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公開番号2025074041
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-13
出願番号2024186701
出願日2024-10-23
発明の名称光電変換素子、光電変換装置、及び光電変換素子の製造方法
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】当該組成物の分散安定性と当該組成物を使用した光電変換素子の光電変換効率が向上する、当該組成物を提供すること。
【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、該光電変換素子が、該光電変換層と該第一電極との間に配置され、かつ該第一電極に接する電荷輸送層を有し、該電荷輸送層が、複数のピロール環が共役結合した環状共役化合物の粒子及びカリックスアレーン化合物及び絶縁性樹脂を有し、該第一電極がカーボン電極であることを特徴とする光電変換素子。
【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、
該光電変換素子が、該光電変換層と該第一電極との間に配置され、かつ該第一電極に接する電荷輸送層を有し、
該電荷輸送層が、複数のピロール環が共役結合した環状共役化合物の粒子、カリックスアレーン化合物及び絶縁性樹脂を有し、
該第一電極がカーボン電極であることを特徴とする光電変換素子。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
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３】
前記フタロシアニン化合物が、中心に金属元素を有する金属フタロシアニン化合物である、請求項２に記載の光電変換素子。
【請求項４】
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３に記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記ガリウムフタロシアニン化合物が、ヒドロキシガリウムフタロシアニン化合物である、請求項４に記載の光電変換素子。
【請求項６】
前記カリックスアレーン化合物が、下記式［Ａ］で表される、請求項１に記載の光電変換素子。
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100
85
（該式［Ａ］中、Ｒ
１
～Ｒ
５
は、各繰り返し単位内でそれぞれ独立に、且つ、ｎ個の繰り返し単位毎にそれぞれ独立に、Ｒ
１
は、水素原子又はアルキル基を示し、Ｒ
２
は、置換又は無置換のアルキレン基を示し、Ｒ
３
～Ｒ
５
は、水素原子、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換の－Ｙ－Ａｒ基、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基、又は置換若しくは無置換の複素環基を示しており、少なくとも一つは置換若しくは無置換の－Ｙ－Ａｒ基である。該－Ｙ－Ａｒ基の－Ｙ－は－ＣＨ＝Ｎ－、－ＣＨ＝ＣＨ－又は－Ｎ＝Ｎ－を示し、Ａｒは置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基、又は置換若しくは無置換の複素環基である。ｎは、３以上２０以下の整数である。）
【請求項７】
前記式［Ａ］のカリックスアレーン化合物が、下記式［Ｃ－１］、［Ｃ－２］、［Ｃ－３］及び［Ｃ－４］で表される化合物からなる群より選択される少なくとも１つを含む、請求項６に記載の光電変換素子。
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87
100
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87
102
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87
99
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88
100
【請求項８】
前記絶縁性樹脂のガラス転移温度が、９５℃以下である、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項９】
前記絶縁性樹脂が、ポリビニルアセタール樹脂、又はポリビニルブチラール樹脂である、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項１０】
前記電荷輸送層中の前記環状共役化合物粒子の含有質量が、前記電荷輸送層中の前記絶縁性樹脂の含有質量に対して、５倍以上３０倍以下である、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、及び光電変換素子の製造方法に関する。
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、光電変換特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。例えば特許文献１には、ホール輸送層に有機半導体とガラス転移点が１００℃以上の絶縁性高分子化合物とを含むことで、ホール輸送層と電極の剥離を生じにくくする技術が記載されている。また特許文献２には、電荷輸送層に、フタロシアニン化合物、及び前記フタロシアニン化合物とは異なる、ヒドロキシ基を有する芳香環化合物を含むことで、長時間連続使用時の変換効率の低下を抑制する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１８－１７０３８２号公報
特開２０２４－６０５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者らの検討によると、特許文献１、２に記載の光電変換素子では、カーボン電極を用いた場合に光電変換効率に改善の余地があることが分かった。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、カーボン電極を用いた場合に光電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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、
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、
該光電変換素子が、該光電変換層と該第一電極との間に配置され、かつ該第一電極に接する電荷輸送層を有し、
該電荷輸送層が、複数のピロール環が共役結合した環状共役化合物の粒子、カリックスアレーン化合物及び絶縁性樹脂を有し、
該第一電極が、カーボン電極であることを特徴とする光電変換素子である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、カーボン電極を用いた場合に光電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】
【００１０】
本発明の光電変換素子の第一の一実施形態の厚さ方向の断面模式図である。
本発明の光電変換素子を備えた移動体の一実施形態を模式的に示す斜視図である。
本発明の光電変換素子を備えた建材の一実施形態を模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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