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公開番号2025073976
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-13
出願番号2024086010
出願日2024-05-28
発明の名称光電変換素子、光電変換装置、移動体、及び建材
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H10K 30/50 20230101AFI20250502BHJP()
要約【課題】変換効率が向上した光電変換素子を提供すること。
【解決手段】第一電極と、第二電極と、前記第一電極と前記第二電極との間に配置されている、ペロブスカイト構造の結晶を含む光電変換層と、を有する光電変換素子であって、前記光電変換素子が、前記光電変換層と前記第一電極との間に、フタロシアニン結晶を含有する電荷輸送層を有し、前記フタロシアニン結晶についての、CuKα線を用いたX線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角度2θが28.0°以上29.0°以下である範囲内にピークが存在し、前記ピークの2θの値から算出される格子面間隔d₁[nm]が、0.3100≦d₁≦0.3160を満たすことを特徴とする光電変換素子である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第一電極と、第二電極と、前記第一電極と前記第二電極との間に配置されている、ペロブスカイト構造の結晶を含む光電変換層と、を有する光電変換素子であって、
前記光電変換素子が、前記光電変換層と前記第一電極との間に、フタロシアニン結晶を含有する電荷輸送層を有し、
前記フタロシアニン結晶についての、ＣｕＫα線を用いたＸ線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角度２θが２８．０°以上２９．０°以下である範囲内にピークが存在し、
前記ピークの２θの値から算出される格子面間隔ｄ
１
［ｎｍ］が、
０．３１００ ≦ ｄ
１
≦ ０．３１６０
を満たすことを特徴とする光電変換素子。
続きを表示（約 730 文字）【請求項２】
前記ピークの半値幅から算出される結晶子サイズｄ
２
［ｎｍ］が、
ｄ
２
≧ １９．５
を満たす、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記ピークの半値幅から算出される結晶子サイズｄ
２
［ｎｍ］が、
ｄ
２
≧ ２０．０
を満たす、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記ピークの半値幅から算出される結晶子サイズｄ
２
［ｎｍ］が、
ｄ
２
≦ ２１．１
を満たす、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記格子面間隔ｄ
１
［ｎｍ］が、
０．３１４５ ≦ ｄ
１
≦ ０．３１５５
を満たす、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項６】
前記電荷輸送層が、樹脂を含有する、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項７】
前記第一電極と前記電荷輸送層との間に、第二の電荷輸送層を有する、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項８】
前記フタロシアニン結晶が、ガリウムフタロシアニン結晶である、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項９】
前記フタロシアニン結晶が、ヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶である、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項１０】
前記フタロシアニン結晶が、Ｎ－メチルホルムアミドを含有する、請求項１に記載の光電変換素子。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は光電変換素子、光電変換装置、移動体、及び建材に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
化石エネルギーの枯渇問題及び化石エネルギーの使用による地球の環境問題を解決するために、太陽エネルギー、風力、水力等のように、再生可能であって清浄な代替エネルギー源に関する研究が活発に行われている。その中でも、太陽光を直接電気的エネルギーに変化させる太陽電池に関する関心が増大している。ここで、太陽電池とは、太陽光から光エネルギーを吸収し、電子及び正孔が発生する光起電力効果を利用して電流－電圧を生成する電池を意味する。
【０００３】
現在、２０％を超える光エネルギー変換効率を有するｎ－ｐダイオード型シリコン（Ｓｉ）単結晶ベースの太陽電池が広く知られ、実際に太陽光発電に用いられている。しかしながら、これらは、高温処理工程を必要とし、また材料自体の価格も高いため、単位電力あたりのコストが高いという問題を有している。また、シリコン資源の面から、供給性にも問題を有している。
【０００４】
一方、有機材料を用いた太陽電池（以下、「有機太陽電池」という）は、高温処理工程を必要とせず、シート状基板でいわゆるｒｏｌｌｔｏｒｏｌｌ方式での生産が可能で低コスト化が見込める。しかし、有機太陽電池の実用化のためには発電効率と耐久性の更なる向上が望まれている。特に光電変換層としてペロブスカイト構造の結晶を有するペロブスカイト型太陽電池は、光電変換性に優れるため太陽電池の実用化に向けた開発が進められている。ペロブスカイト型太陽電池は、例えば、空気中の水分の侵入によりペロブスカイト結晶が破壊されることと、各層のイオンが他の層に混入するマイグレーションが発生することとが報告されており、太陽電池としての耐久性には課題が存在する。この課題を解決するために光電変換層の周りに耐久性を向上させるための層を形成する研究が盛んにおこなわれている。
【０００５】
特許文献１には、ホール輸送層にフタロシアニン骨格をもつ化合物を有する化合物層を形成し、太陽電池の光電変換効率と耐久性を向上させる技術が記載されている。
特許文献２には、ホール輸送層（以下、「電荷輸送層」とも呼ぶ。）とペロブスカイトの間にフタロシアニン化合物を含有する層を形成し、光電変換効率（以下、「ＰＣＥ」とも呼ぶ。）の向上が記載されている。非特許文献１には、ホール輸送層に銅フタロシアニンを含有させ、変換効率の向上が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１６－１４９８０５号公報
特開２０２２－１６８８２０号公報
【非特許文献】
【０００７】
Ｆ．Ｗａｎｇ，ｅｔａｌ，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｃ２０１７，１２１，３，１５６２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の従来技術には、実用化に向けてさらなる変換効率の高効率化を実現する必要があった。
従って、本発明の目的は変換効率が向上した光電変換素子を提供することにある。また、本発明の目的は、上記光電変換素子を有する、光電変換装置、移動体、及び建材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的は以下の本発明によって達成される。即ち、本発明は、
第一電極と、第二電極と、前記第一電極と前記第二電極との間に配置されている、ペロブスカイト構造の結晶を含む光電変換層と、を有する光電変換素子であって、
前記光電変換素子が、前記光電変換層と前記第一電極との間に、フタロシアニン結晶を含有する電荷輸送層を有し、
前記フタロシアニン結晶についての、ＣｕＫα線を用いたＸ線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角度２θが２８．０°以上２９．０°以下である範囲内にピークが存在し、
前記ピークの２θの値から算出される格子面間隔ｄ
１
［ｎｍ］が、
０．３１００ ≦ ｄ
１
≦ ０．３１６０
を満たすことを特徴とする光電変換素子である。
また、本発明は、上記に記載の光電変換素子を有する、光電変換装置である。
また、本発明は、上記に記載の光電変換素子を有する、移動体である。
また、本発明は、上記に記載の光電変換素子を有する、建材である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、変換効率が向上した光電変換素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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