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公開番号2025139006
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-26
出願番号2024037701
出願日2024-03-12
発明の名称光電変換素子、太陽電池モジュール、及び太陽熱温水器
出願人株式会社リコー
代理人個人,個人
主分類H10K 30/50 20230101AFI20250918BHJP()
要約【課題】耐光性、耐熱性、及び赤外光透過性を有し、変換効率に優れた光電変換素子の提供。
【解決手段】第1の基板、第1の電極、ホール輸送層、光電変換層、電子輸送層、及び第2の電極をこの順に有する光電変換素子であって、前記第1の電極が、金属ナノワイヤを含有し、前記ホール輸送層が、ホール輸送性材料の重合体を含有する光電変換素子。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
第１の基板、第１の電極、ホール輸送層、光電変換層、電子輸送層、及び第２の電極をこの順に有する光電変換素子であって、
前記第１の電極が、金属ナノワイヤを含有し、
前記ホール輸送層が、ホール輸送性材料の重合体を含有することを特徴とする光電変換素子。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記ホール輸送性材料が、ピリジン基を有する請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記ホール輸送性材料が、下記一般式（１）で表される請求項２に記載の光電変換素子。
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32
133
前記一般式（１）中、Ｘは、置換基を有してもよい芳香族炭化水素基を示し、Ｙは、置換基を有してもよいピリジン基を示す。
【請求項４】
前記一般式（１）におけるＸが、下記からなる群から選択され、Ｒ
１
及びＲ
２
が、各々独立に水素原子、又はメチル基を示し、
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36
138
前記一般式（１）におけるＹが、下記からなる群から選択され、Ｒ
３
及びＲ
４
が、各々独立に水素原子、又はメチル基を示す請求項３に記載の光電変換素子。
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2025139006000049.jpg
32
145
【請求項５】
前記金属ナノワイヤが、銀ナノワイヤである請求項１又は２に記載の光電変換素子。
【請求項６】
前記光電変換層が、下記一般式（５）で表されるペロブスカイト化合物を含有する請求項１又は２に記載の光電変換素子。
Ｘ
α
Ｙ
β
Ｚ
γ
・・・一般式（５）
一般式（５）において、α：β：γの比率は３：１：１であり、β及びγは１より大きい整数を表し、Ｘはハロゲン原子、Ｙはアミノ基を有する有機化合物、Ｚは金属イオンを表す。
【請求項７】
前記光電変換層が、メチルアミン、エチルアミン、ｎ－ブチルアミン、及びホルムアミジンの少なくともいずれかを含有する請求項１又は２に記載の光電変換素子。
【請求項８】
前記光電変換層、及び前記電子輸送層の間に、パッシベーション層を有し、
前記パッシベーション層が、前記光電変換層に含有される化合物とは異なるアミン化合物を含有する請求項１又は２に記載の光電変換素子。
【請求項９】
前記第２の電極が、金属ナノワイヤを含有する請求項１又は２に記載の光電変換素子。
【請求項１０】
前記第１の電極が、導電性高分子を更に含有し、
前記第１の電極における前記金属ナノワイヤ（Ａ）と前記導電性高分子（Ｂ）との質量比（Ａ／Ｂ）が、２以上６以下である請求項１又は２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、太陽電池モジュール、及び太陽熱温水器に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、光電変換素子を利用する太陽電池は、化石燃料の代替や地球温暖化対策という観点のみならず、電池交換や電源配線等が不要な自立型電源としても、幅広い応用が期待されている。また、自立型電源としての太陽電池は、ＩｏＴ（ＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓ）デバイスや人工衛星などで必要される環境発電（エナジーハーベスト）技術の一つとしても、大きな注目を集めている。
【０００３】
太陽電池としては、従来から広く用いられているシリコンなどを用いた無機系太陽電池の他に、色素増感太陽電池、有機薄膜太陽電池、ペロブスカイト太陽電池などの有機系太陽電池がある。ペロブスカイト太陽電池は有機溶媒などを含む電解液を用いることなく、従来の印刷手段を用いて製造できるため、安全性の向上及び製造コストの抑制などの点で有利である。
【０００４】
また、インクジェット印刷に基づく大面積ペロブスカイト太陽電池の製造に関して、銀ナノワイヤを用いて電極を製造したことが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
耐光性、耐熱性、及び赤外光透過性を有し、変換効率に優れた光電変換素子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】
【０００６】
本実施形態の光電変換素子は、第１の基板、第１の電極、ホール輸送層、光電変換層、電子輸送層、及び第２の電極をこの順に有する光電変換素子であって、前記第１の電極が、金属ナノワイヤを含有し、前記ホール輸送層が、ホール輸送性材料の重合体を含有する。
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前記一般式（１）中、Ｘは、置換基を有してもよい芳香族炭化水素基を示し、Ｙは、置換基を有してもよいピリジン基を示す。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、耐光性、耐熱性、及び赤外光透過性を有し、変換効率に優れ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】
【０００８】
図１は、光電変換素子の一実施形態としての逆構造型の太陽電池セルの一例の概略図である。
図２は、光電変換素子の一実施形態としての逆構造型の太陽電池セルの他の例の概略図である。
図３は、太陽電池モジュールの一実施形態を示す概略図である。
図４は、太陽電池モジュールの他の一実施形態を示す概略図である。
図５は、太陽電池モジュールの他の一実施形態を示す概略図である。
図６は、合成例１における化合物Ｎｏ．１のＩＲスペクトルを示す図である。
図７は、実施例１における第１の電極及び第１の基板の赤外光透過率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（光電変換素子）
【００１０】
前記光電変換素子とは、光エネルギーを電気エネルギーに変換すること又は電気エネルギーを光エネルギーに変換することができる素子を意味し、太陽電池やフォトダイオードなどに応用されている。
本実施形態の光電変換素子は、第１の基板、第１の電極、ホール輸送層、光電変換層、電子輸送層、第２の電極をこの順に有する、いわゆる逆構造型の光電変換素子である。
前記第１の電極が、金属ナノワイヤを含有し、前記ホール輸送層が、ホール輸送性材料の重合体を含有する。
前記逆構造型の光電変換素子は、光電変換層と、電子輸送層との間に、パッシベーション層を更に有することが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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