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公開番号2025078364
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-20
出願番号2023190865
出願日2023-11-08
発明の名称光電変換素子ならびにその用途および製造方法
出願人三菱ケミカル株式会社,国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構,学校法人桐蔭学園
代理人個人,個人,個人
主分類H10K 30/50 20230101AFI20250513BHJP()
要約【課題】本発明は、宇宙線耐久性を具備し、かつ、宇宙用途に求められる実用的な発電性能を発揮することができる、有機無機ハイブリッド型半導体化合物を含む活性層を備えた光電変換素子を提供する。
【解決手段】本発明の光電変換素子は、基材、下部電極、活性層、上部電極をこの順に備え、さらに下部電極および上部電極の間にバッファ層を備え、基材が石英を含み、活性層が有機無機ハイブリッド型半導体化合物を含み、バッファ層の正孔移動度が1.0×10^-3cm²/V・s以上である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
基材、下部電極、活性層、上部電極をこの順に備えた光電変換素子であって、
前記光電変換素子は、前記下部電極および前記上部電極の間にバッファ層をさらに備え、
前記基材が、石英を含み、
前記活性層が、有機無機ハイブリッド型半導体化合物を含み、
前記バッファ層の正孔移動度が、１．０×１０
－３
ｃｍ
２
／Ｖ・ｓ以上である、光電変換素子。
続きを表示（約 620 文字）【請求項２】
前記バッファ層のイオン化ポテンシャルが、－６．０～－５．２ｅＶである、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記バッファ層が、アリールアミン化合物を含む、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記バッファ層が、重量平均分子量が１０，０００以上である有機半導体化合物を含む、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記バッファ層が、重量平均分子量が１０，０００以上であるアリールアミン化合物を含む、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項６】
陽子線照射前の１ＳＵＮ光源での光電変換効率が、１０％以上であり、かつ、陽子線照射後に光電変換特性が保持される、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項７】
宇宙用光電変換素子である、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項８】
耐陽子線用光電変換素子である、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項９】
耐電子線用光電変換素子である、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項１０】
光電変換素子の製造方法であって、
前記光電変換素子が、請求項１～９のいずれか一項に記載の光電変換素子であり、
前記基材の上に前記活性層および前記バッファ層を形成することを含む、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、光電変換素子ならびにその用途および製造方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
一対の電極の間に活性層、バッファ層等が配置された光電変換素子がある。光電変換素子の光電変換効率の向上を目的として、有機無機ハイブリッド型半導体化合物を活性層に適用することが検討されている。特に、ペロブスカイト構造を有する化合物が注目されている。
光電変換素子のバッファ層の材料としては、有機半導体化合物等が使用されている。例えば、ペロブスカイト化合物を含む活性層を有する光電変換素子において、正孔輸送材料としてポリ（３－ヘキシルチオフェン－２，５－ジイル）（Ｐ３ＨＴ）を使用した例がある（特許文献１）。
【０００３】
従来、光電変換素子は地上で使用することが一般的に想定されているが、宇宙空間での使用が検討されつつある。例えば、非特許文献１では、Ｐ３ＨＴを含む正孔輸送層を備えた光電変換素子の宇宙線耐久性が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１９－１４９５６４号公報
【非特許文献】
【０００５】
Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｃ．２０２１，１２５，１３１３１－１３１３７．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の有機無機ハイブリッド型半導体化合物を含む活性層を備えた光電変換素子においては、地上での使用が想定されている。そのため、宇宙空間での使用において求められる宇宙線に対する耐久性、特に陽子線に対する耐久性および発電性能に改善の余地がある。
本発明は、宇宙線耐久性を具備し、かつ、宇宙用途に求められる実用的な発電性能を発揮することができる、有機無機ハイブリッド型半導体化合物を含む活性層を備えた光電変換素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、下記の態様を有する。
［１］基材、下部電極、活性層、上部電極をこの順に備えた光電変換素子であって、前記光電変換素子は、前記下部電極および前記上部電極の間にバッファ層をさらに備え、前記基材が、石英を含み、前記活性層が、有機無機ハイブリッド型半導体化合物を含み、前記バッファ層の正孔移動度が、１．０×１０
－３
ｃｍ
２
／Ｖ・ｓ以上である、光電変換素子。
［２］前記バッファ層のイオン化ポテンシャルが、－６．０～－５．２ｅＶである、［１］に記載の光電変換素子。
［３］前記バッファ層が、アリールアミン化合物を含む、［１］または［２］に記載の光電変換素子。
［４］前記バッファ層が、重量平均分子量が１０，０００以上である有機半導体化合物を含む、［１］～［３］のいずれかに記載の光電変換素子。
［５］前記バッファ層が、重量平均分子量が１０，０００以上であるアリールアミン化合物を含む、［１］～［４］のいずれかに記載の光電変換素子。
［６］陽子線照射前の１ＳＵＮ光源での光電変換効率が、１０％以上であり、かつ、陽子線照射後に光電変換特性が保持される、［１］～［５］のいずれかに記載の光電変換素子。
［７］宇宙用光電変換素子である、［１］～［６］のいずれかに記載の光電変換素子。
［８］耐陽子線用光電変換素子である、［１］～［７］のいずれかに記載の光電変換素子。
［９］耐電子線用光電変換素子である、［１］～［８］に記載の光電変換素子。
［１０］光電変換素子の製造方法であって、前記光電変換素子が、［１］～［９］のいずれかに記載の光電変換素子であり、前記基材の上に前記活性層および前記バッファ層を形成することを含む、製造方法。
［１１］［１］～［９］のいずれかに記載の光電変換素子を宇宙空間で使用することを含み、陽子線照射後に光電変換特性が保持される、光電変換素子の使用方法。
［１２］宇宙機器の製造方法であって、［１］～［９］のいずれかに記載の光電変換素子を宇宙機器に搭載することを含む、製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、宇宙線耐久性を具備し、かつ、宇宙用途に求められる実用的な発電性能を発揮することができる、有機無機ハイブリッド型半導体化合物を含む活性層を備えた光電変換素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
光電変換素子の一例を模式的に示す断面図である。
太陽電池の一例を模式的に示す断面図である。
太陽電池モジュールの一例を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
用語の意味は以下の通りである。
本明細書においては、式（Ｉ）で表される化合物を化合物（Ｉ）と記す。他の式で表される化合物についても同様に記す。
数値範囲を示す「～」は、その前後に記載された数値を下限値および上限値として含むことを意味する。本明細書に開示の物性値の数値範囲、上限値、下限値は任意に組み合わせて新たな数値範囲とすることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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