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公開番号2025169475
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-13
出願番号2025135094,2021574598
出願日2025-08-14,2021-01-12
発明の名称光電変換素子の製造方法
出願人日本ゼオン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H10K 30/50 20230101AFI20251106BHJP()
要約【課題】優れた光電変換効率を示し、かつ、製造が容易な光電変換素子の製造方法の提供。
【解決手段】透光性基板と、透明導電膜と、第一導電層と、発電層と、第二導電層とをこの順に備えた積層体が一体化されてなり、前記第二導電層が、少なくとも単層カーボンナノチューブを含む多孔質自立シートからなる、光電変換素子の製造方法。前記製造方法は、前記発電層及び前記多孔質自立シートの少なくとも一方の接合面が溶媒又は溶液を保持した状態で、前記多孔質自立シートを前記発電層に積層する工程と、前記発電層に積層された前記多孔質自立シートを加熱プレスする工程とを含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
光電変換素子の製造方法であって、
前記光電変換素子は、透光性基板と、透明導電膜と、第一導電層と、発電層と、第二導電層とをこの順に備えた積層体が一体化されてなり、
前記第二導電層が、少なくとも単層カーボンナノチューブを含む多孔質自立シートからなり、
前記製造方法は、
前記発電層及び前記多孔質自立シートの少なくとも一方の接合面が溶媒又は溶液を保持した状態で、前記多孔質自立シートを前記発電層に積層する工程と、
前記発電層に積層された前記多孔質自立シートを加熱プレスする工程と
を含む、光電変換素子の製造方法。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記溶媒は、貧溶媒であり、
前記溶媒を含浸させた前記多孔質自立シートを前記発電層に積層する、請求項１に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項３】
光電変換素子の製造方法であって、
前記光電変換素子は、透光性基板と、透明導電膜と、第一導電層と、発電層と、第二導電層とをこの順に備えた積層体が一体化されてなり、
前記第二導電層が、少なくとも単層カーボンナノチューブを含む多孔質自立シートからなり、
前記製造方法は、
前記発電層及び前記多孔質自立シートの少なくとも一方の接合面が溶媒又は溶液を保持した状態で、前記多孔質自立シートを前記発電層に積層する工程と、
前記発電層に積層された前記多孔質自立シートを加熱プレスする工程と
を含み、
前記発電層は、ペロブスカイト化合物からなる層であり、
前記溶液は、ペロブスカイト化合物の前駆体の少なくとも一種を貧溶媒に溶解してなる溶液であり、
前記溶液を含浸させた前記多孔質自立シートを前記発電層に積層する、光電変換素子の製造方法。
【請求項４】
光電変換素子の製造方法であって、
前記光電変換素子は、透光性基板と、透明導電膜と、第一導電層と、発電層と、第二導電層とをこの順に備えた積層体が一体化されてなり、
前記第二導電層が、少なくとも単層カーボンナノチューブを含む多孔質自立シートからなり、
前記発電層と前記第二導電層との間の少なくとも一部に接合層を備え、
前記接合層は、有機材料Ａからなり、かつ、前記発電層及び前記第二導電層とは異なる組成及び性状を有し、
前記製造方法は、
前記発電層及び前記多孔質自立シートの少なくとも一方の接合面が溶媒又は溶液を保持した状態で、前記多孔質自立シートを前記発電層に積層する工程と、
前記発電層に積層された前記多孔質自立シートを加熱プレスする工程と
を含み、
前記溶液は、前記有機材料Ａを貧溶媒に溶解してなる有機材料含有溶液であり、
前記有機材料含有溶液を含浸させた前記多孔質自立シートを前記発電層に積層する、光電変換素子の製造方法。
【請求項５】
前記多孔質自立シートは、前記有機材料Ａを含む、請求項４に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項６】
前記発電層がペロブスカイト化合物を含む、請求項１～２、４～５のいずれか１項に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項７】
前記多孔質自立シートは、前記発電層を構成する材料、又は、前記発電層を構成する材料の少なくとも一部を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項８】
前記多孔質自立シートの膜厚が２０μｍ以上である、請求項１～７のいずれか１項に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項９】
前記単層カーボンナノチューブは、平均直径（Ａｖ）と直径の標準偏差（σ）とが、関係式：０．２０＜（３σ／Ａｖ）＜０．６０を満たす、請求項１～８のいずれか１項に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項１０】
前記単層カーボンナノチューブは、吸着等温線から得られるｔ－プロットが上に凸な形状を示す、請求項１～９のいずれか１項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、光電変換素子及びその製造方法に関するものである。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
光エネルギーを電力に変換する光電変換素子として、太陽電池が注目されている。太陽電池には、例えばペロブスカイト化合物を発電層として用いたペロブスカイト太陽電池などの種々のタイプがある。近年、光電変換素子や太陽電池の光電変換効率を高めるべく、多くの検討がなされている。
【０００３】
例えば特許文献１では、柔軟性を有する複合自立膜であって、繊維状及び／又はナノチューブ状の構造材料を含み柔軟性を有する構造保持層と、当該構造保持層の表面に形成された半導体層とを備えた複合自立膜を備えた太陽電池が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２では、基材と、第一導電層と、ペロブスカイト層を含む導電材と、をこの順に備えた固体接合型光電変換素子であって、前記導電材が自立性を有する固体接合型光電変換素子が提案されている。
【０００５】
また、非特許文献１には、ペロブスカイト膜の上に厚さ約１００ｎｍの単層カーボンナノチューブを備えてなるペロブスカイト太陽電池が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１５－１８５８３６号公報
国際公開第２０１７／１４２０７４号
【非特許文献】
【０００７】
Sakaguchi et al., “Non-doped and unsorted single-walled carbon nanotubes as carrier-selective, transparent, and conductive electrode for perovskite solar cells”, MRS Communications (2018), 8, p.1058-1063, Materials Research Society, 2018
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来の光電変換素子には、優れた光電変換効率を示し、かつ、製造が容易であるという点において、改善の余地があった。
【０００９】
そこで、本発明は、優れた光電変換効率を示し、かつ、製造が容易な光電変換素子及び当該光電変換素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記課題を解決することを目的として鋭意検討を行った。そして、本発明者は、少なくとも単層カーボンナノチューブを含む多孔質自立シートを光電変換素子の発電層上に設けることで、当該多孔質自立シートに、ホール輸送層としての機能及び集電電極としての機能を発揮させることができ、さらには、得られる光電変換素子は、優れた光電変換効率を示すとともに、製造が容易となることを見出し、本発明を完成させた。
（【００１１】以降は省略されています）

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