Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

CN110040980A - 光吸收材料和使用该光吸收材料的太阳能电池 - Google Patents

光吸收材料和使用该光吸收材料的太阳能电池 Download PDF

Info

Publication number
CN110040980A
CN110040980A CN201910022029.2A CN201910022029A CN110040980A CN 110040980 A CN110040980 A CN 110040980A CN 201910022029 A CN201910022029 A CN 201910022029A CN 110040980 A CN110040980 A CN 110040980A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light absorbing
electrode
absorbing material
solar battery
metal
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.)
Pending
Application number
CN201910022029.2A
Other languages
English (en)
Inventor
横山智康
铃鹿理生
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.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management 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 Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Publication of CN110040980A publication Critical patent/CN110040980A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • C03C17/3602—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer
    • C03C17/3623—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer one layer at least containing a chloride, bromide or iodide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/032—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • C03C17/3602—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer
    • C03C17/3649—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer made of metals other than silver
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/451—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising a metal-semiconductor-metal [m-s-m] structure
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/50—Organic perovskites; Hybrid organic-inorganic perovskites [HOIP], e.g. CH3NH3PbI3
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/70—Properties of coatings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00—Methods for coating glass
    • C03C2218/10—Deposition methods
    • C03C2218/11—Deposition methods from solutions or suspensions
    • C03C2218/111—Deposition methods from solutions or suspensions by dipping, immersion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00—Methods for coating glass
    • C03C2218/10—Deposition methods
    • C03C2218/15—Deposition methods from the vapour phase
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/50—Photovoltaic [PV] devices
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本公开提供光吸收材料和使用该光吸收材料的太阳能电池，所述光吸收材料能够降低载流子密度。本公开的一技术方案涉及的光吸收材料，包含金属Sn和由组成式ABX3表示的钙钛矿化合物。所述A包含一价阳离子，所述B包含Sn阳离子，所述X包含卤素阴离子。本公开的一技术方案涉及的太阳能电池100，具备第1电极(2)、第2电极(4)、以及位于第1电极(2)与第2电极(4)之间的光吸收层(3)，第1电极(2)和第2电极(4)中的至少一者具有透光性，光吸收层(3)包含上述光吸收材料。

Description

光吸收材料和使用该光吸收材料的太阳能电池
技术领域
本公开涉及光吸收材料和使用该光吸收材料的太阳能电池。
背景技术
近年来，一直进行着钙钛矿太阳能电池的研究开发。该钙钛矿太阳能电池中，使用由组成式ABX3(A是一价阳离子，B是二价阳离子，并且X是卤素阴离子)表示的钙钛矿型晶体结构或与其类似的结构体形成的钙钛矿化合物作为光吸收材料。
非专利文献1公开了作为钙钛矿太阳能电池的光吸收材料，使用由CH3NH3SnI3(以下有时省略为“MASnI3”)表示的钙钛矿化合物。非专利文献2公开了由(NH2)2CHSnI3(以下有时省略为“FASnI3”)表示的钙钛矿化合物。本说明书中，有时将作为二价阳离子包含Sn阳离子的钙钛矿化合物称为“Sn系钙钛矿化合物”。
在先技术文献
非专利文献1：Shuyan Shao et.al.,"Highly Reproducible Sn-Based HybridPerovskite Solar Cells with 9％Efficiency",Advanced Energy Materials,2018,Vol.8,1702019
非专利文献2：Mulmudi Hemant Kumar et al.,"Lead-Free Halide PerovskiteSolar Cells with High Photocurrents Realized Through Vacancy Modulation",Advanced Materials,2014,Vol.26,7122-7127
发明内容
本公开的目的是提供一种具有低的载流子密度的光吸收材料。
本公开的光吸收材料，包含金属Sn和由组成式ABX3表示的钙钛矿化合物，
所述A表示一价阳离子，
所述B表示包含Sn阳离子的二价阳离子，
所述X表示卤素阴离子。
本公开提供一种具有低的载流子密度的光吸收材料。
附图说明
图1是表示太阳能电池的光吸收层的载流子密度与太阳能电池的转换效率之间的关系的图表。
图2是表示通过第一原理计算而算出的Sn系钙钛矿化合物与Sn的化合物和金属Sn共存时的、钙钛矿化合物中的Sn的化学势与Sn孔隙的缺陷形成能之间的相关性的图表。
图3A表示本公开的光吸收材料的制造方法的一例中所含的一工序的示意图。
图3B表示除了图3A所示的工序以外的、本公开的光吸收材料的制造方法的一例中所含的一工序的示意图。
图3C表示继图3A和图3B之后的、本公开的光吸收材料的制造方法的一例中所含的一工序的示意图。
图4是表示本实施方式的太阳能电池的第1例的截面图。
图5是表示本实施方式的太阳能电池的第2例的截面图。
图6是表示本实施方式的太阳能电池的第3例的截面图。
图7是表示本实施方式的太阳能电池的第4例的截面图。
图8A是表示实施例1～实施例4和比较例1的XRD测定结果的图表。
图8B是表示实施例1～实施例4和比较例1的XRD测定结果的图表。
图9是表示实施例1～实施例4和比较例1的光吸收材料的膜的透光率测定结果的图表。
附图标记说明
1、31 基板
2、22、32 第1电极
3 光吸收层
4、34 第2电极
5 电子传输层
6 多孔质层
7 空穴传输层
10 黑色的溶液(即、第1溶液)
11 玻璃基板
12 金属Sn膜
100、200、300、400 太阳能电池
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的实施方式进行详细说明。
＜成为本公开的基础的见解＞
成为本公开的基础的见解如下所述。
Sn系钙钛矿化合物具有1.4eV附近的带隙，因此是适合作为太阳能电池的光吸收材料的材料。但是，Sn系钙钛矿化合物中，被Sn2+占据的B位点的一部分成为孔隙，通过该Sn2 +的孔隙生成，载流子密度增高为1019cm-3。其结果，Sn系钙钛矿化合物不显示i型半导体的性质，而是显示p型半导体的性质。由此，如果将Sn系钙钛矿化合物原样作为太阳能电池的光吸收材料使用，则无法实现适当的p-i-n结，导致太阳能电池的转换效率降低。
非专利文献2报告了通过向Sn系钙钛矿化合物添加SnF2，使载流子密度降低至1018cm-3，其结果，转换效率提高。但是，为了最适合转换效率提高的p-i-n结，需要进一步降低载流子密度。图1是表示太阳能电池的光吸收层的载流子密度与太阳能电池的转换效率之间的关系的图表。该关系是通过设备模拟而计算的。由图1所示的结果可知，为了得到高转换效率，需要使光吸收层的载流子密度降低至1015cm-3以下。因此，对于Sn系钙钛矿化合物，需求使载流子密度降低。
本发明人为了使Sn系钙钛矿化合物的载流子密度降低，使用金属Sn作为原料调制钙钛矿化合物。另外，本发明人为了使Sn系钙钛矿化合物的载流子密度降低，向Sn系钙钛矿化合物添加金属Sn。基于这些见解，本发明人发明了包含Sn系钙钛矿化合物、并且载流子密度降低了的光吸收材料以及使用该光吸收材料的太阳能电池。
(钙钛矿化合物的组成和晶体结构)
本公开的一实施方式的光吸收材料，包含金属Sn和由组成式ABX3表示的钙钛矿化合物。A表示一价阳离子，B表示包含Sn阳离子的二价阳离子，X表示卤素阴离子。以下，有时将这样的钙钛矿化合物记载为“本实施方式中的钙钛矿化合物”。按照钙钛矿化合物惯用的表现方式，本说明书中，A、B和X分别是指A位点、B位点和X位点。光吸收材料作为光电转换材料发挥作用。
本实施方式中的钙钛矿化合物，具有由ABX3表示的钙钛矿型晶体结构。作为一例，在上述组成式中，A是一价阳离子，B是Sn阳离子，X是卤素阴离子。即、本实施方式中的钙钛矿化合物，例如一价阳离子位于A位点，Sn2+位于B位点，卤素阴离子位于X位点。
对于位于A位点的一价阳离子没有特别限定。一价阳离子例如是有机阳离子或碱金属阳离子。一价阳离子例如包含选自甲基铵阳离子(CH3NH3 +)、甲脒阳离子(NH2CHNH2 +)、铯阳离子(Cs+)、苯乙基铵阳离子(C6H5C2H4NH3 +)和胍阳离子(CH6N3 +)之中的至少一者。一价阳离子例如是甲脒阳离子。位于X位点的卤素阴离子例如是碘离子。A位点、B位点和X位点可以分别被多种离子占据。
本实施方式中，金属Sn存在于光吸收材料内。本实施方式中，只要金属Sn存在于光吸收材料内，则例如可以微粒化而分散，也可以是部分偏析的形态。
本实施方式的光吸收材料，在利用CuKα射线进行X射线衍射测定的情况下，其结果得到的X射线衍射图案例如可以具有以下特性。再者，在此将衍射角为24.2°以上且24.4°以下的范围设为第1范围，将衍射角为30.5°以上且30.7°以下的范围设为第2范围。第1范围相当于来自本实施方式中的钙钛矿化合物的峰位置。第2范围相当于来自金属Sn的峰位置。
本实施方式的光吸收材料的X射线衍射图案中，第2范围中的最大衍射强度相对于第1范围中的最大衍射强度的比率(以下有时称为“强度比率”)例如大于48％且小于1130％。强度比率也可以为80％以上且510％以下。强度比率大于48％的光吸收材料能够实现低的载流子密度，因此在用于太阳能电池的情况下能够使转换效率提高。强度比率小于1130％的光吸收材料，在用于钙钛矿太阳能电池的情况下，能够抑制由金属Sn的反射引起的透过率的降低，能够实现更高的转换效率。
本实施方式的光吸收材料包含本实施方式中的钙钛矿化合物和金属Sn。因此，本实施方式的光吸收材料的上述X射线衍射图案，例如在第1范围和第2范围分别具有峰。
本实施方式的光吸收材料的X射线光电子能谱测定的组成分析结果中，Sn相对于上述卤素的摩尔比可以大于0.317且为0.986以下。
本实施方式的光吸收材料，可以主要包含本实施方式中的钙钛矿化合物，可包含杂质。光吸收材料中的上述钙钛矿化合物的比例例如可以为80质量％以上。本实施方式的光吸收材料还可以包含与本实施方式中的钙钛矿化合物不同的其它化合物。
(钙钛矿化合物的物性)
本实施方式中的钙钛矿化合物，作为可用作太阳能电池用的光吸收材料的物性，具有以下的载流子密度。
本实施方式中的钙钛矿化合物，可具有比以往的Sn系钙钛矿化合物低4位以上的载流子密度。本实施方式中的钙钛矿化合物的载流子密度例如为1015cm-3以下，可以为109cm-3以上且1015cm-3以下。
钙钛矿化合物的载流子密度例如通过钙钛矿化合物的霍尔效应测定或阻抗测定而得到。
关于本实施方式中的钙钛矿化合物显示出比以往的Sn系钙钛矿化合物低的载流子密度的理由，例如以下这样可以通过钙钛矿化合物中的Sn的化学势进行说明。
图2是表示通过第一原理计算而算出的Sn系钙钛矿化合物与Sn的化合物和金属Sn共存时的、钙钛矿化合物中的Sn的化学势与Sn孔隙的缺陷形成能之间的相关性的图表。Sn孔隙的缺陷形成能低的情况下，钙钛矿化合物会存在较多缺陷。该计算结果中，与共存的Sn的化合物和金属Sn的量无关。
“SnI4共存”的情况下，钙钛矿化合物中的Sn2+被氧化而生成Sn4+，Sn的化学势成为低的值。因此，Sn孔隙的缺陷形成能低，比较容易生成Sn孔隙。Sn孔隙成为生成孔的位点。因此，通过Sn孔隙，Sn系钙钛矿化合物显示出作为p型半导体的性质。再者，在将Sn系钙钛矿化合物以不与其它化合物接触的方式放置的情况下，也容易生成包含4价的Sn阳离子的化合物。因此，该结果能够与Sn系钙钛矿化合物单独的情况相对应。“SnF2共存”的情况下，即SnF2与钙钛矿化合物共存时，Sn的化学势提高至-0.8eV，Sn孔隙的缺陷形成能增高。在SnF2的存在下难以形成Sn孔隙。因此，如非专利文献2中报告的那样，通过在投料组成上对Sn系钙钛矿化合物添加10％的SnF2，载流子密度减少1位。另一方面，Sn的化学势最高的状态是Sn系钙钛矿化合物与金属Sn共存的情况。该情况下，Sn孔隙的缺陷形成能大幅提高。因此，在金属Sn的存在下，能够将载流子密度抑制为1015cm-3以下。其结果，本实施方式的光吸收材料在用作太阳能电池用光吸收材料的情况下可期待实现高的转换效率。
(光吸收材料的制造方法)
以下，参照附图对本实施方式的光吸收材料的制造方法的一例进行说明。在此，以液相的晶体生长法为例进行说明，但本实施方式的制作方法不限定于此。本实施方式的光吸收材料可以采用溶液涂布法和液相合成法等制作。再者，以下作为一例，对包含FASnI3钙钛矿化合物和金属Sn的光吸收材料的制造方法进行说明。
首先，如图3A所示，向有机溶剂添加HC(NH2)2I(以下有时省略为“FAI”)和与FAI同摩尔量的I2，调制混合溶液。有机溶剂选自醇类、醚类、内酯类、烷基亚砜类和酰胺类。作为有机溶剂，可以将多种溶剂混合使用。具体而言，可例示丁醇、乙醚、二甲基亚砜(以下有时省略为“DMSO”)和N,N-二甲基甲酰胺(以下有时省略为“DMF”)。一边将它们充分搅拌一边使其溶解，得到包含HC(NH2)2I3(以下有时省略为“FAI3”)的黑色的溶液(第1溶液)10。
另一方面，如图3B所示，例如采用蒸镀法等将金属Sn在基板11上成膜，得到灰色的金属Sn膜12。金属Sn膜12的膜厚例如为50nm以上且300nm以下。如果金属Sn膜12过薄，则在之后的工序中浸渍于第1溶液10的情况下，有时金属Sn膜12会全部溶解，因此优选以上述范围的厚度成膜。
此后，如图3C所示，使金属Sn膜12浸渍于第1溶液10。此时的温度例如可以为室温，浸渍时间例如可以为1小时以上。在金属Sn膜12浸渍于第1溶液10的状态下，Sn和FAI3发生氧化还原反应，灰色的金属Sn膜12变化为黑色，得到本实施方式的光吸收材料。然后，例如可以在设定为80℃以上且200℃以下的热板上进行加热。加热时间例如可以设定为5分钟以上且1小时以下。像这样，得到含有本实施方式中的钙钛矿化合物和金属Sn的、本实施方式的光吸收材料。
也可以采用上述以外的制造方法制造本实施方式的光吸收材料。例如，采用制作在上述第1溶液中进一步混合金属Sn粉或金属Sn箔的溶液并使用该溶液进行成膜的方法，也能够制作本实施方式的光吸收材料。
(钙钛矿太阳能电池)
以下，对本公开的钙钛矿太阳能电池的实施方式进行说明。
本实施方式的太阳能电池，具备第1电极、第2电极、以及配置于第1电极与第2电极之间的光吸收层。第1电极隔着光吸收层与第2电极相对。第1电极和第2电极之中的至少一个电极具有透光性。本说明书中，“电极具有透光性”是指波长为200～2000nm的光之中任一波长、10％以上的光从电极透过。光吸收层包含本实施方式的光吸收材料。由于本实施方式的太阳能电池包含本实施方式的光吸收材料，因此能够提高转换效率。以下，对本实施方式的太阳能电池的结构和制造方法进行说明。在此，参照附图对太阳能电池的4个结构例(第1例～第4例)及其制造方法进行说明。
图4是表示本实施方式的太阳能电池的第1例的截面图。
太阳能电池100中，第1电极2、光吸收层3和第2电极4以该顺序层叠在基板1上。光吸收层3包含由本实施方式的钙钛矿化合物形成的光吸收材料。再者，太阳能电池100也可以不具有基板1。
接着，对太阳能电池100的基本作用效果进行说明。如果对太阳能电池100照射光，则光吸收层3吸收光，在光吸收层3的内部产生激发的电子以及空穴。该激发的电子向第1电极2移动。另一方面，在光吸收层3产生的空穴向第2电极4移动。由此，能够从作为负极的第1电极2和作为正极的第2电极4取出电流。
太阳能电池100例如可以采用以下4个方法中的任一方法制作。第1方法中，首先采用化学气相沉积法或溅射法在基板1的表面形成第1电极2。接着例如采用图3A～图3C所示的方法在第1电极2上制作包含本实施方式的光吸收材料的光吸收层3。第2方法中，在第1电极2上制作金属Sn膜，然后使该金属Sn膜接触包含FAI3的溶液，在第1电极2上制作光吸收层3。第3方法中，通过使用向包含FAI3的溶液添加金属Sn而得到的溶液，在第1电极2上制作光吸收层3。第4方法中，例如从采用图3A～图3C所示的方法形成的光吸收层3中除去基板11，然后将该光吸收层3设置在第1电极2上，由此在第1电极2上制作光吸收层3。然后，通过在光吸收层3上形成第2电极4，能够得到太阳能电池100。
以下，对太阳能电池100的各构成要素进行具体说明。
(基板1)
基板1用于保持太阳能电池100的各层。基板1可以由透明材料形成。例如可以使用玻璃基板和塑料基板。塑料基板例如可以是塑料薄膜。在第1电极2具有充分的强度的情况下，可以由第1电极2保持各层，因此可以不必设置基板1。
(第1电极2)
第1电极2具有导电性。第1电极2不与光吸收层3形成欧姆接触。另外，第1电极2具有对于来自光吸收层3的空穴的阻隔性。该阻隔性是指仅使在光吸收层3产生的电子通过，不使在光吸收层3产生的空穴通过的性质。具有阻隔性的材料是与光吸收层3的价电子带上端的能量相比，费米能量高的材料。该材料可以是与光吸收层3的费米能量相比，费米能量高的材料。作为适合于需求阻隔性的第1电极2的材料，可举出铝。
第1电极2具有透光性。第1电极2例如透过可见光区域～近红外线区域的光。第1电极2例如可以使用透明且具有导电性的金属氧化物和/或金属氮化物形成。作为这样的材料，例如可举出：
(i)掺杂有锂、镁、铌、氟之中的至少一种的氧化钛，
(ii)掺杂有锡、硅之中的至少一种的氧化镓，
(iii)掺杂有硅、氧之中的至少一种的氮化镓，
(iv)铟-锡复合氧化物，
(v)掺杂有锑、氟之中的至少一种的氧化锡，
(vi)掺杂有硼、铝、镓、铟之中的至少一种的氧化锌，或
(vii)它们的复合物。
第1电极2可以使用不透明的材料，设置透光的图案而形成。作为透光的图案，例如可举出线状、波浪线状、格子状、以及多个微细贯通孔规则或不规则排列而成的冲孔金属状的图案。如果第1电极2具有这些图案，则能够使光透过不存在电极材料的部分。作为不透明的电极材料，例如可举出铂、金、银、铜、铝、铑、铟、钛、铁、镍、锡、锌、以及包含任何这些金属的合金。也可以使用具有导电性的碳材料。
第1电极2的光的透过率例如可以为50％以上，也可以为80％以上。透过的光的波长取决于光吸收层3的吸收波长。第1电极2的厚度例如在1nm以上且1000nm以下的范围内。
(光吸收层3)
光吸收层3包含本实施方式的光吸收材料。即、光吸收层3的光吸收材料包含本实施方式中的钙钛矿化合物和金属Sn。光吸收层3的厚度取决于其光吸收的大小，例如为100nm以上且1000nm以下。光吸收层3可以通过切取具备包含本实施方式的光吸收材料的层的层叠体而形成。再者，对于光吸收层3的形成方法没有特别限定。
(第2电极4)
第2电极4具有导电性。第2电极4不与光吸收层3欧姆接触。另外，第2电极4具有对于来自光吸收层3的电子的阻隔性。对于来自光吸收层3的电子的阻隔性是指仅使在光吸收层3产生的空穴通过，不使电子通过的性质。具有这样的性质的材料是与光吸收层3的传导带下端的能量相比，费米能量低的材料。上述材料可以是与光吸收层3的费米能量相比，费米能量低的材料。作为具体的材料，可举出铂、金、石墨烯等碳材料。
(太阳能电池的第2例)
图5是表示本实施方式的太阳能电池的第2例的截面图。太阳能电池200在具备电子传输层5这一点上与图4所示的太阳能电池100不同。对于具有与太阳能电池100相同的功能和结构的构成要素，附带与太阳能电池100共通的标记，适当省略说明。
太阳能电池200中，第1电极22、电子传输层5、光吸收层3和第2电极4以该顺序层叠在基板1上。再者，太阳能电池200可以不具有基板1。
接着，对太阳能电池200的基本作用效果进行说明。如果对太阳能电池200照射光，则光吸收层3吸收光，产生激发的电子以及空穴。该激发的电子经由电子传输层5向第1电极22移动。另一方面，在光吸收层3产生的空穴向第2电极4移动。由此，能够从作为负极的第1电极22和作为正极的第2电极4取出电流。
太阳能电池200中，设置有电子传输层5。因此，第1电极22可以不具有对于来自光吸收层3的空穴的阻隔性。因此，第1电极22的材料选择范围变大。
太阳能电池200可以采用与图4所示的太阳能电池100同样的方法制作。电子传输层5可以采用溅射法等形成在第1电极22上。
以下，对太阳能电池200的各构成要素进行具体说明。
(第1电极22)
第1电极22具有导电性。第1电极22也可以设为与第1电极2同样的结构。由于太阳能电池200中使用电子传输层5，因此第1电极22可以不具有对于来自光吸收层3的空穴的阻隔性。即、第1电极22的材料可以是与光吸收层3欧姆接触的材料。
第1电极22具有透光性。第1电极22例如使可见区域～近红外区域的光透过。第1电极22可以使用透明且具有导电性的金属氧化物和/或金属氮化物形成。作为第1电极22的材料，例如可举出：
(i)掺杂有锂、镁、铌、氟之中的至少一种的氧化钛，
(ii)掺杂有锡、硅之中的至少一种的氧化镓，
(iii)掺杂有硅、氧之中的至少一种的氮化镓，
(iv)铟-锡复合氧化物，
(v)掺杂有锑、氟之中的至少一种的氧化锡，
(vi)掺杂有硼、铝、镓、铟之中的至少一种的氧化锌，或
(vii)它们的复合物。
作为第1电极22的材料，也可以使用不透明的材料。该情况下，与第1电极2同样地，将第1电极22形成为透光的图案状。作为不透明的电极材料，例如可举出铂、金、银、铜、铝、铑、铟、钛、铁、镍、锡、锌、以及包含任何这些金属的合金。也可以使用具有导电性的碳材料。
第1电极22的光的透过率例如可以为50％以上，也可以为80％以上。透过的光的波长取决于光吸收层3的吸收波长。第1电极22的厚度例如为1nm以上且1000nm以下。
(电子传输层5)
电子传输层5包含半导体。电子传输层5可以是带隙为3.0eV以上的半导体。通过由带隙为3.0eV以上的半导体形成电子传输层5，能够使可见光和红外光透过到光吸收层3。作为半导体的例子，可举出有机的n型半导体或无机的n型半导体。
作为有机的n型半导体，例如可举出酰亚胺化合物、醌化合物、富勒烯以及富勒烯的衍生物。作为无机的n型半导体，例如可以使用金属氧化物和钙钛矿型氧化物。作为金属氧化物，例如可以使用Cd、Zn、In、Pb、Mo、W、Sb、Bi、Cu、Hg、Ti、Ag、Mn、Fe、V、Sn、Zr、Sr、Ga、Si和Cr的氧化物。优选TiO2。作为钙钛矿型氧化物的例子，可举出SrTiO3和CaTiO3。
电子传输层5可以由带隙大于6.0eV的物质形成。作为带隙大于6.0eV的物质，可举出碱金属或碱土金属的卤化物(例如氟化锂、氟化钙)、氧化镁等碱金属氧化物、以及二氧化硅等。该情况下，为确保电子传输层5的电子传输性，电子传输层5的厚度例如构成为10nm以下。
电子传输层5可以包含由相互不同的材料构成的多个层。
(太阳能电池的第3例)
图6是表示本实施方式的太阳能电池的第3例的截面图。太阳能电池300在具备多孔质层这一点上与图5所示的太阳能电池200不同。对于具有与太阳能电池200相同的功能和结构的构成要素，附带与太阳能电池200共通的标记，适当省略说明。
太阳能电池300中，第1电极22、电子传输层5、多孔质层6、光吸收层3和第2电极4以该顺序层叠在基板1上。多孔质层6包含多孔质体。多孔质体包含孔隙。再者，太阳能电池300可以不具有基板1。
多孔质层6中的孔隙从与光吸收层3接触的部分连到与电子传输层5接触的部分。由此，光吸收层3的材料填充多孔质层6的孔隙，光吸收层3的材料与电子传输层5的表面接触。因此，光吸收层3与电子传输层5接触，从而能够直接进行电子的授受。
接着，对太阳能电池300的基本作用效果进行说明。如果对太阳能电池300照射光，则光吸收层3吸收光，产生激发的电子以及空穴。该激发的电子经由电子传输层5向第1电极22移动。另一方面，在光吸收层3产生的空穴向第2电极4移动。由此，能够从作为负极的第1电极22和作为正极的第2电极4取出电流。
通过在电子传输层5上设置多孔质层6，能够容易地形成光吸收层3。即、光吸收层3的材料侵入多孔质层6的孔隙，多孔质层6成为光吸收层3的立足点。因此，光吸收层3的材料难以在多孔质层6的表面被排斥或发生凝集。所以能够将光吸收层3形成为均匀的膜。
(多孔质层6)
多孔质层6成为形成光吸收层3时的基底。多孔质层6不会阻碍光吸收层3的光吸收、以及从光吸收层3向电子传输层5的电子移动。通过多孔质层6而发生光散射，由此使在光吸收层3中通过的光的光路长度增大。如果光路长度增大，则预测在光吸收层3中产生的电子和空穴的量增加。
多孔质层6包含多孔质体。作为多孔质体，例如可举出绝缘性或半导体的粒子连接而成的多孔质体。作为绝缘性的粒子的材料，例如可以使用氧化铝、氧化硅。作为半导体粒子的材料，可以使用无机半导体。作为无机半导体，可以使用金属氧化物(包括钙钛矿氧化物)、金属硫化物、金属硫族化物。作为金属氧化物的例子，可举出Cd、Zn、In、Pb、Mo、W、Sb、Bi、Cu、Hg、Ti、Ag、Mn、Fe、V、Sn、Zr、Sr、Ga、Si、Cr的氧化物。优选TiO2。作为钙钛矿氧化物的例子，可举出SrTiO3、CaTiO3。作为金属硫化物的例子，可举出CdS、ZnS、In2S3、SnS、PbS、Mo2S、WS2、Sb2S3、Bi2S3、ZnCdS2和Cu2S。作为金属硫族化物的例子，可举出CdSe、CsSe、In2Se3、WSe2、HgS、SnSe、PbSe、CdTe。
多孔质层6的厚度可以为0.01μm以上且10μm以下，也可以为0.1μm以上且1μm以下。多孔质层6的表面粗糙度可以较大。具体而言，由有效面积/投影面积的值赋予的表面粗糙系数可以为10以上，也可以为100以上。再者，投影面积是指在从正面对物体照射光时，在后方形成的影子的面积。有效面积是指物体的实际的表面积。有效面积可以根据由物体的投影面积和厚度求出的体积、构成物体的材料的比表面积和体积密度计算。比表面积例如采用氮吸附法测定。
太阳能电池300可以采用与太阳能电池200同样的方法制作。多孔质层6例如通过涂布法形成在电子传输层5上。
光吸收层3如以下这样形成。在多孔质层6上涂布包含FAI3和金属Sn的溶液。然后加热该溶液而形成。再者，该方法使用的溶液是采用液相生长法使钙钛矿化合物生长时所使用的溶液。
(太阳能电池的第4例)
图7是表示本实施方式的太阳能电池的第4例的截面图。
太阳能电池400在具备空穴传输层7这一点上与图6所示的太阳能电池300不同。对于具有与太阳能电池300相同的功能和结构的构成要素，附带与太阳能电池300共通的标记，适当省略说明。
太阳能电池400中，第1电极32、电子传输层5、多孔质层6、光吸收层3、空穴传输层7和第2电极34以该顺序层叠在基板31上。太阳能电池400可以不具有基板31。
接着，对本实施方式的太阳能电池400的基本作用效果进行说明。
如果对太阳能电池400照射光，则光吸收层3吸收光，产生激发的电子以及空穴。该激发的电子向电子传输层5移动。另一方面，在光吸收层3产生的空穴向空穴传输层7移动。电子传输层5与第1电极32连接，空穴传输层7与第2电极34电连接。由此，能够从作为负极的第1电极32和作为正极的第2电极34取出电流。
太阳能电池400在光吸收层3与第2电极34之间具有空穴传输层7。因此，第2电极34可以不具有对于来自光吸收层3的电子的阻隔性。因此，第2电极34的材料选择范围变大。
以下，对太阳能电池400的各构成要素进行具体说明。再者，关于与太阳能电池300共通的要素，省略说明。
(第1电极32和第2电极34)
如上所述，第2电极34可以不具有对于来自光吸收层3的电子的阻隔性。即、第2电极34的材料可以是与光吸收层3欧姆接触的材料。因此，可以将第2电极34形成为具有透光性。
第1电极32和第2电极34中的至少一者具有透光性，与太阳能电池100的第1电极2同样地构成。
第1电极32和第2电极34之中的任一者，可以不具有透光性。即、不是必须使用具有透光性的材料，可以不具有包含透光的开口部分的图案。
(基板31)
基板31可以设为与图2所示的太阳能电池100的基板1同样的结构。在第2电极34具有透光性的情况下，基板31可以不具有透光性。例如，作为基板31的材料，可以使用金属、陶瓷、或透光性小的树脂材料。
(空穴传输层7)
空穴传输层7由有机物或无机半导体构成。空穴传输层7可以包含由相互不同的材料构成的多个层。
从低电阻的观点出发，空穴传输层7的厚度优选为1nm以上且1000nm以下，更优选为10nm以上且50nm以下。如果在该范围内，则能够体现出充分的空穴传输性，能够高效率地进行光发电。
作为空穴传输层7的形成方法，例如可以采用涂布法和印刷法。作为涂布法，例如可举出刮涂法、棒涂法、喷涂法、浸涂法和旋涂法。作为印刷法，例如可举出丝网印刷法。可以根据需要，将多个材料混合而形成膜，然后进行加压或烧成，制作空穴传输层7。在空穴传输层7的材料为有机的低分子体或无机半导体的情况下，也可以采用真空蒸镀法等制作。
空穴传输层7可以包含支持电解质和溶剂。支持电解质和溶剂使空穴传输层7中的空穴稳定化。
作为支持电解质，例如可举出铵盐、碱金属盐。作为铵盐，例如可举出高氯酸四丁基铵、六氟磷酸四乙基铵、咪唑盐和吡啶盐。作为碱金属盐，例如可举出高氯酸锂和四氟化硼钾。
空穴传输层7中包含的溶剂，推荐离子传导性优异的溶剂。可以使用水系溶剂和有机溶剂的任一者，从使溶质更加稳定化的观点出发，优选有机溶剂。作为具体例，可举出叔丁基吡啶、吡啶、n-甲基吡咯烷酮等杂环化合物溶剂。
作为溶剂，可以将离子液体单独使用或与其它种类溶剂混合使用。离子液体在挥发性低、阻燃性高的方面优异。
作为离子液体，例如可举出1-乙基-3-甲基咪唑四氰基硼酸盐等咪唑类、吡啶类、脂环胺类、脂肪胺类、偶氮胺类的离子液体。
(实施例)
下面，通过以下的实施例对本公开进行更详细的说明。如以下这样，在实施例1～4和比较例1中，制作包含FASnI3钙钛矿化合物和金属Sn的光吸收材料，并评价其物性。
＜光吸收材料的制作＞
[实施例1]
实施例1中，采用图3A～图3C所示的方法制作实施例1的光吸收材料。具体而言，向丁醇添加FAI(东京化成工业株式会社制)和I2(株式会社高纯度化学研究所制)并使其溶解，得到丁醇溶液。在丁醇溶液中，FAI和I2的浓度都为0.05mol/L。另外准备表面具有金属Sn膜的玻璃基板。在该玻璃基板上，采用蒸镀法形成金属Sn膜，该金属Sn膜的厚度为150nm。使该金属Sn膜在室温下浸渍于上述丁醇溶液5秒。由此，灰色的金属Sn膜变为黑色。然后，将玻璃基板在100℃的热板上进行热处理。像这样，得到包含含有(i)FASnI3钙钛矿化合物和(ii)金属Sn的光吸收材料的膜。再者，除了准备玻璃基板的工序以外的所有工序，都在氧浓度为5ppm以下的N2手套箱中进行。
[实施例2]
实施例2中，除了金属Sn膜的膜厚为180nm以外，采用与实施例1同样的方法得到包含光吸收材料的膜。
[实施例3]
实施例3中，除了金属Sn膜的膜厚为210nm以外，采用与实施例1同样的方法得到包含光吸收材料的膜。
[实施例4]
实施例4中，除了金属Sn膜的膜厚为300nm以外，采用与实施例1同样的方法得到包含光吸收材料的膜。
[比较例1]
将SnI2(sigma-aldrich制)、SnF2(高纯度化学研究所制)和FAI(东京化成制)溶解于有机溶剂中，准备混合溶液。有机溶剂是DMSO和DMF的混合物(体积比为1:1)。
混合溶液中的SnI2、SnF2和FAI的浓度分别为1.35mol/L、0.15mol/L和1.5mol/L。
接着，采用旋涂法将混合溶液涂布在玻璃基板上。然后，将玻璃基板在80℃的热板上进行30分钟热处理。像这样，得到包含含有钙钛矿化合物的光吸收材料的膜。再者，在比较例1中得到的光吸收材料所含的钙钛矿化合物是不含金属Sn的FASnI3。所有工序都是在氧浓度为5ppm以下的N2手套箱中进行的。
＜晶体结构分析＞
对于实施例1～实施例4和比较例1的光吸收材料，利用CuKα射线进行X射线衍射(XRD)测定。图8A和图8B是表示实施例1～实施例4和比较例1的XRD测定结果的图表。横轴表示衍射角2θ，纵轴表示X射线衍射强度。FASnI3在室温下具有斜方晶钙钛矿型结构。在图8A和图8B中，对来自FASnI3的峰附带黑圆，对来自金属Sn的峰附带黑色倒三角。
由图8A和图8B可知，与比较例1的钙钛矿化合物的情况同样地，实施例1～实施例4的化合物在28度～29度的衍射角2θ具有峰，因此具有钙钛矿型结构。即、实施例1～实施例4和比较例1的光吸收材料包含FASnI3钙钛矿化合物。另外，实施例1～4中，在30～31度的衍射角2θ也具有峰，因此实施例1～实施例4的钙钛矿化合物包含金属Sn。
对于实施例1～实施例4和比较例1的XRD图案，算出第2范围中的最大衍射强度相对于第1范围中的最大衍射强度的强度比率。第1范围是衍射角2θ为24.2°以上且24.4°以下的范围。第2范围是衍射角2θ为30.5°以上且30.7°以下的范围。算出的强度比率示于表1。
如上所述，第1范围中出现来自钙钛矿化合物的峰。第2范围中出现来自金属Sn的峰。实施例1～实施例4中，出现来自金属Sn的峰。另一方面，由于比较例1中不含金属Sn，所以没有出现来自金属Sn的峰。因此，第2范围中的比较例1的强度比率小。另一方面，由图8A和图8B可知，随着金属Sn膜的膜厚变厚，来自金属Sn的峰的高度增高。另外，随着金属Sn膜的膜厚变厚，强度比率增加。
＜组成分析结果＞
对于实施例1、2、4以及比较例1的光吸收材料，通过X射线光电子能谱(XPS)测定进行组成分析。表1和表2中示出实施例1、2、4以及比较例1中的组成分析结果。实施例1和2以及比较例1的光吸收材料中，锡相对于碘的摩尔比都接近1/3。这意味着如组成式那样形成了FASnI3。由于实施例1、2和4的光吸收材料含有金属Sn，所以锡相对于碘的摩尔比大于比较例1的光吸收材料。实施例4的光吸收材料中，锡相对于碘的摩尔比大大超过1/3。这是由于金属Sn的含量特别多。由上述晶体结构分析的结果可知，实施例4的光吸收材料与实施例1和2同样地，包含FASnI3钙钛矿化合物。
＜透光率测定＞
对于实施例1～4和比较例1的光吸收材料的膜，进行了透光率测定。图9是表示实施例1～实施例4和比较例1的光吸收材料的膜的透光率测定结果的图表。横轴表示波长，纵轴表示透光率。再者，由于膜的表面的反射和散射，透光率不会成为100％。
由图9可知，比较例1中，在1000nm的波长下透光率为54％。另一方面，在1000nm的波长下，实施例1～实施例4的光吸收材料的透光率低于比较例1。这是由光吸收材料的层所含有的金属Sn带来的反射的影响。随着金属Sn的含量增加，透光率减少。
将通过透光率测定而计算出的金属Sn带来的反射率示于表2。如果光吸收层中的金属Sn的含量增多，则反射的光量增加。其结果，光吸收层中能够吸收的光量减少。为了使太阳能电池的转换效率进一步提高，将由金属Sn带来的反射的影响也考虑在内，将太阳能电池的光吸收层所含的光吸收材料中的金属Sn的含量设为适当的范围内即可。例如，以上述强度比率成为大于48％且小于1130％的范围、优选成为80％以上且510％以下的范围的方式包含金属Sn的光吸收材料(即、实施例1～3的光吸收材料)中，能够将由金属Sn带来的反射率抑制为较低。因此，以这样的范围包含金属Sn的光吸收材料，能够进一步提高太阳能电池的转换效率。
＜载流子密度测定＞
对于实施例1～4和比较例1的光吸收材料，进行霍尔效应测定，算出载流子密度。
表2示出对于实施例1～4和比较例1的光吸收材料，通过采用Van derPauw法的霍尔效应测定而算出的载流子密度。比较例1的光吸收材料的载流子密度高达1018cm-3。另一方面，实施例1～4的光吸收材料，通过含有金属Sn而抑制了Sn孔隙的生成，载流子密度被抑制为1015cm-3以下。因此，实施例1～4的光吸收材料在用作太阳能电池的光吸收材料的情况下，可期待高转换效率。
＜转换效率＞
将对于实施例1～3的光吸收材料和比较例1的光吸收材料，通过模拟算出的转换效率示于表2。在转换效率的计算中，考虑到了通过上述透光率测定和载流子密度测定分别得到的金属Sn的反射率和载流子密度。比较例1的光吸收材料中，转换效率低至1.3％。这是受到了载流子密度高的影响。与此相对，实施例1～3的光吸收材料能够实现高转换效率。
表1
金属Sn膜的厚度(纳米) 强度比率(％) 锡相对于碘的摩尔比
实施例1 150 80 0.353
实施例2 180 130 0.380
实施例3 210 510 (未测定)
实施例4 300 1130 0.986
比较例1 0 48 0.317
表2
金属Sn膜的反射率(％) 载流子密度(cm<sup>-3</sup>) 转换效率的计算值(％)
实施例1 13 7.46×10<sup>9</sup> 7.0
实施例2 27 3.69×10<sup>11</sup> 5.5
实施例3 33 1.15×10<sup>13</sup> 4.3
实施例4 68 1.79×10<sup>14</sup> (未计算)
比较例1 0 7.01×10<sup>18</sup> 1.3
由以上结果可知，使用含有Sn系钙钛矿化合物和金属Sn的光吸收材料的太阳能电池，具有高的转换效率。
产业可利用性
本公开的光吸收材料，在用于太阳能电池的光吸收层的情况下，能够使太阳能电池的转换效率提高。

Claims (5)

1.一种光吸收材料，包含金属Sn和由组成式ABX3表示的钙钛矿化合物，
所述A表示一价阳离子，
所述B表示包含Sn阳离子的二价阳离子，
所述X表示卤素阴离子。
2.根据权利要求1所述的光吸收材料，
在使用CuKα射线的X射线衍射测定结果中，在将衍射角2θ为24.2°以上且24.4°以下的范围设为第1范围，并将衍射角2θ为30.5°以上且30.7°以下的范围设为第2范围时，所述第2范围中的最大衍射强度相对于所述第1范围中的最大衍射强度的强度比率大于48％且小于1130％。
3.根据权利要求2所述的光吸收材料，
在使用CuKα射线的X射线衍射测定结果中，所述第2范围中的最大衍射强度相对于所述第1范围中的最大衍射强度的所述比率为80％以上且510％以下。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的光吸收材料，
所述Sn阳离子相对于所述卤素阴离子的摩尔比大于0.317且为0.986以下。
5.一种太阳能电池，具备第1电极、第2电极、以及位于所述第1电极与所述第2电极之间的光吸收层，
所述第1电极和所述第2电极中的至少一者具有透光性，
所述光吸收层包含权利要求1～4的任一项所述的光吸收材料。
CN201910022029.2A 2018-01-17 2019-01-10 光吸收材料和使用该光吸收材料的太阳能电池 Pending CN110040980A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018005654 2018-01-17
JP2018-005654 2018-01-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110040980A true CN110040980A (zh) 2019-07-23

Family

ID=67213081

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910022029.2A Pending CN110040980A (zh) 2018-01-17 2019-01-10 光吸收材料和使用该光吸收材料的太阳能电池

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20190221691A1 (zh)
JP (1) JP2019125774A (zh)
CN (1) CN110040980A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112968067A (zh) * 2021-02-25 2021-06-15 电子科技大学 一种基于Bi掺杂硫锑银的无机薄膜太阳能电池及其制备方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021100237A1 (ja) * 2019-11-18 2021-05-27 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 太陽電池
JPWO2022244413A1 (zh) * 2021-05-21 2022-11-24

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112968067A (zh) * 2021-02-25 2021-06-15 电子科技大学 一种基于Bi掺杂硫锑银的无机薄膜太阳能电池及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20190221691A1 (en) 2019-07-18
JP2019125774A (ja) 2019-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yang et al. Adjusting the anisotropy of 1D Sb2Se3 nanostructures for highly efficient photoelectrochemical water splitting
Tsujimoto et al. TiO2 surface treatment effects by Mg2+, Ba2+, and Al3+ on Sb2S3 extremely thin absorber solar cells
Xu et al. Surface engineering of ZnO nanostructures for semiconductor‐sensitized solar cells
CN106356454A (zh) 钙钛矿型太阳能电池
CN109478598A (zh) 太阳能电池、光吸收层以及光吸收层的形成方法
US20160359119A1 (en) Perovskite solar cell
Zhou et al. A novel anion-exchange strategy for constructing high performance PbS quantum dot-sensitized solar cells
US11387051B2 (en) Solar cell
Lee et al. Solution-processed Cu2ZnSnS4 superstrate solar cell using vertically aligned ZnO nanorods
CN110112295B (zh) 太阳能电池
Cao et al. Bottom-contact passivation for high-performance perovskite solar cells using TaCl5-doped SnO2 as electron-transporting layer
CN110040980A (zh) 光吸收材料和使用该光吸收材料的太阳能电池
CN107304167A (zh) 光吸收材料以及使用该光吸收材料的太阳能电池
Jiang et al. Preparation of CuBi2O4 photocathodes for overall water splitting under visible light irradiation
JP6857868B2 (ja) 光吸収材料およびそれを用いた太陽電池
Yu et al. Guanidinium cation passivated Pb-Cu alloyed perovskite for efficient low-toxicity solar cells
CN106867305A (zh) 一种表面改性的CeO2纳米材料及产品
CN110040979B (zh) 光吸收材料和使用该光吸收材料的太阳能电池
JP2019208011A (ja) 太陽電池
Ramírez et al. New insights on the doping of ZnO films with elements from group IIIA through electrochemical deposition
JP2019125773A (ja) 光吸収材料及びそれを用いた太陽電池
Amala Rani et al. Characterization of spray-deposited ZnO thin films for dye-sensitized solar cell application
WO2021261176A1 (ja) 太陽電池
JP2019134158A (ja) 太陽電池
Dandal et al. Influence of chemical conversion parameters and resulting PbI2 content on carrier density and morphology of the p-type electrodeposited hybrid perovskite CH3NH3PbI3

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190723

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication