[發明專利]晶體生長控制劑、p型半導體微粒或p型半導體微粒膜的形成方法、空穴傳輸層形成用組合物及太陽能電池

有效

• 申請號: 201580012573.9
• 申請日: 2015-03-10
• 公開（公告）號: CN106104773B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 仲村亮正;山之內篤史;淺井隆宏;石川薰
• 申請（專利權）人: 東京應化工業株式會社
• 主分類號: H01L21/368
• 分類號: H01L21/368;H01L51/44;H01L51/46
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 蔣亭

技術領域

本發明涉及控制p型半導體的晶體生長的晶體生長控制劑、使用了該晶體生長控制劑的p型半導體微粒或p型半導體微粒膜的形成方法、太陽能電池的空穴傳輸層形成用組合物及使用了該空穴傳輸層形成用組合物的太陽能電池。

背景技術

背景技術1

色素敏化型太陽能電池由工作電極、包含吸附有作為敏化材料的色素的多孔n型半導體(例如二氧化鈦)的多孔n型半導體層、包含碘等氧化還原介體的電解液及對電極構成。在此種色素敏化型太陽能電池中存在電解液漏出的風險。為此，代替上述電解液而使用能夠進行空穴傳輸的p型半導體的全固體型色素敏化型太陽能電池(以下也稱作sDSSC。)的開發取得進展。作為p型半導體的候補，可列舉各種有機系及無機系的p型半導體，作為無機系的p型半導體，主要使用碘化銅。

在制作高效率的sDSSC時，需要在吸附有色素的多孔n型半導體的微孔內填充p型半導體。在上述微孔內的p型半導體的填充通過對包含上述的多孔n型半導體的多孔n型半導體層滴加p型半導體的溶液并使其干燥來進行。此時，若使用僅包含p型半導體作為溶質的溶液，則難以進行向多孔n型半導體的微孔內填充p型半導體。例如，在非專利文獻1中公開了以下內容：在對多孔二氧化鈦層滴加僅包含碘化銅作為溶質的溶液并使其干燥時，約10μm尺寸的碘化銅晶體生長，難以在二氧化鈦微孔中填充碘化銅。

在非專利文獻1及2以及專利文獻1及2中報道了以下內容：通過在碘化銅溶液中添加以該硫氰酸根離子作為陰離子的有機鹽(離子性液體)或者在碘化銅溶液中添加硫氰酸鹽，從而抑制碘化銅的晶體生長，形成尺寸小的碘化銅晶體，使其填充在二氧化鈦微孔中。由硫氰酸根離子帶來的晶體生長抑制效果是由硫氰酸根離子中的硫與碘化銅晶體表面的銅結合而帶來的(非專利文獻2)。

另外，近年來還報道了利用了有機一無機復合物質即鹵化鉛系鈣鈦礦的太陽能電池(非專利文獻3)。

背景技術2

在使用了碘化銅等p型半導體和有機鹽(離子性液體、常溫熔融鹽)的全固體型色素敏化型太陽能電池中，需要使p型半導體結晶微細化而將其填充在二氧化鈦等多孔n型半導體的微孔中。據報道：在使用硫氰酸鹽作為離子性液體時，硫氰酸根離子作為晶體生長抑制劑發揮功能，使碘化銅的晶體微細化而將其填充在二氧化鈦微孔內，得到顯示良好的轉換效率的sDSSC。

為了得到高性能的sDSSC，考慮將碘化銅晶體等p型半導體微粒表面的化學修飾作為重要的要素之一。另外，不限于sDSSC用途，在具有固體空穴傳輸層的太陽能電池中期待能夠通過對p型半導體微粒的表面進行化學修飾而提高或擴大p型半導體微粒的功能。在使用硫氰酸根離子得到碘化銅等p型半導體的微粒的以往的方法中，在p型半導體微粒的表面結合硫氰酸根離子。硫氰酸根離子僅具有氰基作為可以進行化學修飾的官能團，因此利用上述以往的方法難以對p型半導體微粒的表面實施多種化學修飾。

有機鹽(離子性液體)能夠自由地選擇陽離子和陰離子而使離子傳導性、粘度等自如地發生變化。若能選擇具有除硫氰酸根離子以外的陰離子的有機鹽而得到顯示良好的轉換效率的sDSSC，則解決在使用具有硫氰酸根離子作為陰離子的有機鹽時無法進行p型半導體微粒表面的多種化學修飾的上述問題。

但是，在專利文獻3中，在將離子性液體的陽離子固定為1-乙基-3-甲基咪唑鎓并改變離子性液體的陰離子的種類而得到全固體型色素敏化型太陽能電池時，在使用硫氰酸根離子作為陰離子的情況下，轉換效率高，使用其他陰離子時的轉換效率為使用硫氰酸根離子時的一半以下。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2001-230435號公報

專利文獻2：日本特開2003-218371號公報

專利文獻3：日本特開2001-230434號公報

非專利文獻

非專利文獻1：“色素敏化型固體太陽能電池：用于使空穴集電極析出的晶體生長抑制劑的使用(日文原文：色素增感型固體太陽電池：正孔コレクタを析出させゐための結晶成長抑制剤の使用)(Dye-sensitized solid state solar cells：Use of crystal growth inhibitors for deposition of the hole collector)”、Chemistry of Materials、(美國)、2002年、第14卷、p.954-955