【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及光電轉(zhuǎn)換單元。
技術(shù)介紹
1、近年來，太陽能發(fā)電作為清潔能源備受關(guān)注，太陽能電池的開發(fā)也不斷推進。作為其中之一，將鈣鈦礦材料用于光吸收層的太陽能電池作為能夠以低成本制造的下一代新型太陽能電池，正迅速引起人們的關(guān)注。例如，在非專利文獻1中報道了一種將鈣鈦礦材料用于光吸收層的溶液型太陽能電池。另外，非專利文獻2中還報道了一種表現(xiàn)出高效率的固態(tài)的鈣鈦礦型太陽能電池。
2、作為鈣鈦礦型太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)，已知有正向結(jié)構(gòu)：在電極上以電子傳輸層、光吸收層(鈣鈦礦層)、空穴傳輸層(也稱為空位傳輸層)以及背面電極的順序進行層疊；反向結(jié)構(gòu)：在電極上以空穴傳輸層、光吸收層、電子傳輸層以及背面電極的順序進行層疊。在電子傳輸層和鈣鈦礦層之間具備由多孔形狀構(gòu)成的電子傳輸層。其中，空穴傳輸層一般使用有機半導(dǎo)體的空穴傳輸性材料(例如，非專利文獻3～10)。
3、現(xiàn)有技術(shù)文獻
4、非專利文獻
5、非專利文獻1：journal?oftheamerican?chemical?society，2009，131，6050-6051。
6、非專利文獻2：science，2012，388，643-647。
7、非專利文獻3：acsappl.mater.interfaces，2017，9，24778-24787。
8、非專利文獻4：energy?environ.sci.，2014，7，1454-1460。
9、非專利文獻5：j.mater.chem.a，2014，
10、非專利文獻6：j.mater.chem.a，2015，3，12139-12144。
11、非專利文獻7：j.mater.chem.a，2018，6，7950-7958。
12、非專利文獻8：acsappl.mater.interfaces，2015，7，11107-11116。
13、非專利文獻9：energy&environmental?science?2014，7，2963-2967。
14、非專利文獻10：adv.energy?mater.，2018，8，1801892。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題
2、然而，現(xiàn)有的鈣鈦礦型太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率不能說充分。為了改善太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，改善空穴傳輸層的特性尤其重要。作為空穴傳輸層所使用的空穴傳輸材料，例如，至今為止報道有三聚茚化合物(非專利文獻3)、吡咯并吡咯二酮化合物(非專利文獻4)、噻吩化合物(非專利文獻5、6)、二噻吩并吡咯(非專利文獻7)等。然而，幾乎沒有報道有這樣一種化合物：可以發(fā)揮作為鈣鈦礦型太陽能電池而言有用的程度的光電轉(zhuǎn)換效率。因此，提出有作為用于染料敏化太陽能電池的空穴傳輸材料而開發(fā)的spiro-ometad([2,2',7,7'-四(n，n-二-(4-甲氧基苯基)氨基)-9,9'-螺二芴])，但已知其耐熱性低(非專利文獻8)。另外，已知被稱為ptaa(聚[雙(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺])的具有三苯胺骨架的聚合物材料的耐光性也低。進一步地，在將這些材料用作用于p緩沖層的空穴傳輸材料的情況下，需要添加litfsi鹽(雙三氟甲基磺酰亞胺鋰)作為添加劑來改善導(dǎo)電性，這被認為是元件劣化的原因之一(非專利文獻9)。另外，近年來報道了一種具有膦酸的咔唑型的空穴傳輸材料(非專利文獻10)。該化合物與用作透明電極的銦錫化合物(ito)反應(yīng)，并在透明電極上形成單分子層。據(jù)報道，形成該單分子層的空穴傳輸化合物的光電轉(zhuǎn)換效率超過20％，是非常優(yōu)異的化合物，但在空穴傳輸層對電極的覆蓋性不充分的情況下，存在電極與光電轉(zhuǎn)換層接觸而導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換特性下降，同時耐久性不足的情況。
3、因此，本專利技術(shù)的目的是提供一種表現(xiàn)出優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)換特性、并且耐久性提高的光電轉(zhuǎn)換單元。
4、解決問題的技術(shù)手段
5、本專利技術(shù)的一個方式是一種光電轉(zhuǎn)換單元。該光電轉(zhuǎn)換單元是以第一電極、空穴傳輸層、光電轉(zhuǎn)換層、電子傳輸層以及第二電極的順序?qū)盈B而成的光電轉(zhuǎn)換單元，
6、所述光電轉(zhuǎn)換層包含鈣鈦礦化合物；
7、所述空穴傳輸層包括p型金屬氧化物半導(dǎo)體層和空穴傳輸材料層，所述p型金屬氧化物半導(dǎo)體層層疊在所述光電轉(zhuǎn)換層一側(cè)的所述第一電極的主表面上，所述空穴傳輸材料層層疊在所述光電轉(zhuǎn)換層一側(cè)的所述p型金屬氧化物半導(dǎo)體層的主表面上，并包含通過下述化學式(i)表示的化合物。
8、ar1-(l1-x1)n...(i)
9、在所述化學式(i)中，ar1是含有芳香環(huán)的結(jié)構(gòu)，并且在構(gòu)成所述芳香環(huán)的原子中可以含有雜原子。ar1可以具有-l1-x1以外的取代基。n是1以上的整數(shù)，并在n為2以上的情況下，由-l1-x1所表示的結(jié)構(gòu)可以彼此相同，也可以不同。l1是鍵合ar1和x1的二價連接基團或單鍵。x1是能夠與所述p型金屬氧化物半導(dǎo)體化學鍵合或氫鍵合的基團。
10、在上述方式的光電轉(zhuǎn)換單元中，所述空穴傳輸材料層可以包含通過下述化學式(ii)表示的化合物。
11、a1-l2-x2...(ii)
12、a1是包含至少一個以上取代基或結(jié)構(gòu)的原子團，該取代基或結(jié)構(gòu)選自：烷氧基、羥基、羧基、二羥基膦酰基、二烷基膦酰基、羥基磺酰基、氨基、單烷基氨基、二烷基氨基、單芳基氨基、二芳基氨基、單烷基氨基羰基、二烷基氨基羰基、烷基羰氧基、烷氧基羰基、氨基羰基、氨基羰基氨基、烷基羰基氨基、烷基磺酰基氨基、氨基磺酰基、含氮雜環(huán)基。l2是鍵合a1和x2的二價連接基團或單鍵。x2是能夠與所述第一電極化學鍵合或氫鍵合的基團。
13、由所述化學式(i)表示的化合物可以形成單分子層。
14、由所述化學式(ii)表示的化合物與由所述化學式(i)表示的化合物的摩爾比可以為1：100～1：1。
15、所述化學式(i)中的x1可以分別選自：二羥基膦酰基(-p＝o(oh)2)、羧基(-cooh)、磺基(-so3h)、硼酸基(-b(oh)2)、三鹵代硅烷基(-six3，但x為鹵基)、三烷氧基硅烷基(-si(or)3，但r為烷基)、三羥基硅烷基、二烷基膦酰基。
16、所述化學式(ii)中的x1可以分別選自：二羥基膦酰基(-p＝o(oh)2)、羧基(-cooh)、磺基(-so3h)、硼酸基(-b(oh)2)、三鹵代硅烷基(-six3，但x為鹵基)、三烷氧基硅烷基(-si(or)3，但r為烷基)、三羥基硅烷基、二烷基膦酰基。
17、所述鈣鈦礦化合物可以是有機-無機鈣鈦礦化合物。
18、所述鈣鈦礦化合物可以含有錫或鉛中的至少一種。
19、所述有機-無機鈣鈦礦化合物可以含有錫或鉛中的至少一種。
20、由所述化學式(i)表示的化合物的至少一部分可以生成酸加成鹽。
21、由所述化學式(ii)表示的化合物本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，其第一電極、空穴傳輸層、光電轉(zhuǎn)換層、電子傳輸層以及第二電極按此順序?qū)盈B，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，所述空穴傳輸材料層包含由下述化學式(II)表示的化合物，
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所記載的光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，由所述化學式(I)表示的化合物形成單分子層。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所記載的光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，由所述化學式(II)表示的化合物與由所述化學式(I)表示的化合物的摩爾比為1：100～1：1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所記載的光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，所述化學式(I)中的X1分別選自：二羥基膦酰基-P＝O(OH)2、羧基-COOH、磺基-SO3H、硼酸基-B(OH)2、三鹵代硅烷基-SiX3、三烷氧基硅烷基-Si(OR)3、三羥基硅烷基、二烷基膦酰基，其中，X為鹵基，R為烷基。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所記載的光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，所述化學式(II)中的X1分別選自：二羥基膦酰基-P＝O(OH)2、羧基-COOH、磺基-SO3H、硼酸基-B(OH)2、三鹵
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所記載的光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，所述鈣鈦礦化合物是有機-無機鈣鈦礦化合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所記載的光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，所述鈣鈦礦化合物含有錫或鉛中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所記載的光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，所述有機-無機鈣鈦礦化合物含有錫或鉛中的至少一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，由所述化學式(I)表示的化合物的至少一部分生成酸加成鹽。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所記載的光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，由所述化學式(II)表示的化合物的至少一部分生成酸加成鹽。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，所述p型金屬氧化物半導(dǎo)體層由p型金屬氧化物半導(dǎo)體的粒子形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所記載的光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，所述p型金屬氧化物半導(dǎo)體的粒子的直徑為1.0～30.0nm。
...【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
1.一種光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，其第一電極、空穴傳輸層、光電轉(zhuǎn)換層、電子傳輸層以及第二電極按此順序?qū)盈B，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，所述空穴傳輸材料層包含由下述化學式(ii)表示的化合物，
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所記載的光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，由所述化學式(i)表示的化合物形成單分子層。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所記載的光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，由所述化學式(ii)表示的化合物與由所述化學式(i)表示的化合物的摩爾比為1：100～1：1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所記載的光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，所述化學式(i)中的x1分別選自：二羥基膦酰基-p＝o(oh)2、羧基-cooh、磺基-so3h、硼酸基-b(oh)2、三鹵代硅烷基-six3、三烷氧基硅烷基-si(or)3、三羥基硅烷基、二烷基膦酰基，其中，x為鹵基，r為烷基。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所記載的光電轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，所述化學式(ii)中的x1分別選自：二羥基膦酰基-p＝o(oh)2、羧基-cooh、磺基-so3h、硼酸基...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：中道真司，高濱豪，尚塔納·賈卡潘，山本修平，
申請(專利權(quán))人：株式會社安能科多科技，
類型：發(fā)明
國別省市：
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