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公開番号2025074034
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-13
出願番号2024186452
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】変換効率と耐久性が向上した光電変換素子を提供する。
【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、該光電変換層と該第一電極との間に、複数のピロール環が共役結合してなる環状共役化合物の結晶を有する層を有し、該複数のピロール環が共役結合してなる環状共役化合物の結晶中に有機化合物を有し、該有機化合物は、pKaが10.0以上、双極子モーメントが1.60D以上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、
該光電変換層と該第一電極との間に、複数のピロール環が共役結合してなる環状共役化合物の結晶を有する層を有し、
該複数のピロール環が共役結合してなる環状共役化合物の結晶中に有機化合物を有し、該有機化合物は、ｐＫａが１０．０以上、双極子モーメントが１．６０Ｄ以上であることを特徴とする光電変換素子。
続きを表示（約 800 文字）【請求項２】
前記有機化合物のモル体積が、２０．０ｃｍ
３
／ｍｏｌ以上８５．０ｃｍ
３
／ｍｏｌ以下である請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記有機化合物が前記複数のピロール環が共役結合してなる環状共役化合物に対して０．５０質量％以上２．００質量％以下含有する請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記複数のピロール環が共役結合してなる環状共役化合物は、中心元素としてＧａ、Ｔｉ、Ｚｎのいずれか一つを含有する請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記中心元素が、Ｇａである請求項４に記載の光電変換素子。
【請求項６】
前記複数のピロール環が共役結合してなる環状共役化合物は、軸配位子としてＯＨ、Ｃｌ及びＯからなる群より選択される少なくとも１つを有する請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項７】
前記有機化合物のｐＫａが、１０．０以上４０．０以下である請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項８】
前記有機化合物の双極子モーメントが、２．２０Ｄ以上である請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項９】
前記有機化合物は、Ｎ－メチルホルムアミド、Ｎ－エチルホルムアミド、Ｎ－プロピルホルムアミド、ジメチルスルホキシドからなる群より選択されるいずれか１つである請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項１０】
前記複数のピロール環が共役結合してなる環状共役化合物の結晶を有する前記層が、樹脂を有し、前記層中における、該樹脂の含有量をＢ、前記複数のピロール環が共役結合してなる環状共役化合物の含有量をＰとしたとき、Ｐ／Ｂが１以上２０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、及び光電変換装置に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
現在、高いエネルギー変換効率を有する太陽電池としては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。
【０００３】
これら課題を解決するため、有機材料を用いた太陽電池が鋭意検討されている。その中でもペロブスカイト構造の結晶を光電変換層として用いたペロブスカイト太陽電池がその高い光電変換効率から注目されている。ペロブスカイト太陽電池に用いられるペロブスカイト結晶は熱や湿度、長時間の光照射などに対して安定性が低いという課題があり、耐久性を向上させる必要があった。特許文献１では、絶縁性の高い高分子を正孔輸送層に含有させることによって、ペロブスカイト層を保護する層を形成させる検討が行われている。
【０００４】
しかしながら、本発明者らが検討した結果、このような絶縁性の高い材料は、膜厚を厚くしていった際に光電変換が大きく悪化するなど、依然として安定的に光電変換効率と耐久性を両立させることに課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第６９４３５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、ペロブスカイト層と電極間にペロブスカイト層の保護を目的とした層を形成させることが、耐久性の課題を解決するための手段として用いられているが、これらの層を追加することにより、ペロブスカイト層で発生した電荷の移動を妨げることもまた課題となっており、光電変換効率の低下に繋がっている。
【０００７】
したがって、本発明の目的はペロブスカイト構造を光や熱、水分から保護し、光電変換素子及び光電変換装置の耐久性と光電変換効率を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、第一電極と、第二電極と、
前記第一電極と前記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、
前記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の結晶を有する層を有し、該複数のピロール環が共役結合してなる環状共役化合物の結晶中に有機化合物を有し、
該有機化合物は、ｐＫａが１０．０以上、双極子モーメントが１．６０Ｄｅｂｙｅ（Ｄ）以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、変換効率と耐久性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の第二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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