,第1の接続用電極部25を介して導通がとられるようになる。 In this example, for example, a second electrode (surface electrode) 13 is provided on a second flexible substrate 15, and photoelectric conversion layers 7, 9, and 11 are provided on the surface electrode 13. However, in this example, the photoelectric conversion layers 7, 9, and 11 are not provided on the entire surface of the surface electrode 13, but there is an area on the surface of the surface electrode 13 where the photoelectric conversion layers 7, 9, and 11 are not present (this area is referred to as area A). On the other hand, a first electrode (back electrode) 5 is provided on the first flexible substrate 3. The first flexible substrate 3 and the second flexible substrate 15 have corresponding shapes and are bonded together to form a solar cell. A connection electrode portion 25 is present on the back electrode 5 in an area corresponding to area A. Then, after the first flexible substrate 3 and the second flexible substrate 15 are bonded together, the first connection electrode portion 25 comes into contact with the surface electrode 13. As a result, the first electrode 5 and the second electrode 13 are electrically connected via the first connection electrode portion 25.

上記のようにして製造された太陽電池は,以下の構成を有する。つまり,この太陽電池は,第1の可撓性基板3と,透明電極である第1の電極5と,ペロブスカイト層9を有する光電変換層7,9,11と,第2の電極13と,第2の可撓性基板15とをこの順にする。そして,第1の電極5と第2の電極13とは,第1の電極5と第2の電極13の間の領域のうち光電変換層7,9,11が存在しない領域において,第1の電極5上に設けられた第1の接続用電極部25を介して導通がとられるように接続されている。 The solar cell manufactured as described above has the following configuration. That is, this solar cell is composed of a first flexible substrate 3, a first electrode 5 which is a transparent electrode, photoelectric conversion layers 7, 9, 11 having a perovskite layer 9, a second electrode 13, and a second flexible substrate 15, arranged in this order. The first electrode 5 and the second electrode 13 are connected so that electrical continuity is established via a first connection electrode portion 25 provided on the first electrode 5 in the region between the first electrode 5 and the second electrode 13 where the photoelectric conversion layers 7, 9, 11 are not present.

この太陽電池は,図1に示されるように,例えば,第1の可撓性基板3と,第2の可撓性基板15との間に,光電変換層7,9,11が存在しない領域が存在する。特に,この太陽電池は,第1の可撓性基板3と,第2の可撓性基板15との間に,正孔輸送層7とペロブスカイト層9が存在しない領域があるものが好ましい。 As shown in FIG. 1, for example, this solar cell has an area between the first flexible substrate 3 and the second flexible substrate 15 where the photoelectric conversion layers 7, 9, and 11 are not present. In particular, it is preferable that this solar cell has an area between the first flexible substrate 3 and the second flexible substrate 15 where the hole transport layer 7 and the perovskite layer 9 are not present.

この太陽電池は,図1に示されるように,正孔輸送層7がペロブスカイト層9を覆うものが好ましい。また,正孔輸送層7がペロブスカイト層9よりも広く存在していてもよい。第1のフィルム21と第2のフィルムとを貼り合わせた際に,正孔輸送層7は,第1の電極との接着面となる。この接着面となる正孔輸送層7がペロブスカイト層9を覆うことにより,正孔輸送層7がペロブスカイト層9を酸素や水分から保護し,耐久性を向上させる。 As shown in FIG. 1, this solar cell is preferably one in which the hole transport layer 7 covers the perovskite layer 9. The hole transport layer 7 may be wider than the perovskite layer 9. When the first film 21 and the second film are bonded together, the hole transport layer 7 becomes the adhesive surface with the first electrode. By covering the perovskite layer 9 with the hole transport layer 7 that forms the adhesive surface, the hole transport layer 7 protects the perovskite layer 9 from oxygen and moisture, improving durability.

上記の方法において,第1の電極5と第2の電極13とは,第1の電極5と第2の電極13の間の領域のうち光電変換層7,9,11が存在しない領域(領域A)において,第2の電極13上に設けられた第2の接続用電極部27を介して導通がとられるように接続されてもよい。この場合領域Aに,第2の接続用電極部27が設けられ,第1の可撓性基板3と,第2の可撓性基板15とが貼り合わさった後に,第2の接続用電極部27が第1の電極(裏面電極)5と接触してもよい。一方,裏面電極5上であって,領域Aに対応する領域に,第1の接続用電極部25が存在してもよい。この場合,第1の可撓性基板3と,第2の可撓性基板15とが貼り合わさった後に,第2の接続用電極部27が第1の接続用電極部25と接触してもよい。いずれにせよ,このようにして,第1の電極5と第2の電極13とは,第2の接続用電極部27(又は第2の接続用電極部27と第1の接続用電極部25)を介して導通がとられるようになる。 In the above method, the first electrode 5 and the second electrode 13 may be connected so that electrical continuity is established through the second connection electrode 27 provided on the second electrode 13 in the region (region A) between the first electrode 5 and the second electrode 13 where the photoelectric conversion layers 7, 9, and 11 are not present. In this case, the second connection electrode 27 may be provided in region A, and the second connection electrode 27 may come into contact with the first electrode (rear electrode) 5 after the first flexible substrate 3 and the second flexible substrate 15 are bonded together. On the other hand, the first connection electrode 25 may be present on the rear electrode 5 in a region corresponding to region A. In this case, the second connection electrode 27 may come into contact with the first connection electrode 25 after the first flexible substrate 3 and the second flexible substrate 15 are bonded together. In any case, in this way, the first electrode 5 and the second electrode 13 are electrically connected via the second connection electrode portion 27 (or the second connection electrode portion 27 and the first connection electrode portion 25).

このようにして製造された太陽電池は,以下の構成を有する。この太陽電池は,第1の可撓性基板3と,透明電極である第1の電極5と,ペロブスカイト層9を有する光電変換層7,9,11と,第2の電極13と,第2の可撓性基板15とをこの順にする。そして,第1の電極5と第2の電極13とは,第1の電極5と第2の電極13の間の領域のうち光電変換層7,9,11が存在しない領域において,第2の電極13上に設けられた第2の接続用電極部27を介して導通がとられるように接続される。 The solar cell manufactured in this manner has the following configuration. This solar cell is composed of a first flexible substrate 3, a first electrode 5 which is a transparent electrode, photoelectric conversion layers 7, 9, 11 having a perovskite layer 9, a second electrode 13, and a second flexible substrate 15, arranged in this order. The first electrode 5 and the second electrode 13 are connected so that electrical continuity is established via a second connection electrode portion 27 provided on the second electrode 13 in the region between the first electrode 5 and the second electrode 13 where the photoelectric conversion layers 7, 9, 11 are not present.

以下の装置及び器具を用いて太陽電池を作成した。
PTFEフィルター:Agilent Technologies, 5190-5266, 0.45 μm
ITO/PENフィルム:Oike & Co., Itd., CX13G-125N-U0, 16 Ω/□
ラミネータ:Nishinbo Mechatronics Inc., PVL0202S
試薬
SnO2水分散液:Alfer Acer, 044592
PEDOT:PSS分散液:Heraeus, Clevios P VP. Al 4083.
PbI2:Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., L0279
FAI:Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., F1263
MABr:Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., M2589
MACl:Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., M0138
超脱水DMF:Kanto Chemical Co., Inc., 11339-85
超脱水DMSO:Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 049-07213
超脱水アセトン:Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 013-00356
The solar cell was prepared using the following equipment and tools:
PTFE filter: Agilent Technologies, 5190-5266, 0.45 μm
ITO/PEN film: Oike & Co., Itd., CX13G-125N-U0, 16 Ω/□
Laminator: Nishinbo Mechatronics Inc., PVL0202S
reagent
SnO 2 aqueous dispersion: Alfer Acer, 044592
PEDOT:PSS dispersion: Heraeus, Clevios P VP. Al 4083.
PbI 2 : Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., L0279
FAI: Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., F1263
MABr:Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., M2589
MACl: Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., M0138
Super dehydrated DMF: Kanto Chemical Co., Inc., 11339-85
Ultra-dehydrated DMSO: Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 049-07213
Super dehydrated acetone: Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 013-00356

透明電極であるITO付き PENフィルムをプラズマ処理し,電子輸送層として水溶性SnO2,正孔輸送層として水溶性PEDOT:PSSをそれぞれ塗布した.SnO2層は15 % SnO2水分散液を純水で1:1に薄めた分散液を基板上に300 μL滴下し,スピンコート(ramp 2 秒, 3000 rpm 20 秒間)し,150 °Cで30分間加熱処理することで得た.PEDOT:PSS層も同様に基板上に300 μLのPEDOT:PSS分散液を滴下し,スピンコートにより塗布(ramp 1 秒,500 rpmで9 秒間し,ramp 1秒,4000 rpmで30秒間)し,140 °Cで30分間加熱処理することで得た.SnO2およびPEDOT:PSSの製膜は大気下で行った.以降の工程は全てグローブボックス内で行った(N2ガス,H2O < 0.1 ppm, O2 <0.1 ppm). A PEN film with ITO, which is a transparent electrode, was plasma-treated, and water-soluble SnO2 was applied as an electron transport layer, and water-soluble PEDOT:PSS was applied as a hole transport layer. The SnO2 layer was obtained by dropping 300 μL of a 15% SnO2 aqueous dispersion diluted 1:1 with pure water onto the substrate, spin-coating (ramp 2 s, 3000 rpm for 20 s), and heating at 150 °C for 30 min. The PEDOT:PSS layer was also obtained by dropping 300 μL of the PEDOT:PSS dispersion onto the substrate, spin-coating (ramp 1 s, 500 rpm for 9 s, ramp 1 s, 4000 rpm for 30 s), and heating at 140 °C for 30 min. The SnO2 and PEDOT:PSS films were formed in air. All subsequent steps were carried out in a glove box (N 2 gas, H 2 O < 0.1 ppm, O 2 < 0.1 ppm).

グローブボックス内でPbI2(1798 mg, 3.9 mmol)を超脱水DMF/DMSO混合液(2.85 mL/0.15 mL)に溶解させた.70 °C で30分間攪拌し,PTFEフィルターを用いて濾過し,1.3 MのPbI2溶液を調整した.SnO2およびPEDOT:PSSを塗布した基板上にPbI2溶液(200 μL)をスピンコート法により塗布(ramp 2秒,1500 rpmで30秒間)し,70 °Cで1分間加熱処理し,PbI2層を得た.アセトン:DMSO(10 : 1)溶液を用いてSnO2層,PEDOT:PSS層,PbI2層の一部を取り除き,取り出し電極用のCuテープを取り付けた. In a glove box, PbI2 (1798 mg, 3.9 mmol) was dissolved in a mixture of ultra-dehydrated DMF/DMSO (2.85 mL/0.15 mL). The mixture was stirred at 70 °C for 30 min and filtered using a PTFE filter to prepare a 1.3 M PbI2 solution. The PbI2 solution (200 μL) was spin-coated (ramp 2 s, 1500 rpm for 30 s) on the substrate coated with SnO2 and PEDOT:PSS, and then heated at 70 °C for 1 min to obtain a PbI2 layer. Part of the SnO2 layer, PEDOT:PSS layer, and PbI2 layer were removed using an acetone:DMSO (10:1) solution, and a Cu tape was attached as an extraction electrode.

固定化のためのフィルム基板および封止剤はSnO2,PEDOT:PSSを塗布した基板よりも大きい物を用いた.フィルム基板上に封止剤をのせ,120 °C で10分間加熱処理したのち,SnO2およびPEDOT:PSSを塗布した基板をのせて固定した. The film substrate and sealant used for fixation were larger than the substrate coated with SnO2 and PEDOT:PSS. The sealant was placed on the film substrate and heated at 120 °C for 10 minutes, after which the substrate coated with SnO2 and PEDOT:PSS was placed on top and fixed.

FAI (60 mg, 0.35 mmol),MABr (6.0 mg, 0.05 mmol),MACl (6.0 mg, 0.09 mmol) を超脱水i-PrOH (10 mL) に溶解させた.40 °Cで30分間攪拌し,PTFEフィルターを用いて濾過し,有機カチオン溶液を調整した.それぞれの基板上に,有機カチオン溶液を50 μL滴下後,素早く重ね合わせた.温度150 °Cに設定したラミネータに移し,10分間減圧下で圧着させペロブスカイト層を形成した.以上のプロセスを得て,貼り合わせセルを作製した.得た太陽電池の断面積を測定すると,ペロブスカイト層よりもPEDOT:PSSの方が大きな面積を示していることが分かった。これは,貼り合わせ時の圧力によって柔らかい膜であるPEDOT:PSSが広がったためだと推測される。 FAI (60 mg, 0.35 mmol), MABr (6.0 mg, 0.05 mmol), and MACl (6.0 mg, 0.09 mmol) were dissolved in ultra-dehydrated i-PrOH (10 mL). The mixture was stirred at 40 °C for 30 minutes and filtered using a PTFE filter to prepare an organic cation solution. 50 μL of the organic cation solution was dropped onto each substrate, and the substrates were quickly stacked. The substrates were transferred to a laminator set at 150 °C and pressed under reduced pressure for 10 minutes to form a perovskite layer. A bonded cell was fabricated using the above process. When the cross-sectional area of the obtained solar cell was measured, it was found that the PEDOT:PSS layer had a larger area than the perovskite layer. This is presumably because the soft PEDOT:PSS film spread due to the pressure applied during bonding.

大気下,1 Sunでの太陽電池特性評価を行った。SnO2層側からの光入射時の特性は,開放電圧が0.70 V,短絡電流密度が17.8mA/cm2,形状因子が0.64,変換効率が8.0%を示した。また,PEDOT:PSS層側からの光入射時には開放電圧が0.58 V,短絡電流密度が15.4mA/cm2,形状因子が0.61,変換効率が5.45%を示した。 The solar cell characteristics were evaluated at 1 sun under atmospheric conditions. When light was incident from the SnO2 layer side, the open circuit voltage was 0.70 V, the short circuit current density was 17.8 mA/ cm2 , the form factor was 0.64, and the conversion efficiency was 8.0%. When light was incident from the PEDOT:PSS layer side, the open circuit voltage was 0.58 V, the short circuit current density was 15.4 mA/ cm2 , the form factor was 0.61, and the conversion efficiency was 5.45%.

更に,上記1Sunでの光耐久性として,連続100時間照射後の太陽電池特性を評価した。その結果,SnO2層側からの光入射時の特性は,開放電圧が0.67 V,短絡電流密度が16.1mA/cm2,形状因子が0.63,変換効率が6.8%であり,耐久性試験前の特性と比較した
維持率は85%であった。
Furthermore, the solar cell characteristics were evaluated after 100 hours of continuous irradiation at 1 Sun as the light durability. The results showed that the characteristics when light was incident from the SnO2 layer side were an open circuit voltage of 0.67 V, a short circuit current density of 16.1 mA/cm2, a fill factor of 0.63, and a conversion efficiency of 6.8%, which was 85% of the characteristics before the durability test.

[比較例1]
ペロブスカイト層を形成するまでの工程は実施例1と同様の工程でデバイスを作製し,その上に,PEDOT:PSS層を形成した。このようにして得た電極と,ITO月PENフィルムwを実施例1と同様にして貼り合わせてセルを作製した。
このセルの太陽電池特性を,大気下,1 Sunで行った。SnO2層側からの光入射時の特性は,開放電圧が0.41 V,短絡電流密度が10.3mA/cm2,形状因子が0.33,変換効率が1.4%を示した。また,PEDOT:PSS層側からの光入射時には開放電圧が0.33 V,短絡電流密度が7.6mA/cm2,形状因子が0.33,変換効率が0.8%を示した。実施例1と比較すると太陽電池性能に劣っていることが明確である。
[Comparative Example 1]
The device was fabricated using the same process as in Example 1 up to the formation of the perovskite layer, and a PEDOT:PSS layer was formed on top of it. The electrode thus obtained and the ITO/PEN film were attached in the same manner as in Example 1 to fabricate a cell.
The solar cell characteristics of this cell were measured under atmospheric conditions at 1 sun. When light was incident from the SnO2 layer side, the characteristics were an open circuit voltage of 0.41 V, a short circuit current density of 10.3 mA/ cm2 , a form factor of 0.33, and a conversion efficiency of 1.4%. When light was incident from the PEDOT:PSS layer side, the characteristics were an open circuit voltage of 0.33 V, a short circuit current density of 7.6 mA/ cm2 , a form factor of 0.33, and a conversion efficiency of 0.8%. Compared to Example 1, it is clear that the solar cell performance is inferior.

更に,上記1Sunでの光耐久性として,連続100時間照射後の太陽電池特性を評価した。その結果,SnO2層側からの光入射時の特性は,開放電圧が0.16 V,短絡電流密度が6.8mA/cm2,形状因子が0.31,変換効率が0.3%であり,耐久性試験前の特性と比較した
維持率は37.5%であった。実施例1に比較すると維持率が低いことが明確である。
Furthermore, the solar cell characteristics after 100 hours of continuous irradiation were evaluated as the light durability at 1 Sun. The results showed that the characteristics when light was incident from the SnO2 layer side were an open circuit voltage of 0.16 V, a short circuit current density of 6.8 mA/ cm2 , a fill factor of 0.31, and a conversion efficiency of 0.3%, and the retention rate compared to the characteristics before the durability test was 37.5%. It is clear that the retention rate is lower than that of Example 1.

以上明らかなように,本発明の太陽電池は高い初期特性を示すだけでなく,高い光耐久性を有することが明らかである。 As is clear from the above, it is clear that the solar cell of the present invention not only exhibits high initial characteristics but also has high light durability.

第1及び第2の可撓性基板にPETフィルム50μmを使用し,その上の電極にあらかじめITOを150nm程度成膜し,パターンを形成しておく。その後のプロセスを通しやすくするために,ガラス基板にその可撓性基板を張り付けることもある。
第1の可撓性基板の上に,まず,水溶性のSnO2溶剤をスピンコートで塗布し,150℃程度の加熱で乾燥させる。その上に,ペロブスカイト溶液のスピンコート,乾燥,ホール層のスピンコート,乾燥を行う。ホール層はSpiro-MeOTADにLiTFSiをクロロベンゼンに溶かした溶液を使用した。必要に応じて,ホール層,ペロブスカイト層の一部を除去する。除去する方法としては,レーザー加工で行ったが,他にはメタルマスクによるリアクティブイオンエッチング(RIE)がある。
A 50μm thick PET film is used for the first and second flexible substrates, and an ITO film of about 150nm is formed on the electrodes on the film in advance to form a pattern. In order to make it easier to carry out subsequent processes, the flexible substrate may be attached to a glass substrate.
First, a water-soluble SnO2 solution is applied by spin coating onto the first flexible substrate, and then dried by heating at about 150°C. On top of that, a perovskite solution is spin coated, dried, and then a hole layer is spin coated and dried. For the hole layer, a solution of Spiro-MeOTAD and LiTFSi dissolved in chlorobenzene is used. Part of the hole layer and perovskite layer are removed as necessary. The removal method was laser processing, but another method is reactive ion etching (RIE) using a metal mask.

一方の第2の可撓性基板には,スクリーン印刷で,第1第2基板の電気的接続用として銀ペーストを所望の箇所に印刷しておく。仕上がり厚さは5~20μm程度になるよう濃度厚さを調整した。貼り合わせは両方のフィルムの位置を合わせ,ローラーで圧力をかけるとよい。圧力はローラーのサイズにもよるが,0.1kg/cm程度の圧力をかけた。貼り合わせる際には少しホール層の表面を柔らかくするためにクロロベンゼンを第2の可撓性基板に吹き付けておき張り合わせると効果的に貼り合わせができた。また,ローラーを70℃程度の一定の温度に加熱しておくことでより効果的に貼り合わせができた。 On the other hand, silver paste was printed by screen printing in the desired locations on the second flexible substrate for electrical connection between the first and second substrates. The concentration and thickness was adjusted so that the finished thickness would be about 5 to 20 μm. To bond the films together, align both films and apply pressure with a roller. The amount of pressure applied depends on the size of the roller, but we applied a pressure of about 0.1 kg/cm. When bonding the films together, spraying chlorobenzene onto the second flexible substrate before bonding in order to soften the surface of the hole layer slightly allowed for effective bonding. Furthermore, bonding was more effective if the roller was heated to a constant temperature of about 70°C.

フィルムは,PETに限らず可撓性フィルムであればよい。また,透湿を防ぐために,あらかじめバリア層を形成した可撓性フィルムが望ましい。また,接続用材料としては,銀ペースト以外にカーボンペースト,銅ペースト,ニッケルペースト,カーボンナノチューブ等がある。 The film is not limited to PET, but can be any flexible film. In order to prevent moisture permeation, it is preferable to use a flexible film with a barrier layer formed in advance. In addition to silver paste, other connection materials include carbon paste, copper paste, nickel paste, and carbon nanotubes.

第1及び第2の可撓性基板にPETフィルム50μmを使用しその上の電極にあらかじめITOを150nm程度成膜し,パターンを形成しておく((実施例2と同様)。その後のプロセスを通しやすくするために,ガラス基板にその可撓性基板を張り付けることもある。
第1の可撓性基板の上に,まず,水溶性のSnO溶剤をスピンコートで塗布し,150℃程度の加熱で乾燥させる。その上に,ペロブスカイト溶液のスピンコート,乾燥を行う。必要に応じて,ホール層,ペロブスカイト層の一部を除去する。除去する方法としては,レーザー加工,メタルマスクによるリアクティブイオンエッチング(RIE)がある。
A 50 μm thick PET film is used for the first and second flexible substrates, and an ITO film of about 150 nm is formed on the electrodes on the film in advance to form a pattern (similar to Example 2). In order to make it easier to carry out subsequent processes, the flexible substrate may be attached to a glass substrate.
First, a water-soluble SnO2 solution is applied by spin coating onto the first flexible substrate, and then dried by heating at about 150°C. A perovskite solution is then spin coated on top of that, and dried. If necessary, parts of the hole layer and perovskite layer are removed. Methods for removal include laser processing and reactive ion etching (RIE) using a metal mask.

一方の第2の可撓性基板には,スクリーン印刷などで,第1及び第2基板の電気的接続用として銀ペーストを所望の箇所に印刷しておく。仕上がり厚さは5~20μm程度になるよう調整する。その後,ホール層をインクジェット法で所望のパターン形状に塗布をした。電気的接続用の材料による凹凸があるため,スピンコート法による塗布は必ずしも適さない。 On the other hand, silver paste is printed in the desired locations on the second flexible substrate using screen printing or similar methods to electrically connect the first and second substrates. The finished thickness is adjusted to be around 5 to 20 μm. After that, the hole layer is applied in the desired pattern shape using the inkjet method. Because of the unevenness caused by the material used for electrical connection, application using the spin coat method is not necessarily suitable.

貼り合わせは両方のフィルムの位置をあらかじめ合わせ,ローラーで圧力をかけるとよい。圧力はローラーサイズにもよるが,0.1kg/cm程度の圧力をかけた。貼り合わせる際にはホール層の表面を柔らかくするために,第1の可撓性基板にクロロベンゼンを吹き付けておき貼り合わせると効果的に貼り合わせができた。また,ローラーを70℃程度の一定の温度に加熱しておくことでより効果的に貼り合わせができた。(材料については実施例2と同じ) When laminating, it is advisable to align the positions of both films in advance and apply pressure with a roller. The pressure applied will depend on the roller size, but we applied a pressure of about 0.1 kg/cm. When laminating, spraying chlorobenzene onto the first flexible substrate before laminating in order to soften the surface of the hole layer allows for effective lamination. Also, heating the roller to a constant temperature of about 70°C allows for more effective lamination. (The materials are the same as in Example 2.)

上記の実施例では,スピンコートによる塗布を主としたが,インクジェット法により各層を形成してもよい。その場合,第1の可撓性基板にも接続用電極をあらかじめ形成しておき,接続用電極の抵抗を低減することが容易に安定してできるようになる。第1の可撓性基板に形成する接続用電極はITOの上に,Pt, Au, Cu, Ag, Ni, Ti, 等の単一金属,あるいは,それらの合金の金属薄膜を蒸着などで成膜,あるいはそれらの金属ペーストを使ってもよい。 In the above embodiment, spin coating was mainly used for application, but each layer may be formed by the inkjet method. In that case, the connection electrodes are also formed in advance on the first flexible substrate, so that the resistance of the connection electrodes can be easily and stably reduced. The connection electrodes formed on the first flexible substrate may be formed by depositing a thin metal film of a single metal such as Pt, Au, Cu, Ag, Ni, Ti, etc., or an alloy of these metals on ITO by vapor deposition, or by using a paste of these metals.

第1及び第2の可撓性基板に例えばPETフィルム50μmを使用し,その上の電極にあらかじめITOを150nm程度成膜し,パターンを形成しておく。その後のプロセスを通しやすくするために,ガラス基板にその可撓性基板を張り付けることもある。
第1の可撓性基板上のITOの上にSnO2をスピンコート法で塗布後,その一部に接続用Cu/Ptを付けるために,メタルマスクをセットし,スパッタで成膜した。その上に実施例2と同様にペロブスカイト層,ホール層を順次塗布した。薄膜で接続用電極を形成した場合には,スピンコート法でも大きな塗布厚ムラができないが,スクリーン印刷で形成する場合は,段差が激しいためにスピンコート法では膜厚ムラが大きくなってしまう。その場合は,インクジェット法で塗布することで膜厚ムラの発生は抑えることができる。一方の第2の可撓性基板のプロセス,および貼り合わせは実施例2と同様の処理でよい。
For example, a 50 μm PET film is used for the first and second flexible substrates, and an ITO film of about 150 nm is formed on the electrodes on the substrate in advance to form a pattern. In order to make it easier to carry out subsequent processes, the flexible substrate may be attached to a glass substrate.
After SnO2 was applied by spin coating on the ITO on the first flexible substrate, a metal mask was set and a film was formed by sputtering to attach Cu/Pt for connection to a part of it. A perovskite layer and a hole layer were applied on top of it in sequence as in Example 2. When a connection electrode is formed with a thin film, the spin coating method does not cause significant unevenness in the coating thickness, but when it is formed by screen printing, the unevenness in the film thickness becomes large due to the large step. In that case, the occurrence of unevenness in the film thickness can be suppressed by applying it by the inkjet method. On the other hand, the process of the second flexible substrate and the bonding can be the same as in Example 2.

この発明は,太陽電池などの分野で利用されうる。 This invention can be used in fields such as solar cells.

1 太陽電池
3 第1の可撓性基板
5 第1の電極
7 電子輸送層
9 ペロブスカイト層
11 正孔輸送層
13 第2の電極
15 第2の可撓性基板
21 第1のフィルム
23 第2のフィルム
31 第1のペロブスカイト前駆体層
33 第2のペロブスカイト前駆体層
37 第1のペロブスカイト層
39 第2のペロブスカイト層
REFERENCE SIGNS LIST 1 Solar cell 3 First flexible substrate 5 First electrode 7 Electron transport layer 9 Perovskite layer 11 Hole transport layer 13 Second electrode 15 Second flexible substrate 21 First film 23 Second film 31 First perovskite precursor layer 33 Second perovskite precursor layer 37 First perovskite layer 39 Second perovskite layer

Claims (6)

第1の可撓性基板(3)と,第1の電極(5)と,ペロブスカイト層を有する光電変換層(7,9,11)と,第2の電極(13)と,第2の可撓性基板(15)とをこの順に有する太陽電池の製造方法であって,
第1の可撓性基板(3)及び第1の電極(5)を含む第1のフィルム(21)と,
第2の電極(13)及び第2の可撓性基板(15)を含む第2のフィルム(23)を用意する工程と,
第1のフィルム(21)及び第2のフィルム(23)を貼り合わせる工程を含む,太陽電池の製造方法であって,
第1のフィルム(21)は,第1の電極(5)上に設けられた突起状の形状を有する第1の接続用電極部(25)を有し,
第1の電極(5)と第2の電極(13)とは,
第1の電極(5)と第2の電極(13)の間の領域のうち前記光電変換層(7,9,11)が存在しない領域において,
第1の接続用電極部(25)を介して導通がとられるように接続され,
第2の電極(13)は,第2のフィルム(23)の表面に前記光電変換層(7,9,11)が存在しない領域を隔てて第1部分と第2部分とが隣接して存在し,第2の電極(13)の第1部分は,第2の電極(13)の第2部分と対向する面が前記ペロブスカイト層(9)に覆われている,
太陽電池の製造方法
A method for manufacturing a solar cell having, in this order, a first flexible substrate (3), a first electrode (5), a photoelectric conversion layer (7, 9, 11) having a perovskite layer, a second electrode (13), and a second flexible substrate (15), comprising:
A first film (21) including a first flexible substrate (3) and a first electrode (5);
Providing a second film (23) including a second electrode (13) and a second flexible substrate (15);
A method for manufacturing a solar cell , comprising a step of bonding a first film (21) and a second film (23),
The first film (21) has a first connection electrode portion (25) having a protruding shape provided on the first electrode (5),
The first electrode (5) and the second electrode (13) are
In a region between the first electrode (5) and the second electrode (13) where the photoelectric conversion layer (7, 9, 11) is not present,
It is connected so as to be electrically conductive via the first connection electrode portion (25),
The second electrode (13) has a first portion and a second portion adjacent to each other across a region where the photoelectric conversion layer (7, 9, 11) is not present on the surface of the second film (23), and the surface of the first portion of the second electrode (13) facing the second portion of the second electrode (13) is covered with the perovskite layer (9).
How solar cells are manufactured .
請求項1に記載の太陽電池の製造方法であって,第1のフィルム(21)は第1のペロブスカイト前駆体層(31)をさらに有し,第2のフィルム(23)は第2のペロブスカイト前駆体層(33)をさらに有する,太陽電池の製造方法。 The method for manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein the first film (21) further comprises a first perovskite precursor layer (31) and the second film (23) further comprises a second perovskite precursor layer (33). 請求項1に記載の太陽電池の製造方法であって,第1のフィルム(21)は第1のペロブスカイト層(37)をさらに有し,第2のフィルム(23)は第2のペロブスカイト層(39)をさらに有し,第1のペロブスカイト層(37)及び第2のペロブスカイト層(39)が前記ペロブスカイト層を構成する,太陽電池の製造方法。 The method for manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein the first film (21) further comprises a first perovskite layer (37), the second film (23) further comprises a second perovskite layer (39), and the first perovskite layer (37) and the second perovskite layer (39) constitute the perovskite layer. 請求項1に記載の太陽電池の製造方法であって,第2のフィルム(23)を得るために,第2の可撓性基板(15)にスパッタリングにより第2の電極(13)を形成する工程か導電性ペーストを用いて第2の可撓性基板(15)に第2の電極(13)を形成する工程をさらに含む,太陽電池の製造方法。 The method for manufacturing a solar cell according to claim 1, further comprising the step of forming a second electrode (13) on a second flexible substrate (15) by sputtering or the step of forming a second electrode (13) on a second flexible substrate (15) using a conductive paste to obtain a second film (23). 請求項1に記載の太陽電池の製造方法であって,A method for producing a solar cell according to claim 1, comprising the steps of:
前記第1のフィルム(21)及び第2のフィルム(23)を貼り合わせる工程において, In the step of bonding the first film (21) and the second film (23),
第1の接続用電極部(25)が,第2の電極(13)上に形成された薄層を突き抜けることで,第1の電極(5)と第2の電極(13)との導通が確保される,太陽電池の製造方法。A method for manufacturing a solar cell, in which a first connection electrode portion (25) penetrates a thin layer formed on a second electrode (13), thereby ensuring electrical continuity between a first electrode (5) and a second electrode (13).
第1の可撓性基板(3)と,第1の電極(5)と,ペロブスカイト層(9)を有する光電変換層(7,9,11)と,第2の電極(13)と,第2の可撓性基板(15)とをこの順に有する太陽電池の製造方法であって,
第1の可撓性基板(3)及び第1の電極(5)を含む第1のフィルム(21)と,
第2の電極(13)及び第2の可撓性基板(15)を含む第2のフィルム(23)を用意する工程と,
第1のフィルム(21)及び第2のフィルム(23)を貼り合わせる工程を含む,太陽電池の製造方法であって,
第2のフィルム(23)は,第2の電極(13)上に設けられた突起状の形状を有する第2の接続用電極部(27)を有し,
第1の電極(5)と第2の電極(13)とは,
第1の電極(5)と第2の電極(13)の間の領域のうち前記光電変換層(7,9,11)が存在しない領域において,
第2の接続用電極部(27)を介して導通がとられるように接続され,
第2の電極(13)は,第2のフィルム(23)の表面に前記光電変換層(7,9,11)が存在しない領域を隔てて第1部分と第2部分とが隣接して存在し,第1部分は,第2の電極(13)の第2部分と対向する面が前記ペロブスカイト層(9)に覆われている,
太陽電池の製造方法。
A method for manufacturing a solar cell having, in this order, a first flexible substrate (3), a first electrode (5), a photoelectric conversion layer (7, 9, 11) having a perovskite layer (9), a second electrode (13), and a second flexible substrate (15), comprising:
A first film (21) including a first flexible substrate (3) and a first electrode (5);
Providing a second film (23) including a second electrode (13) and a second flexible substrate (15);
A method for manufacturing a solar cell, comprising a step of bonding a first film (21) and a second film (23),
The second film (23) has a second connection electrode portion (27) having a protruding shape provided on the second electrode (13),
The first electrode (5) and the second electrode (13) are
In a region between the first electrode (5) and the second electrode (13) where the photoelectric conversion layer (7, 9, 11) is not present,
It is connected so as to be electrically conductive via the second connection electrode portion (27),
The second electrode (13) has a first portion and a second portion adjacent to each other on the surface of the second film (23) with a region in which the photoelectric conversion layer (7, 9, 11) is not present therebetween, and the surface of the first portion facing the second portion of the second electrode (13) is covered with the perovskite layer (9).
How solar cells are manufactured.
JP2021013840A 2021-01-29 2021-01-29 Perovskite solar cell and its manufacturing method Active JP7623681B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021013840A JP7623681B2 (en) 2021-01-29 2021-01-29 Perovskite solar cell and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021013840A JP7623681B2 (en) 2021-01-29 2021-01-29 Perovskite solar cell and its manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022117248A JP2022117248A (en) 2022-08-10
JP7623681B2 true JP7623681B2 (en) 2025-01-29

Family

ID=82749578

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021013840A Active JP7623681B2 (en) 2021-01-29 2021-01-29 Perovskite solar cell and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7623681B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2024100616A (en) * 2023-01-16 2024-07-26 株式会社Subaru Tapered roller bearing assembly jig, double-row tapered roller bearing assembly jig, and method for assembling double-row tapered roller bearing
WO2025094701A1 (en) * 2023-10-31 2025-05-08 富士フイルム株式会社 Method for manufacturing solar cell
WO2025197949A1 (en) * 2024-03-19 2025-09-25 富士フイルム株式会社 Method for manufacturing solar cell

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002319689A (en) 2001-04-20 2002-10-31 Sharp Corp Photoelectric conversion element and method for manufacturing the same
JP2006339601A (en) 2005-06-06 2006-12-14 Fujikura Ltd Solar cell module
US20180122584A1 (en) 2016-11-03 2018-05-03 Hyundai Motor Company Method for preparing a bonded type perovskite solar cell
WO2020038937A1 (en) 2018-08-20 2020-02-27 Epishine Ab Laminated module
CN112002813A (en) 2020-07-29 2020-11-27 隆基绿能科技股份有限公司 Preparation method of perovskite solar cell
CN112201755A (en) 2020-10-09 2021-01-08 昆山协鑫光电材料有限公司 Perovskite solar cell and preparation method thereof

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002319689A (en) 2001-04-20 2002-10-31 Sharp Corp Photoelectric conversion element and method for manufacturing the same
JP2006339601A (en) 2005-06-06 2006-12-14 Fujikura Ltd Solar cell module
US20180122584A1 (en) 2016-11-03 2018-05-03 Hyundai Motor Company Method for preparing a bonded type perovskite solar cell
WO2020038937A1 (en) 2018-08-20 2020-02-27 Epishine Ab Laminated module
CN112002813A (en) 2020-07-29 2020-11-27 隆基绿能科技股份有限公司 Preparation method of perovskite solar cell
CN112201755A (en) 2020-10-09 2021-01-08 昆山协鑫光电材料有限公司 Perovskite solar cell and preparation method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022117248A (en) 2022-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10193092B2 (en) Systems and methods for scalable perovskite device fabrication
US10593816B2 (en) Method for manufacturing device comprising inorganic/organic hybrid perovskite compound film and device comprising inorganic/organic hybrid perovskite compound film
KR101168227B1 (en) Fabrication Method of Nanostructured Inorganic-Organic Heterojunction Solar Cells
KR101172534B1 (en) Inorganic-Organic Heterojunction Solar Cells with All-Solid State
CN109411607B (en) Solar cell, preparation method thereof and method for improving transmission characteristic of perovskite layer
EP3565015A1 (en) Solar cell, light-absorbing layer, and method for forming light-absorbing layer
JP7623681B2 (en) Perovskite solar cell and its manufacturing method
JP6697406B2 (en) Transparent electrode, electronic device, and method for manufacturing electronic device
WO2016123407A1 (en) Systems and methods for scalable perovskite device fabrication
JP7773806B2 (en) solar cell element
JP6051170B2 (en) Photocell
US10573766B2 (en) Solar cell
JP2019055916A (en) Complex, perovskite layer, and solar cell
US20250280725A1 (en) Method of producing photoelectric conversion element and photoelectric conversion element
JP2019175918A (en) Photoelectric conversion element and solar cell module
US20190237267A1 (en) Solar cell
WO2021131113A1 (en) Solar cell
KR102141264B1 (en) Method for manufacturing organic-inorganic complex solar cell
JP2021077788A (en) Photoelectric conversion element
KR101994427B1 (en) Method for preparation of absorber of solar cell
KR20210021717A (en) Method for manufacturing orgnaic-inorganic solar cell
US11626258B2 (en) Solar cell
KR102919669B1 (en) Tandem solar cell device and Manufacturing method thereof
JP2022170690A (en) Photoelectric conversion element and power generation device
KR102022688B1 (en) A compound having 3-picoliniumylammonium as an absorber, method for preparation thereof, and solar cell comprising the same

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210217

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20210217

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231205

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240828

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240910

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20241101

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20250107

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250109

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7623681

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150