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公開番号2025134264
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-17
出願番号2024032056
出願日2024-03-04
発明の名称太陽電池
出願人株式会社デンソー,国立大学法人東海国立大学機構
代理人弁理士法人かいせい特許事務所
主分類H10K 30/50 20230101AFI20250909BHJP()
要約【課題】材料コストを削減しつつ、高いエネルギ変換効率を実現可能な太陽電池を提供する。
【解決手段】一対の電極2、3と、一対の電極間2、3に位置するとともに、光を吸収して電子および正孔を発生させる活性層1と、備える太陽電池において、一対の電極は、電子を捕集する電子捕集電極3と、正孔を捕集する正孔捕集電極2と、により構成されており、電子捕集電極3は、カーボンナノチューブ31と、電子供与材料32と、を含有する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
一対の電極（２、３）と、
前記一対の電極間に位置するとともに、光を吸収して電子および正孔を発生させる活性層（１）と、備える太陽電池であって、
前記一対の電極は、前記電子を捕集する電子捕集電極（３）と、前記正孔を捕集する正孔捕集電極（２）と、により構成されており、
前記電子捕集電極は、カーボンナノチューブ（３１）と、電子供与材料（３２）と、を含有する太陽電池。
続きを表示（約 2,400 文字）【請求項２】
前記電子捕集電極のゼーベック係数がマイナスである請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記電子捕集電極は、電子輸送材料（３３）を含有する請求項１または２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記電子供与材料は、電子のローンペアまたはアニオン性部位の性質により電子を他の材料に部分的に供与可能な物質、および、アルカリ金属またはアルカリ土類金属により電子を他の材料に供与可能な物質の少なくとも一方である請求項１または２に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記電子供与材料は、下記化学式１ないし８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つの化合物である請求項１または２に記載の太陽電池。
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30
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【請求項６】
前記電子輸送材料は、電子移動度が１×１０
－８
ｃｍ
２
／Ｖｓ以上の物質、および、フラーレンまたはフラーレン誘導体を含むｎ型有機半導体の少なくとも一方である請求項３に記載の太陽電池。
【請求項７】
前記電子輸送材料は、ＣｄＳ、ＧａＮ、Ｉｎ
２
Ｓ
３
、ＩｎＧａＺｎＯ
４
、ＳｎＯ
２
、ＳｎＳ
２
、ＳｒＳｎＯ
３
、ＳｒＴｉＯ
３
、ＴｉＯ
２
、Ｚｎ
２
ＳＯ
４
、ＺｎＯ、ＺｎＴｉＯ
３
、ＺｒＳｎＯ
４
、Ｃ
６０
フラーレン、Ｃ
７０
フラーレン、ジフェニルメタノフラーレン（ＤＰＭ）、オリゴエーテル（ＯＥ）、Ｃ
６０
誘導体、Ｃ
７０
誘導体、および、下記化学式９ないし３０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つの化合物である請求項３に記載の太陽電池。
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31
118
ただし、前記化学式３０中、Ｒ
２
は下記化学式３１で表される基である。
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28
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【請求項８】
前記活性層は、ペロブスカイト化合物により構成されている請求項１または２に記載の太陽電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、太陽電池には、透明で電気を通す性質の透光性電極が利用されている。中でもインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）が、現在、主流の透光性電極材料として広く利用されている。しかしながら、インジウムは希少金属であるため、コストや供給の安定性に不安がある。
【０００３】
これに対し、特許文献１には、透光性電極としてカーボンナノチューブ膜を用いた太陽電池が開示されている。透光性電極としてカーボンナノチューブ膜を採用することで、低コストで、高いエネルギ変換効率を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第７１９１３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
カーボンナノチューブは、特に大気中で取り扱う場合にはｐ型半導体となり、正孔を輸送・捕集する能力は有している。このため、一般的に、太陽電池において、カーボンナノチューブ膜は正孔を捕集する正孔捕集電極に用いられている。
【０００６】
これに対し、本発明者らは、電子を捕集する電子捕集電極にカーボンナノチューブ膜を用いることを検討した。しかしながら、カーボンナノチューブ膜を電子輸送電極に用いる場合、電子を輸送・捕集する能力が不足するおそれがあることが明らかとなった。このため、電子捕集電極としてカーボンナノチューブ膜を採用することは難しく、材料コストの削減効果が十分に得られなくなる可能性がある。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑みて、材料コストを削減しつつ、高いエネルギ変換効率を実現可能な太陽電池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】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の太陽電池は、一対の電極（２、３）と、
一対の電極間に位置するとともに、光を吸収して電子および正孔を発生させる活性層（１）と、備える太陽電池において、
一対の電極は、電子を捕集する電子捕集電極（３）と、正孔を捕集する正孔捕集電極（２）と、により構成されており、
電子捕集電極は、カーボンナノチューブ（３１）と、電子供与材料（３２）と、を含有する。
【０００９】
これによれば、電子捕集電極に、カーボンナノチューブおよび電子供与材料を含有させることで、電子捕集電極の主要キャリアを正孔から電子に変化させることができる。このため、電子捕集電極としてカーボンナノチューブを用いても、活性層で発生した電子を捕集することができる。したがって、電子捕集電極としてカーボンナノチューブを採用できるので、材料コストを削減しつつ、高いエネルギ変換効率を実現することが可能となる。
【００１０】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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