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公開番号2025074032
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-13
出願番号2024186450
出願日2024-10-23
発明の名称光電変換素子、及び光電変換装置
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】ペロブスカイト構造の結晶の欠陥を保護し、耐リーク性と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、該第一電極と該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、該光電変換層と前記第一電極との間に、複数のピロール環が共役結合してなる環状共役化合物と、ヒドロキシ基、及びカルボキシ基からなる群より選択される少なくとも一種の官能基を有する脂肪族樹脂と、を含む電荷輸送層を有する、光電変換素子。
【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、該第一電極と該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、
該光電変換層と前記第一電極との間に、複数のピロール環が共役結合してなる環状共役化合物と、ヒドロキシ基、及びカルボキシ基からなる群より選択される少なくとも一種の官能基を有する脂肪族樹脂と、を含む電荷輸送層を有する、ことを特徴とする光電変換素子。
続きを表示（約 700 文字）【請求項２】
前記光電変換素子が、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３】
前記第二の電荷輸送層が、スピロフルオレン化合物を含む、請求項２に記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記脂肪族樹脂が、カルボニル基、エステル基、エーテル基、カルボキシ基、メトキシ基、アミノ基、スルホ基、アルデヒド基、アミド基及びスルフィド基からなる群より選択される少なくとも一種の官能基を更に有する、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記電荷輸送層中の前記環状共役化合物の含有質量が、前記電荷輸送層中の前記脂肪族樹脂の含有質量に対して、５～３０倍量である、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項６】
前記電荷輸送層中の前記環状共役化合物の含有質量が、前記電荷輸送層中の前記脂肪族樹脂の含有質量に対して、８～２０倍量である、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項７】
前記環状共役化合物が、フタロシアニン化合物である、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化合物が、中心元素を持つ、請求項７に記載の光電変換素子。
【請求項９】
前記フタロシアニン化合物が、金属フタロシアニン化合物である、請求項７に記載の光電変換素子。
【請求項１０】
前記金属フタロシアニン化合物が、ガリウムフタロシアニン化合物である、請求項９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、及び光電変換装置に関する。
続きを表示（約 1,600 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、水力などのように、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。そのなかでも、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。
【０００５】
例えば特許文献１には、ホール輸送層に絶縁性高分子とホール輸送材料を混合させることで陽極との剥離を抑制し、変換効率と耐久性を向上させることが記載されている。非特許文献１には、ペロブスカイトの上層にリーク防止層として、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を含有することで、シャントリークの抑制を理由とした変換効率の上昇が記載されている。非特許文献２には、ホール輸送層に銅フタロシアニンと導電性ポリマーとを混合させることにより、変換効率を向上させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１８－１７０３８２号公報
【非特許文献】
【０００７】
Ｆ．Ｗａｎｇ，ｅｔａｌ，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｃ，２０１７，１２１，１５６２
Ｑ．Ｈｕ，ｅｔａｌ，Ｓｏｌ．ＲＲＬ，２０１９，３，１８００２６４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明者らの検討によると、特許文献１及び非特許文献１乃至２記載の光電変換素子ではシャントリークの抑制を保持したまま、さらなる変換効率の高効率化を実現するには課題があった。
【０００９】
したがって、本発明の目的はペロブスカイト構造の結晶の欠陥を保護し、耐リーク性と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、本発明の目的は耐リーク性と変換効率が向上した光電変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的は以下の本発明によって達成される。すなわち、本発明にかかる光電変換素子は、第一電極と、第二電極と、該第一電極と該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、該光電変換層と前記第一電極との間に複数のピロール環が共役結合してなる環状共役化合物と、ヒドロキシ基、及びカルボキシ基からなる群より選択される少なくとも一種の官能基を有する脂肪族樹脂と、を含む電荷輸送層を有する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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