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公開番号2024017718
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-08
出願番号2022120543
出願日2022-07-28
発明の名称光電変換素子及びその製造方法
出願人三菱ケミカル株式会社,学校法人桐蔭学園
代理人個人,個人,個人
主分類H10K 30/50 20230101AFI20240201BHJP()
要約【課題】より高い電圧を産する光電変換素子及びその製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】上部電極と下部電極とにより構成される一対の電極と、前記一対の電極間に位置する活性層と、を有する光電変換素子及びその製造方法であって、前記活性層に対し、チオフェン含有化合物を接触させることにより、活性層表面の表面改質処理を行うことによって、容易に高い開放電圧を産する光電変換素子を得ることより、課題を解決する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
上部電極と下部電極とにより構成される一対の電極と、前記一対の電極間に位置する活性層と、を有する光電変換素子であって、
前記活性層が、カルボキシル基を有するチオフェン含有化合物と接触している、光電変換素子。
続きを表示（約 630 文字）【請求項２】
前記チオフェン含有化合物の分子量が、８０～５００である、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記活性層が、メタルハライドペロブスカイト化合物を含む、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記活性層が、無機メタルハライドペロブスカイト化合物である、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記無機メタルハライドペロブスカイト化合物が、ＣｓＰｂＸ
３
（式中、複数のＸはそれぞれ独立にＢｒ又はＩを表す。）型ペロブスカイト化合物である、請求項４に記載の光電変換素子。
【請求項６】
前記光電変換素子は、前記活性層と、前記一対の電極のうちいずれか一方の電極と、の間に正孔輸送層を備え、前記正孔輸送層が高分子化合物を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の光電変換素子。
【請求項７】
前記正孔輸送層側の前記活性層の表面が、前記チオフェン含有化合物と接触している、請求項６に記載の光電変換素子。
【請求項８】
前記チオフェン含有化合物は前記活性層と前記正孔輸送層の両方に接触している、請求項７に記載の光電変換素子。
【請求項９】
無機メタルハライドペロブスカイト化合物を含む活性層の少なくとも一方の表面に、を有してもよいチオフェン含有化合物を含む溶液を接触させることを含む、光電変換素子の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子に関する。特に好ましくは、ペロブスカイト結晶を用いた半導体化合物を活性層に有する光電変換素子に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、ペロブスカイト結晶を用いた半導体デバイスの提案が多くなされ、ペロブスカイト結晶の製造に関する発明も多くなされている。特に、無機メタルハライドペロブスカイト膜が実用上使いやすく、これを均一性高く、かつ容易に製造する方法が望まれている。
【０００３】
例えば、鉛とその他の金属とを用いた無機メタルハライドペロブスカイト膜を製造する場合には、典型的には鉛を供給する鉛含有ヨウ素化合物と、その他の金属を供給する金属ヨウ化物とを、基板の、無機メタルハライドペロブスカイト膜を作りたい面に配置し、これを焼成することにより、鉛とその他の金属とを有する無機メタルハライドペロブスカイト膜を製造することができる。
【０００４】
そしてより特性の良い膜を得るための技術として、例えば特許文献１には、結晶性のペロブスカイトの膜を作成するために、金属又は半金属のカチオンである第１のカチオンと、２個以上の原子を含む犠牲アニオンと、を含む第１の前駆体化合物、及び第２のアニオンと、犠牲アニオンと共に第１の揮発性化合物を形成することができる第２のカチオンと、を含む第２の前駆体化合物を基板上に配置することを含む方法が記載されている。この文献では、第２のカチオンとして金属または半金属のモノカチオンを使用することが記載されている。
【０００５】
また非特許文献１には、ＣｓＰｂＩ
２
Ｂｒ溶液に酢酸鉛を添加し、塗布・加熱し薄膜を形成することによりペロブスカイト結晶の膜を製造する方法が記載されている。
【０００６】
非特許文献２には、ＣｓＰｂＩ
２
Ｂｒ前駆体溶液に微量のＣａＣｌ
２
を添加することで得られるペロブスカイト結晶を用いた光電変換素子の製造に際し、開放電圧Ｖｏｃ１．３２Ｖが得られることが記載されている。
【０００７】
非特許文献３には、ＣｓＰｂＩ
２
Ｂｒ活性層に対して用いられる中間層として、電子輸送層に酸化スズ（ＳｎＯ
２
）薄膜を用い、さらに塩化スズＳｎＣｌ
２
水溶液で表面処理を行うことで、電子輸送層と活性層との間での再結合を抑制し、１．３１Ｖの開放電圧を得られることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特表２０１７－５３０５４６号公報
【非特許文献】
【０００９】
ＡｄｖａｎｃｅｄＥｎｅｒｇｙＭａｔｅｒｉａｌｓ２０１８，８，１８０１０５０
ＡｄｖａｎｃｅｄＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ２０２０，１９０９９７２
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＣｈｅｍｉｓｔｒｙＡ，２０１９，７，１２２７．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、例えば特許文献１に記載の方法では、金属または半金属のモノカチオンと犠牲アニオンから合成される化合物は必ずしも蒸発または分解される化合物を形成せず、均一なペロブスカイト膜を作製するという所望の効果が十分には得られていない。また非特許文献１に記載の方法では、酢酸鉛に吸湿性があるため、不活性雰囲気中での製膜が必要であり、吸湿水分を除去するための加熱温度も高いため、製造が難しいという課題がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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