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公開番号2025074044
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-13
出願番号2024186710
出願日2024-10-23
発明の名称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】量産性と光電変換効率の均一性が両立した光電変換素子を提供すること。
【解決手段】大面積成膜法を用いて、ペロブスカイト構造の結晶を含む光電変換層を形成する、工程(A)と、該光電変換層の表面上に電荷輸送層用の塗料を塗布した後に、乾燥させることで、電荷輸送層を形成する、工程(B)とを含む、光電変換素子の製造方法であって、該電荷輸送層用の塗料が、電荷輸送性粒子及び絶縁性樹脂を含有することを特徴とする、光電変換素子の製造方法である。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
大面積成膜法を用いて、ペロブスカイト構造の結晶を含む光電変換層を形成する、工程（Ａ）と、
該光電変換層の表面上に電荷輸送層用の塗料を塗布した後に、乾燥させることで、電荷輸送層を形成する、工程（Ｂ）と
を含む、光電変換素子の製造方法であって、
該電荷輸送層用の塗料が、電荷輸送性粒子及び絶縁性樹脂を含有することを特徴とする、光電変換素子の製造方法。
続きを表示（約 750 文字）【請求項２】
前記工程（Ａ）において、前記光電変換層の成膜面積が、２０ｃｍ
２
以上である、請求項１に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項３】
前記光電変換層が、空隙を有する、請求項１に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項４】
前記光電変換層の表面の算術平均粗さが、４０ｎｍ以上である、請求項１に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項５】
前記結晶の大きさが、１．０μｍ以上である、請求項１に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項６】
前記工程（Ａ）が、光電変換層用の塗料を均一に塗布する、工程（Ａ－１）と、前記光電変換層用の塗料を乾燥させる、工程（Ａ－２）とを含む、請求項１に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項７】
前記工程（Ａ－１）が、ダイコート、ブレードコート、ロールコート、スプレーコート、インクジェット塗布、グラビアコート、及びスクリーンコートからなる群より選択されるいずれか１つの塗布方法による塗布工程を含む、請求項６に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項８】
前記工程（Ａ－２）が、前記結晶の原料に対して貧溶媒を塗布する工程を含まない、請求項６に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項９】
前記工程（Ａ－２）が、ガスを吹き付ける手段を用いてガスを吹き付けることにより、前記光電変換層用の塗料を乾燥させる工程を含む、請求項６に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項１０】
前記工程（Ｂ）が、前記工程（Ａ－１）と同じ塗布方法を有する、請求項６に記載の光電変換素子の製造方法。
（【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、光電変換素子の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,500 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。中でも、光電変換層としてペロブスカイト構造の結晶（以下、「ペロブスカイト結晶」とも呼ぶ）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。
【０００５】
このペロブスカイト結晶の膜を形成するためには様々な製法が提案されている。研究レベルでの検討ではスピンコートを用いた成膜方法が多く用いられている一方で、量産化を目指した検討では、前後の工程との接続性、一度に成膜できる面積の大きさやｒｏｌｌｔｏｒｏｌｌ方式への応用といった観点で、ダイコートやブレードコートといった量産に適した成膜方法が多く用いられている。
【０００６】
他方で、ペロブスカイト結晶は製造難易度が高いため、分子レベルの欠陥や塗膜としての欠陥等、大小さまざまな欠陥が生じる。この欠陥は上下の層へのキャリアの輸送能力の低下、すなわち光電変換効率の低下や、長期に亘る使用によりペロブスカイト太陽電池の劣化の促進につながるため、欠陥を抑制するための研究やキャリアの輸送能力を向上させる研究が盛んに行われている。
【０００７】
特許文献１には、大面積化に適した塗布法を用いてペロブスカイト薄膜の材料膜を塗布する技術が記載されている。
特許文献２には、ペロブスカイト結晶の表面に、欠陥と相互作用する極薄膜の絶縁性材料層を形成することにより、欠陥を保護し、ペロブスカイト太陽電池の性能を向上させる技術が記載されている。
【０００８】
特許文献３には、ホール輸送層に有機半導体と、ガラス転移温度が１００℃以上の高分子化合物とを含むことで電極との剥離を改善する技術が記載されている。
非特許文献１には、ホール輸送層に銅フタロシアニンと導電性ポリマー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】
【０００９】
特開２０２３－１４８１２６号公報
米国特許出願公開第２０２１／０５７５９１号明細書
特開２０１８－１７０３８２号公報
【非特許文献】
【００１０】
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】
（【００１１】以降は省略されています）

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