太陽能電池的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及光電轉換效率高且耐久性優異的太陽能電池。
【背景技術】
[0002] 一直W來，在不斷開發層疊了多種包含半導體的層、且在該層疊體的兩側設置有 電極的光電轉換元件。另外，還研究了使用將多種半導體混合、復合化而得的復合膜來代替 該種層疊體。在該種光電轉換元件中，各半導體作為P型半導體或N型半導體而發揮作用， 通過光激發而在P型半導體或N型半導體中生成光載流子（電子-空穴對），電子在N型半 導體中移動，空穴在P型半導體中移動，由此產生電場。
[0003] 現在，多數的已實用化的光電轉換元件為使用娃等無機半導體而制造的無機太陽 能電池。但是，無機太陽能電池的制造耗費成本且難W大型化，而且利用范圍受限，因此使 用有機半導體代替無機半導體而制造的有機太陽能電池（例如專利文獻1、2)受到注目。
[0004] 在有機太陽能電池中，大多在含有N型半導體及P型半導體的光電轉換層、與陽極 之間設置空穴傳輸層。
[0005] 現在，作為空穴傳輸層的材料，在大多數的情況下，使用的是聚己締二氧唾吩：聚 苯己締橫酸（P邸OT;PSS)(例如專利文獻3)。但是，P邸OT;PSS為水溶性，因此存在制膜性 差的問題。另外，P邸OT;PSS為強酸性，因此也成為有機太陽能電池劣化的原因。
[0006] 另外，還研究了使用金屬氧化物等無機物作為空穴傳輸層的材料，但在該種情況 下，雖然可獲得某種程度的耐久性，但存在光電轉換效率降低的問題。
[0007] 現有技術文獻 [000引專利文獻
[0009] 專利文獻1 ;日本特開2006-344794號公報
[0010] 專利文獻2 ;日本專利第4120362號公報
[0011] 專利文獻3 ;日本特開2006-237283號公報
【發明內容】
[001引發明要解決的課題
[0013] 本發明的目的在于，提供一種光電轉換效率高且耐久性優異的太陽能電池。
[0014] 用于解決課題的方法
[0015] 本發明為一種太陽能電池，其特征在于，至少具有陰極、陽極、在所述陰極與所述 陽極之間配置的光電轉換層、W及在所述光電轉換層與所述陽極之間配置的空穴傳輸層， 所述空穴傳輸層含有具有駿基且具有共輛結構的有機半導體。
[0016] W下，對本發明進行詳述。
[0017] 本發明人發現，在至少具有陰極、陽極、在所述陰極與所述陽極之間配置的光電轉 換層、W及在所述光電轉換層與所述陽極之間配置的空穴傳輸層的太陽能電池中，通過使 空穴傳輸層含有具有駿基且具有共輛結構的有機半導體，從而能夠維持高光電轉換效率且 能夠提高耐久性，至此完成了本發明。
[0018] 本發明的太陽能電池至少具有陰極、陽極、在所述陰極與所述陽極之間配置的光 電轉換層、W及在所述光電轉換層與所述陽極之間配置的空穴傳輸層。
[0019]上述陰極的材料沒有特別限定，可W使用W往公知的材料，例如可舉出鋼、鋼-鐘 合金、裡、儀、侶、儀-銀混合物、儀-銅混合物、侶-裡合金、AI/AI2O3混合物、Al/LiF混合 物、Sn〇2、FTO、AZO、IZO、GZO、ITO等。該些材料可W單獨使用，也可W并用2種W上。
[0020] 上述陽極的材料沒有特別限定，可W使用W往公知的材料，例如可舉出金等金屬、 化I、ITO(銅錫氧化物）、Sn〇2、AZO、IZO、GZO等導電性透明材料、導電性透明聚合物等。該 些材料可W單獨使用，也可W并用2種W上。
[0021] 上述空穴傳輸層含有具有駿基且具有共輛結構的有機半導體。該種空穴傳輸層可W通過涂敷而穩定且簡便地制膜。
[0022] 具有駿基且具有共輛結構的有機半導體能夠溶解于有機溶劑，制膜性優異，因此， 通過使用該種有機半導體，從而可使本發明的太陽能電池的光電轉換效率變高，耐久性也 優異。另外，具有駿基且具有共輛結構的有機半導體為弱酸性，因此不易使太陽能電池劣 化。因此，本發明的太陽能電池的耐久性進一步變高。
[0023]上述具有駿基且具有共輛結構的有機半導體沒有特別限定，例如優選具有駿基且 具有選自唾吩骨架、對亞苯基亞己締基骨架、己締基巧挫骨架、苯胺骨架、己訣骨架、化咯骨 架、巧骨架、巧骨架、嘲噪咐骨架、螺二巧骨架、獻菁骨架及化咐骨架中的一種W上的骨架。 另外，也可W是它們的衍生物等的骨架。其中，優選為選自唾吩骨架、對亞苯基亞己締基骨 架、嘲噪咐骨架及獻菁骨架中的一種W上的骨架，唾吩骨架因具有硫元素而更為優選。
[0024] 作為上述唾吩骨架，更具體而言，例如可舉出烷基唾吩、苯并唾吩、己締二氧唾吩、 唾吩并唾吩等。其中，烷基唾吩因側鏈而在有機溶劑中的溶解性提高，制膜性提高，因此優 選。
[0025]另外，因共輛長度伸長會使載流子遷移率變高，因此上述具有駿基且具有共輛結 構的有機半導體優選為共輛聚合物。在上述具有駿基且具有共輛結構的有機半導體為共輛 聚合物的情況下，重均分子量沒有特別限定，但優選的下限為1萬，優選的上限為100萬。若 上述重均分子量超過100萬，則有時上述具有駿基且具有共輛結構的有機半導體在有機溶 劑中的溶解性降低，制膜性降低。
[0026] 在上述具有駿基且具有唾吩骨架的有機半導體中，作為市售品，例如可舉出 P3CT巧iekemetals公司制，具有駿基且具有唾吩骨架的共輛聚合物，具有下述式（1)所表 示的構成單元）等。
[0027]
【主權項】
1. 一種太陽能電池，其特征在于， 至少具有陰極、陽極、在所述陰極與所述陽極之間配置的光電轉換層、以及在所述光電 轉換層與所述陽極之間配置的空穴傳輸層， 所述空穴傳輸層含有具有羧基且具有共軛結構的有機半導體。
2. 根據權利要求1所述的太陽能電池，其特征在于， 具有羧基且具有共軛結構的有機半導體為共軛聚合物，且重均分子量為1萬~100萬。
3. 根據權利要求1或2所述的太陽能電池，其特征在于， 具有羧基且具有共軛結構的有機半導體具有選自噻吩骨架、對亞苯基亞乙烯基骨架、 乙烯基咔唑骨架、苯胺骨架、乙炔骨架、吡咯骨架、茈骨架、芴骨架、吲哚啉骨架、螺二芴骨 架、酞菁骨架及卟啉骨架中的一種以上的骨架。
4. 根據權利要求1~3中任一項所述的太陽能電池，其特征在于， 光電轉換層包含含有元素周期表15族元素的硫化物的層、和含有有機半導體的層。
5. 根據權利要求1~4中任一項所述的太陽能電池，其特征在于，在陰極與光電轉換層 之間還具有電子傳輸層。
【專利摘要】本發明的目的在于，提供光電轉換效率高、且耐久性優異的太陽能電池。本發明是一種太陽能電池，其至少具有陰極、陽極、在所述陰極與所述陽極之間配置的光電轉換層、以及在所述光電轉換層與所述陽極之間配置的空穴傳輸層，所述空穴傳輸層含有具有羧基且具有共軛結構的有機半導體。
【IPC分類】C08G61-12, H01L51-42
【公開號】CN104769737
【申請號】CN201380057547
【發明人】小原峻士, 早川明伸, 堀木麻由美, 伊藤和志
【申請人】積水化學工業株式會社
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2013年11月7日
【公告號】EP2919288A1, WO2014073592A1