(57)【要約】【課題】  長時間の使用に伴う太陽電池性能の低下が抑制された太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】  本開示の一態様に係る太陽電池モジュールは、基板と、基板上に配置され、ユニットセルを含む素子部と、素子部を封止する封止体と、第１材料と、を備える。素子部および第１材料は、封止体によって封止された空間内に位置する。ユニットセルは、導電性を有する一対の電極と、一対の電極の間に位置し、光を電荷に変換する光吸収層とを含む。光吸収層は、組成式ＡＭＸ３で示されるペロブスカイト型化合物を含み、Ａは１価のカチオンであり、Ｍは２価のカチオンであり、Ｘは１価のアニオンである。第１材料は、組成式（Ｑ１Ｑ２Ｑ３−Ｎ−Ｈ）Ｙで示されるアミン誘導体であり、Ｑ１、Ｑ２およびＱ３は、それぞれ、炭素、水素、窒素および酸素からなる群から選択される少なくとも１つの元素を含む官能基であり、Ｙはハロゲンである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に配置され、ユニットセルを含む素子部と、
前記素子部を封止する封止体と、
第１材料と
を備え、
前記素子部および前記第１材料は、前記封止体によって封止された空間内に位置し、
前記ユニットセルは、導電性を有する一対の電極と、前記一対の電極の間に位置し、光を電荷に変換する光吸収層とを含み、
前記光吸収層は、組成式ＡＭＸ３で示されるペロブスカイト型化合物を含み、Ａは１価のカチオンであり、Ｍは２価のカチオンであり、Ｘは１価のアニオンであり、
前記第１材料は、組成式（Ｑ１Ｑ２Ｑ３−Ｎ−Ｈ）Ｙで示されるアミン誘導体であり、Ｑ１、Ｑ２およびＱ３は、それぞれ、炭素、水素、窒素および酸素からなる群から選択される少なくとも１つの元素を含む官能基であり、Ｙはハロゲンである、
太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記Ｑ１、Ｑ２およびＱ３からなる群から選択される少なくとも１つは炭素原子を含み、前記炭素原子の数は４以下である、
請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記第１材料は、前記空間内において、前記封止体の内面または前記素子部の表面に接触している、
請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記封止体は、
前記基板と間隔を空けて対向する第１部分と、
前記基板と前記第１部分との間に配置され、前記空間を包囲する第２部分とを含む、
請求項１から３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記第１部分はガラスであり、
前記第２部分は樹脂である、
請求項４に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記封止体は、さらに前記基板を封止する、
請求項１から３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記空間内に配置された充填剤をさらに備える、
請求項１から６のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記第１材料は前記充填剤の内部に位置している、
請求項７に記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記第１材料は、組成式ＡＸで示される化合物を含む、
請求項１から８のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＡＭＸ３で示されるペロブスカイト型結晶構造およびその類似の結晶構造を有する化合物（以下、「ペロブスカイト型化合物」と呼ぶ）を光吸収材料として用いた太陽電池の研究開発が進められている。本明細書では、ペロブスカイト型化合物を用いた太陽電池を「ペロブスカイト太陽電池」と呼ぶ。
【０００３】
ペロブスカイト太陽電池は、例えば特許文献１に開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、基板上に複数のペロブスカイト太陽電池が直列接続された太陽電池モジュールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−０９２２９３号公報
【特許文献２】国際公開第２０１３／０３１９７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ペロブスカイト太陽電池を備えた太陽電池モジュールにおいて、長時間の使用に伴う、ペロブスカイト太陽電池の性能の低下を抑制することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係る太陽電池モジュールは、基板と、前記基板上に配置され、ユニットセルを含む素子部と、前記素子部を封止する封止体と、第１材料と、を備える。前記素子部および前記第１材料は、前記封止体によって封止された空間内に位置する。前記ユニットセルは、導電性を有する一対の電極と、前記一対の電極の間に位置し、光を電荷に変換する光吸収層とを含む。前記光吸収層は、組成式ＡＭＸ３で示されるペロブスカイト型化合物を含み、Ａは１価のカチオンであり、Ｍは２価のカチオンであり、Ｘは１価のアニオンである。前記第１材料は、組成式（Ｑ１Ｑ２Ｑ３−Ｎ−Ｈ）Ｙで示されるアミン誘導体であり、Ｑ１、Ｑ２およびＱ３は、それぞれ、炭素、水素、窒素および酸素からなる群から選択される少なくとも１つの元素を含む官能基であり、Ｙはハロゲンである。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の一態様によると、長時間の使用に伴う太陽電池性能の低下が抑制された太陽電池モジュールが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の太陽電池モジュールの一例を模式的に示す断面図である。
【図２】太陽電池モジュールにおける素子部の一例を示す模式的な断面図である。
【図３Ａ】第１の変形例の太陽電池モジュールを示す模式的な断面図である。
【図３Ｂ】第２の変形例の太陽電池モジュールを示す模式的な断面図である。
【図３Ｃ】第３の変形例の太陽電池モジュールを示す模式的な断面図である。
【図４】実施例１および比較例１の太陽電池モジュールの出力維持率を示す図である。
【図５】ポリ［ビス（４−フェニル）（２，４，６−トリメチルフェニル）アミン］の構造式を示す図である。
【図６】実施例２および比較例２の太陽電池モジュールの出力維持率を示す図である。
【図７】実施例３および比較例３の太陽電池モジュールの出力維持率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の基礎となった知見は以下のとおりである。
【００１１】
本発明者が検討したところ、ペロブスカイト太陽電池を備えた従来の太陽電池モジュールを長時間動作させたり、光照射される環境下で長時間保管させたりすると、ペロブスカイト太陽電池の性能が低下することが分かった。これは、ペロブスカイト型化合物であるＡＭＸ３（Ａ＋Ｂ２＋Ｘ−３）が、温度上昇または光照射によって分解するからと考えられる。Ａがアミン誘導体水素化物の場合、ＡＭＸ３が分解すると、下記式（１）に示すように、ハロゲン塩ＡＸがガスとして放出される。このため、光吸収材料であるペロブスカイト型化合物が減少し、電池性能が低下すると推察される。ハロゲン塩ＡＸは、アミン誘導体ハロゲン化水素酸塩である。
ＡＢＸ３  ⇔  ＡＸ  ＋  ＢＸ２              （１）
【００１２】
これに対し、本発明者は、以下のことを見出した。ペロブスカイト太陽電池を封止し、かつ、封止された空間内に、例えばＡＸなどのアミン誘導体ハロゲン化水素酸塩を予め配置しておく。そのことにより、上記式（１）に示す分解反応の平衡を左方向に移動させることができる。その結果、ペロブスカイト型化合物の分解を抑制できる。なお、封止された空間内に充填する材料は、式（１）の平衡を左方向に移動させ得る材料であればよい。例えば、ペロブスカイト型化合物から分解によって放出されるＡＸと異なるアミン誘導体であってもよい。
【００１３】
本開示の一実施形態は、上記の知見に基づくものであり、以下の項目に記載の太陽電池モジュールを含む。
［項目１］
本開示の項目１に係る太陽電池モジュールは、
基板と、
前記基板上に配置され、ユニットセルを含む素子部と、
前記素子部を封止する封止体と、
第１材料と
を備える。
前記素子部および前記第１材料は、前記封止体によって封止された空間内に位置する。
前記ユニットセルは、導電性を有する一対の電極と、前記一対の電極の間に位置し、光を電荷に変換する光吸収層とを含む。
前記光吸収層は、組成式ＡＭＸ３で示されるペロブスカイト型化合物を含み、Ａは１価のカチオンであり、Ｍは２価のカチオンであり、Ｘは１価のアニオンである。前記第１材料は、組成式（Ｑ１Ｑ２Ｑ３−Ｎ−Ｈ）Ｙで示されるアミン誘導体であり、Ｑ１、Ｑ２およびＱ３は、それぞれ、炭素、水素、窒素および酸素からなる群から選択される少なくとも１つの元素を含む官能基であり、Ｙはハロゲンである。
［項目２］
項目１に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記Ｑ１、Ｑ２およびＱ３からなる群から選択される少なくとも１つは炭素原子を含み、前記炭素原子の数は４以下であってもよい。
［項目３］
項目１または２に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記第１材料は、前記空間内において、前記封止体の内面または前記素子部の表面に接触してもよい。
［項目４］
項目１から３のいずれかに記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記封止体は、
前記基板と間隔を空けて対向する第１部分と、
前記基板と前記第１部分との間に配置され、前記空間を包囲する第２部分とを含んでいてもよい。
［項目５］
項目４に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記第１部分はガラスであり、
前記第２部分は樹脂であってもよい。
［項目６］
項目１から３のいずれかに記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記封止体は、さらに前記基板を封止していてもよい。
［項目７］
項目１から６のいずれかに記載の太陽電池モジュールは、
前記空間内に配置された充填剤をさらに備えていてもよい。
［項目８］
項目７に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記第１材料は前記充填剤の内部に位置していてもよい。
［項目９］
項目１から８のいずれかに記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記第１材料は、組成式ＡＸで示される化合物を含んでいてもよい。
【００１４】
以下、図面を参照して、本開示の実施形態を説明する。なお、本開示は、以下の実施形態に限定されない。以下の説明では、特定の数値及び特定の材料を例示する場合があるが、本開示の効果が得られる限り、他の数値及び他の材料を適用してもよい。
【００１５】
図１は、実施形態の太陽電池モジュール１００の一例を模式的に示す断面図である。
【００１６】
太陽電池モジュール１００は、基板１と、素子部２と、封止体３と、第１材料５とを備える。
【００１７】
素子部２は、基板１上に配置されている。素子部２は、ユニットセルである少なくとも１つのペロブスカイト太陽電池を含む。素子部２は、直列に接続された複数のユニットセルを含んでもよい。各ユニットセルは、導電性を有する一対の電極と、一対の電極の間に位置し、光を電荷に変換する光吸収層とを有する。各ユニットセルは、電極の一方または両方と光吸収層との間にキャリア輸送層をさらに有していてもよい。光吸収層は、光吸収材料として、組成式ＡＭＸ３で示されるペロブスカイト型化合物を含む。Ａは１価のカチオンであり、Ｍは２価のカチオンであり、Ｘは１価のアニオンである。
【００１８】
第１材料５は、ペロブスカイト型化合物ＡＭＸ３の分解反応を抑制する分解抑制剤である。第１材料５は、組成式（Ｑ１Ｑ２Ｑ３−Ｎ−Ｈ）Ｙで示されるアミン誘導体である。Ｑ１、Ｑ２およびＱ３は、それぞれ、主として、炭素、水素、窒素および酸素のうちの１つまたは複数の元素から構成されている。Ｑ１、Ｑ２またはＱ３が炭素原子を含む場合には、その炭素原子の数は４以下であってもよい。Ｙはハロゲンである。第１材料５は組成式ＡＸで示される化合物を含んでもよい。第１材料５は常温で固体であってもよい。第１材料５の飽和蒸気圧は、室温で０．２Ｐａ以上１００Ｐａ以下、例えば１Ｐａ程度であってもよい。
【００１９】
封止体３は、素子部２を外部から封止するように配置されている。この例では、基板１と封止体３とによって、封止された空間４が形成されている。
【００２０】
封止体３は、基板１と間隔を空けて対向するように配置された第１部分３１と、基板１と第１部分３１との間の空間を包囲するように配置された第２部分３２とを含んでいてもよい。第１部分３１は板状部材、第２部分３２はシール部材であってもよい。基板１と第１部分３１との間隔は、例えば０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であってもよい。なお、封止体３は、第１部分３１および第２部分３２が一体化された構造を有していてもよい。
【００２１】
封止された空間４の内部には、素子部２および第１材料５が位置している。封止された空間４の内部における第１材料５の設置位置は特に限定しない。例えば、第１材料５を混入させた塗料を、封止された空間４内において、封止体３の第１部分３１または第２部分３２の内面に塗布してもよいし、素子部２の表面（例えば、各ユニットセルにおける基板１と反対側に配置された電極の上面）に塗布してもよい。あるいは、粉末状の第１材料５を封止された空間４内に封入してもよい。
【００２２】
太陽電池モジュール１００の機械的強度を向上させるために、封止された空間４の一部または全体に、充填剤を配置してもよい。この場合、第１材料５は、充填剤の内部に位置してもよい。例えば、第１材料５は充填剤内に分散していてもよい。これにより、封止された空間４が充填剤で満たされている場合でも、封止された空間４内に第１材料５を配置することが可能である。充填剤は、エチレン・酢酸ビニル共重合（ＥＶＡ）樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂を含んでもよい。
【００２３】
本実施形態によると、封止された空間４内に予め第１材料５が配置されている。したがって、太陽電池モジュール１００を長時間動作させることによって生じ得る、ペロブスカイト型化合物の熱分解を抑制できる。具体的には、下記式（１）のペロブスカイト型化合物の分解反応の平衡を左方向に移動させることができる。これによって、ペロブスカイト型化合物の分解による太陽電池性能の低下を抑制できる。
ＡＢＸ３  ⇔  ＡＸ  ＋  ＢＸ２              （１）
【００２４】
太陽電池モジュール１００は、基板１側から素子部２に入射した光で発電を行うように構成されていてもよい。または、太陽電池モジュール１００は、第１部分３１から素子部２に入射する光で発電を行うように構成されていてもよい。基板１および第１部分３１のうち、少なくとも光入射側に位置する一方が、光透過性を有していればよい。
【００２５】
以下、太陽電池モジュール１００における各構成要素を説明する。
【００２６】
［基板１］
太陽電池モジュール１００が、基板１側から入射する光を吸収して発電を行う場合は、基板１として光透過性を有する基板が用いられ得る。基板１は、例えば、波長４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の太陽光に対する透過性を有する。また、ガラス基板と同程度に水を通さない性質を有する。基板１の材料として、例えば透光性絶縁材料が用いられる。このような材料の例として、ガラス、アルミナ、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂が挙げられる。
【００２７】
一方、太陽電池モジュール１００が、封止体３の第１部分３１側から入射する光を吸収して発電を行う場合は、基板１は、ガラス基板程度に水を通さない性質を有していればよく、光透過性を有していなくてもよい。その場合、基板１として、ステンレス鋼板などの金属基板、セラミックス板などの絶縁基板等を用いることができる。
【００２８】
［光吸収層］
素子部２を構成する各ユニットセルの光吸収層は、組成式ＡＭＸ３で示されるペロブスカイト構造を有する化合物を光吸収材料として含む。Ａは一価のカチオンである。Ａの例としては、アルカリ金属カチオンまたは有機カチオンのような一価のカチオンが挙げられる。
【００２９】
Ａは、Ｒ１Ｒ２Ｒ３−Ｎ−Ｈで表されるアミン誘導体水素化物を含んでもよい。アミン誘導体水素化物における官能基Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の一部は、Ｒｂ、Ｃｓ等の第１族元素で置き換えることも可能である。その場合、第１族元素に置き換える割合である置換率は、例えば２０％以下である。
【００３０】
官能基Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、主として、炭素、水素、窒素および酸素のうちの１つまたは２以上の元素から構成されていてもよい。各官能基Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が炭素原子を含む場合、その炭素原子の数は４以下であってもよい。これにより、ＡＭＸ３がペロブスカイト構造あるいは、それに類似の構造を取り得る。一例として、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、それぞれ、Ｈ、ＣＨ３またはＮＨ２であってもよい。例えばＲ１およびＲ２がＨ、Ｒ３がＣＨ３の場合、Ａはメチルアンモニウムの水素化物ＣＨ３ＮＨ３となる。
【００３１】
その他のＲ１、Ｒ２、Ｒ３の構造として、下記の例が挙げられる。炭素、水素および窒素のうちの１つまたは複数の元素から構成される化合物として、ＣＨ３、Ｃ２Ｈ５、Ｃ３Ｈ７、Ｃ４Ｈ９、ＮＨ２、ＮＨ２ＣＨ２、（ＮＨ２）２ＣＨ、（ＮＨ２）３Ｃ、ＮＨ２Ｃ２Ｈ４、（ＮＨ２）２Ｃ２Ｈ３、（ＮＨ２）３Ｃ２Ｈ２、（ＮＨ２）４Ｃ２Ｈ、（ＮＨ２）５Ｃ２、ＮＨ２Ｃ３Ｈ６、（ＮＨ２）２Ｃ３Ｈ５、（ＮＨ２）３Ｃ３Ｈ４、（ＮＨ２）４Ｃ３Ｈ３、（ＮＨ２）５Ｃ３Ｈ２、（ＮＨ２）６Ｃ３Ｈ、ＮＨ２Ｃ４Ｈ８、（ＮＨ２）２Ｃ４Ｈ７、（ＮＨ２）３Ｃ４Ｈ６、（ＮＨ２）４Ｃ４Ｈ５、（ＮＨ２）５Ｃ４Ｈ４、（ＮＨ２）６Ｃ４Ｈ３、（ＮＨ２）７Ｃ４Ｈ２、（ＮＨ２）８Ｃ４Ｈ等が挙げられる。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、これらの構造異性体であってもよい。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、酸素によるアルコール酸化体であってもよい。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３がアルコール酸化体である場合の例として、ＣＨ２ＯＨ、Ｃ２Ｈ４ＯＨ、Ｃ３Ｈ６ＯＨ、Ｃ４Ｈ８ＯＨ、ＮＨ２ＯＨ、ＮＨ２ＣＨＯＨ、ＮＨＯＨＣＨ２、（ＮＨ２）２ＣＯＨ、ＮＨＯＨＮＨ２ＣＨ、ＮＨＯＨＮＨ２ＣＯＨ、（ＮＨ２）３Ｃ、ＮＨＯＨ（ＮＨ２）２Ｃ、（ＮＨ２）３Ｃ、ＮＨ２Ｃ２Ｈ３ＯＨ、ＮＨ２Ｃ２Ｈ２（ＯＨ）２、ＮＨ２Ｃ２Ｈ（ＯＨ）３、ＮＨ２Ｃ２（ＯＨ）４、（ＮＨ２）２Ｃ２Ｈ２ＯＨ、（ＮＨ２）２Ｃ２Ｈ（ＯＨ）２、（ＮＨ２）２Ｃ２（ＯＨ）３、（ＮＨ２）３Ｃ２ＨＯＨ、（ＮＨ２）３Ｃ２（ＯＨ）２、（ＮＨ２）４Ｃ２ＯＨ、ＮＨ２Ｃ３Ｈ５ＯＨ、ＮＨ２Ｃ３Ｈ４（ＯＨ）２、ＮＨ２Ｃ３Ｈ３（ＯＨ）３、ＮＨ２Ｃ３Ｈ２（ＯＨ）４、ＮＨ２Ｃ３Ｈ（ＯＨ）５、ＮＨ２Ｃ３（ＯＨ）６、（ＮＨ２）２Ｃ３Ｈ４ＯＨ、（ＮＨ２）２Ｃ３Ｈ３（ＯＨ）２、（ＮＨ２）２Ｃ３Ｈ２（ＯＨ）３、（ＮＨ２）２Ｃ３Ｈ（ＯＨ）４、（ＮＨ２）２Ｃ３（ＯＨ）５、（ＮＨ２）３Ｃ３Ｈ３ＯＨ、（ＮＨ２）３Ｃ３Ｈ２（ＯＨ）２、（ＮＨ２）３Ｃ３Ｈ（ＯＨ）３、（ＮＨ２）３Ｃ３（ＯＨ）４、（ＮＨ２）４Ｃ３Ｈ２ＯＨ、（ＮＨ２）４Ｃ３Ｈ（ＯＨ）２、（ＮＨ２）４Ｃ３（ＯＨ）３、（ＮＨ２）５Ｃ３ＨＯＨ、（ＮＨ２）５Ｃ３（ＯＨ）２、（ＮＨ２）６Ｃ３ＯＨ、ＮＨ２Ｃ４Ｈ７ＯＨ、ＮＨ２Ｃ４Ｈ６（ＯＨ）２、ＮＨ２Ｃ４Ｈ５（ＯＨ）３、ＮＨ２Ｃ４Ｈ４（ＯＨ）４、ＮＨ２Ｃ４Ｈ３（ＯＨ）５、ＮＨ２Ｃ４Ｈ２（ＯＨ）６、ＮＨ２Ｃ４Ｈ（ＯＨ）７、ＮＨ２Ｃ４（ＯＨ）８、（ＮＨ２）２Ｃ４Ｈ６ＯＨ、（ＮＨ２）２Ｃ４Ｈ５（ＯＨ）２、（ＮＨ２）２Ｃ４Ｈ４（ＯＨ）３、（ＮＨ２）２Ｃ４Ｈ３（ＯＨ）４、（ＮＨ２）２Ｃ４Ｈ２（ＯＨ）５、（ＮＨ２）２Ｃ４Ｈ（ＯＨ）６、（ＮＨ２）２Ｃ４（ＯＨ）７、（ＮＨ２）３Ｃ４Ｈ５ＯＨ、（ＮＨ２）３Ｃ４Ｈ４（ＯＨ）２、（ＮＨ２）３Ｃ４Ｈ３（ＯＨ）３、（ＮＨ２）３Ｃ４Ｈ２（ＯＨ）４、（ＮＨ２）３Ｃ４Ｈ（ＯＨ）５、（ＮＨ２）３Ｃ４（ＯＨ）６、（ＮＨ２）４Ｃ４Ｈ４ＯＨ、（ＮＨ２）４Ｃ４Ｈ３（ＯＨ）２、（ＮＨ２）４Ｃ４Ｈ２（ＯＨ）３、（ＮＨ２）４Ｃ４Ｈ（ＯＨ）４、（ＮＨ２）４Ｃ４（ＯＨ）５、（ＮＨ２）５Ｃ４Ｈ３ＯＨ、（ＮＨ２）５Ｃ４Ｈ２（ＯＨ）２、（ＮＨ２）５Ｃ４Ｈ（ＯＨ）３、（ＮＨ２）５Ｃ４（ＯＨ）４、（ＮＨ２）６Ｃ４Ｈ２ＯＨ、（ＮＨ２）６Ｃ４Ｈ（ＯＨ）２、（ＮＨ２）６Ｃ４（ＯＨ）３、（ＮＨ２）７Ｃ４ＨＯＨ、（ＮＨ２）７Ｃ４（ＯＨ）２、（ＮＨ２）８Ｃ４ＯＨが挙げられる。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、また、以上に挙げたもののケトン型及びジケトン型酸化体、エステル型酸化体であってもよい。さらに、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が環式化合物である場合の例として、ピロールＣ４Ｈ４ＮＨ、フランＣ４Ｈ４Ｏ、イミダゾールＣ３Ｈ３ＮＮＨ、ピラゾールＣ３Ｈ３ＮＮＨ、ピラゾリンＣ３Ｈ５ＮＮＨ、ピラゾリジンＣ３Ｈ６ＮＨＮＨ、オキサゾールＣ３Ｈ３ＯＮ、イソオキサゾールＣ３Ｈ３ＯＮ、ピラジンＣ４Ｈ４Ｎ２、ピリミジンＣ４Ｈ４Ｎ２、トリアジンＣ３Ｈ３Ｎ３およびこれらのアルコール型酸化体が挙げられる。
【００３２】
Ｂは２価のカチオンである。Ｂは、例えば、遷移金属または第１３族元素から第１５族元素の２価のカチオンである。さらに具体的には、Ｂの例として、Ｐｂ２＋、Ｇｅ２＋、Ｓｎ２＋が挙げられる。一例として、Ｂは、Ｐｂ２＋、Ｓｎ２＋またはこれらの混合であってもよい。ＢがＰｂ２＋、Ｓｎ２＋、およびＰｂ２＋とＳｎ２＋との混合のいずれかである場合、Ｐｂ２＋およびＳｎ２＋の少なくとも一方の一部は他の元素に置換されていてもよい。置換元素としては、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｎｉ等が挙げられる。
【００３３】
Ｘはハロゲンアニオンなどの１価のアニオンである。Ｘは、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉのいずれかのアニオンまたはこれらのうち２以上のアニオンの混合でもよい。
【００３４】
Ａ、Ｍ、Ｘのそれぞれのサイトは、複数種類のイオンによって占有されていてもよい。ペロブスカイト構造を有する化合物の具体例としては、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３、ＣＨ３ＣＨ２ＮＨ３ＰｂＩ３、ＮＨ２ＣＨＮＨ２ＰｂＩ３、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＢｒ３、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＣｌ３、ＣｓＰｂＩ３、ＣｓＰｂＢｒ３が挙げられる。
【００３５】
［封止体３の第１部分３１］
第１部分３１は、例えば、基板１と間隔を空けて対向するように配置された板状部材である。
【００３６】
太陽電池モジュール１００が、基板１側から入射する光を吸収して発電を行う場合は、板状部材は、ガラス基板程度に水を通さない性質を有していればよく、光透過性を有していなくてもよい。板状部材として、例えば、ステンレス鋼板などの金属基板、ガラス基板、セラミックス板などの絶縁基板が挙げられる。
【００３７】
太陽電池モジュール１００が、基板１と反対側から入射する光を吸収して発電を行う場合は、板状部材は、光透過性と、ガラス基板と同程度に水を通さない性質とを有する。板状部材は、例えば、波長４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の太陽光に対する透過性を有してもよい。また、板状部材として、ガラス基板、プラスチック基板等の透明基板が挙げられる。
【００３８】
［封止体３の第２部分３２］
第２部分３２は、例えば、基板１と第１部分３１との間に位置するシール部材である。
【００３９】
シール部材の上端および下端の一方は、基板１の周縁部と接し、他方は、第１部分３１である板状部材の周縁部に接していてもよい。これによって、基板１と、板状部材およびシール部材を含む封止体３とで、外部から封止された空間４を太陽電池モジュール１００内に形成することができる。
【００４０】
シール部材は、例えば、ガスを通さない性質であるガスバリア性を有する。また、シール部材は、例えば、基板１および第１部分３１の両方に対して高い接着性を有する。シール部材の材料として、ポリイソブチレン、イソブチレンとイソプレンの共重合体等の樹脂材料が挙げられる。
【００４１】
シール部材は、積層構造を有していてもよい。シール部材は、例えば、第１樹脂層と、第１樹脂層の内側に配置された、第１樹脂層よりもガスバリア性の高い第２樹脂層とを含む２層構造を有していてもよい。これにより、シール部材のガスバリア性をさらに高めることが可能である。第１樹脂層の材料として、例えば、ポリイソブチレン、イソブチレンとイソプレンの共重合体等の接着性の高い材料が挙げられる。第２樹脂層の材料として、例えば、第１樹脂層の材料よりも接着性に劣るがガスバリア性に優れる樹脂材料を用いてもよい。このような樹脂材料として、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロフルオロエチレン、塩素化天然ゴム等が挙げられる。
【００４２】
［第１材料５］
第１材料５は、組成式（Ｑ１Ｑ２Ｑ３−Ｎ−Ｈ）Ｙで表されるアミン誘導体ハロゲン化水素酸塩である。Ｙはハロゲンである。Ｙは、例えば、ヨウ素、臭素または塩素であってもよい。官能基Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３は、主として、炭素、水素、窒素および酸素のうちの１つまたは２以上の元素から構成されている。Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３が炭素原子を含む場合、その炭素原子の数は４以下であってもよい。Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３の構造としては、Ｈ、ＣＨ３、Ｃ２Ｈ５、Ｃ３Ｈ７、Ｃ４Ｈ９、ＮＨ２、ＮＨ２ＣＨ２、（ＮＨ２）２ＣＨ、（ＮＨ２）３Ｃ、ＮＨ２Ｃ２Ｈ４、（ＮＨ２）２Ｃ２Ｈ３、（ＮＨ２）３Ｃ２Ｈ２、（ＮＨ２）４Ｃ２Ｈ、（ＮＨ２）５Ｃ２、ＮＨ２Ｃ３Ｈ６、（ＮＨ２）２Ｃ３Ｈ５、（ＮＨ２）３Ｃ３Ｈ４、（ＮＨ２）４Ｃ３Ｈ３、（ＮＨ２）５Ｃ３Ｈ２、（ＮＨ２）６Ｃ３Ｈ等が挙げられる。あるいは、これらの構造異性体があってもよい。さらに、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３が酸素によるアルコール酸化体である場合の例として、ＣＨ２ＯＨ、Ｃ２Ｈ４ＯＨ、Ｃ３Ｈ６ＯＨ、Ｃ４Ｈ８ＯＨ、ＮＨ２ＯＨ、ＮＨ２ＣＨＯＨ、ＮＨＯＨＣＨ２、（ＮＨ２）２ＣＯＨ、ＮＨＯＨＮＨ２ＣＨ、ＮＨＯＨＮＨ２ＣＯＨ、（ＮＨ２）３Ｃ、ＮＨＯＨ（ＮＨ２）２Ｃ、（ＮＨ２）３Ｃ、ＮＨ２Ｃ２Ｈ３ＯＨ、ＮＨ２Ｃ２Ｈ２（ＯＨ）２、ＮＨ２Ｃ２Ｈ（ＯＨ）３、ＮＨ２Ｃ２（ＯＨ）４、（ＮＨ２）２Ｃ２Ｈ２ＯＨ、（ＮＨ２）２Ｃ２Ｈ（ＯＨ）２、（ＮＨ２）２Ｃ２（ＯＨ）３、（ＮＨ２）３Ｃ２ＨＯＨ、（ＮＨ２）３Ｃ２（ＯＨ）２、（ＮＨ２）４Ｃ２ＯＨ、ＮＨ２Ｃ３Ｈ５ＯＨ、ＮＨ２Ｃ３Ｈ４（ＯＨ）２、ＮＨ２Ｃ３Ｈ３（ＯＨ）３、ＮＨ２Ｃ３Ｈ２（ＯＨ）４、ＮＨ２Ｃ３Ｈ（ＯＨ）５、ＮＨ２Ｃ３（ＯＨ）６、（ＮＨ２）２Ｃ３Ｈ４ＯＨ、（ＮＨ２）２Ｃ３Ｈ３（ＯＨ）２、（ＮＨ２）２Ｃ３Ｈ２（ＯＨ）３、（ＮＨ２）２Ｃ３Ｈ（ＯＨ）４、（ＮＨ２）２Ｃ３（ＯＨ）５、（ＮＨ２）３Ｃ３Ｈ３ＯＨ、（ＮＨ２）３Ｃ３Ｈ２（ＯＨ）２、（ＮＨ２）３Ｃ３Ｈ（ＯＨ）３、（ＮＨ２）３Ｃ３（ＯＨ）４、（ＮＨ２）４Ｃ３Ｈ２ＯＨ、（ＮＨ２）４Ｃ３Ｈ（ＯＨ）２、（ＮＨ２）４Ｃ３（ＯＨ）３、（ＮＨ２）５Ｃ３ＨＯＨ、（ＮＨ２）５Ｃ３（ＯＨ）２、（ＮＨ２）６Ｃ３ＯＨ、ＮＨ２Ｃ４Ｈ７ＯＨ、ＮＨ２Ｃ４Ｈ６（ＯＨ）２、ＮＨ２Ｃ４Ｈ５（ＯＨ）３、ＮＨ２Ｃ４Ｈ４（ＯＨ）４、ＮＨ２Ｃ４Ｈ３（ＯＨ）５、ＮＨ２Ｃ４Ｈ２（ＯＨ）６、ＮＨ２Ｃ４Ｈ（ＯＨ）７、ＮＨ２Ｃ４（ＯＨ）８、（ＮＨ２）２Ｃ４Ｈ６ＯＨ、（ＮＨ２）２Ｃ４Ｈ５（ＯＨ）２、（ＮＨ２）２Ｃ４Ｈ４（ＯＨ）３、（ＮＨ２）２Ｃ４Ｈ３（ＯＨ）４、（ＮＨ２）２Ｃ４Ｈ２（ＯＨ）５、（ＮＨ２）２Ｃ４Ｈ（ＯＨ）６、（ＮＨ２）２Ｃ４（ＯＨ）７、（ＮＨ２）３Ｃ４Ｈ５ＯＨ、（ＮＨ２）３Ｃ４Ｈ４（ＯＨ）２、（ＮＨ２）３Ｃ４Ｈ３（ＯＨ）３、（ＮＨ２）３Ｃ４Ｈ２（ＯＨ）４、（ＮＨ２）３Ｃ４Ｈ（ＯＨ）５、（ＮＨ２）３Ｃ４（ＯＨ）６、（ＮＨ２）４Ｃ４Ｈ４ＯＨ、（ＮＨ２）４Ｃ４Ｈ３（ＯＨ）２、（ＮＨ２）４Ｃ４Ｈ２（ＯＨ）３、（ＮＨ２）４Ｃ４Ｈ（ＯＨ）４、（ＮＨ２）４Ｃ４（ＯＨ）５、（ＮＨ２）５Ｃ４Ｈ３ＯＨ、（ＮＨ２）５Ｃ４Ｈ２（ＯＨ）２、（ＮＨ２）５Ｃ４Ｈ（ＯＨ）３、（ＮＨ２）５Ｃ４（ＯＨ）４、（ＮＨ２）６Ｃ４Ｈ２ＯＨ、（ＮＨ２）６Ｃ４Ｈ（ＯＨ）２、（ＮＨ２）６Ｃ４（ＯＨ）３、（ＮＨ２）７Ｃ４ＨＯＨ、（ＮＨ２）７Ｃ４（ＯＨ）２、（ＮＨ２）８Ｃ４ＯＨ等が挙げられる。また、第１材料５は、以上に挙げたもののケトン型酸化体、エステル型酸化体等であってもよい。さらに、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３が環式化合物である場合の例として、ピロールＣ４Ｈ４ＮＨ、フランＣ４Ｈ４Ｏ、イミダゾールＣ３Ｈ３ＮＮＨ、ピラゾールＣ３Ｈ３ＮＮＨ、ピラゾリンＣ３Ｈ５ＮＮＨ、ピラゾリジンＣ３Ｈ６ＮＨＮＨ、オキサゾールＣ３Ｈ３ＯＮ、イソオキサゾールＣ３Ｈ３ＯＮ、ピラジンＣ４Ｈ４Ｎ２、ピリミジンＣ４Ｈ４Ｎ２、トリアジンＣ３Ｈ３Ｎ３およびこれらのアルコール型酸化体が挙げられる。
【００４３】
第１材料５は、上記に例示したようなアミン誘導体を少なくとも１つ含んでいればよく、２種類以上のアミン誘導体ハロゲン化水素酸塩を含んでいてもよい。第１材料５は、例えば、ペロブスカイト型化合物ＡＭＸ３の分解によって生じるアミン誘導体ＡＸを含んでいてもよい。
【００４４】
［素子部２］
素子部２は、ユニットセルであるペロブスカイト太陽電池を有していればよく、その構成は特に限定しない。以下、素子部２の構成の一例を説明する。
【００４５】
図２は、本実施形態における素子部２の一例を示す模式的な断面図である。
【００４６】
素子部２は、基板１に支持されており、直列に接続された複数のユニットセル２０を含む。図２では、分かりやすさのため、ユニットセル２０の１つを破線で示している。ここでは、３つのユニットセル２０を示しているが、ユニットセル２０の個数は特に限定されない。
【００４７】
素子部２は、基板１上に順次積層された第１電極膜１２、第１半導体膜１３、第２半導体膜１４、第３半導体膜１５および第２電極膜１６を含む。第１半導体膜１３、第２半導体膜１４と第３半導体膜１５とは、光起電力を発生する接合を形成している。
【００４８】
この例では、基板１が光透過性を有し、基板１側から素子部２に入射する光を吸収して発電させる。この場合、例えば、第１半導体膜１３から各ユニットセル２０の電子輸送層２３が形成され、第２半導体膜１４から各ユニットセル２０の光吸収層２４が形成され、第３半導体膜１５から各ユニットセル２０のホール輸送層２５が形成されうる。具体的には、第１電極膜１２および第１半導体膜１３は、それぞれ、第１分割溝１７によって複数の第１電極２２および複数の電子輸送層２３に分割されている。第２半導体膜１４および第３半導体膜１５は、それぞれ、第２分割溝１８によって複数の光吸収層２４および複数のホール輸送層２５に分割されている。第２電極膜１６は、第３分割溝１９によって複数の第２電極２６に分割されている。なお、第３分割溝１９は、第２半導体膜１４および第３半導体膜１５にも形成されていてもよい。第１分割溝１７、第２分割溝１８、第３分割溝１９は、例えばストライプ状に延びていてもよい。これらの溝は、互いに略平行に形成されていてもよい。
【００４９】
複数のユニットセル２０のそれぞれは、図２に破線で示すように、基板１上に、第１電極２２、電子輸送層２３、光吸収層２４、ホール輸送層２５および第２電極２６がこの順で積層された構造を有する。基板１の法線方向から見て、第１電極２２および電子輸送層２３と重なるように第２分割溝１８が配置されている。第２分割溝１８内には、隣接するユニットセルの第２電極２６が配置されている。第１電極２２は、第２分割溝１８内において、電子輸送層２３を介して、隣接するユニットセル２０の第２電極２６と電気的に接続されている。すなわち、第２分割溝１８は、ユニットセル接続用溝として機能する。
【００５０】
このように、各ユニットセル２０は、接合を形成する電子輸送層２３、光吸収層２４およびホール輸送層２５と、出力端子である第１電極２２および第２電極２６とを有する独立した太陽電池である。あるユニットセル２０の第１電極２２は、両側に隣接するユニットセル２０のうちの一方のユニットセル２０の第２電極２６と電気的に接続され、そのユニットセル２０の第２電極２６は、隣接するユニットセル２０のうちの他方のユニットセル２０の第１電極２２と電気的に接続されている。このようにして、複数のユニットセル２０は直列に接続されている。
【００５１】
また、素子部２は、電力を取り出すための一対の電力線６に接続されている。一対の電力線６の一方は、複数のユニットセル２０からなる接続体の一方の端部に位置するユニットセル２０の第１電極２２に、例えば第２電極膜１６を介して電気的に接続されている。他方の電力線６は、上記接続体の他方の端部に位置するユニットセル２０の第２電極２６に電気的に接続されている。これらの電力線６は、封止体によって封止された空間４の内部から外部に延びている。
【００５２】
第１電極２２は、導電性および光透過性を有する。第１電極２２の材料として、フッ素ドープ酸化錫、インジウム錫酸化物等の透明導電材料が挙げられる。第１電極２２のシート抵抗は、例えば４０Ω／□以下であってもよく、１０Ω／□以下であってもよい。また、基板１としてガラス基板を用いる場合、基板１と第１電極２２との積層体の光線透過率は、波長４５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の範囲において８５％以上であってもよい。
【００５３】
第１電極２２のヘイズ率を高くすることで、太陽電池性能をさらに高めることが可能である。電子輸送層２３の厚さにもよるが、第１電極２２のヘイズ率は１０％程度（例えば８％以上１５％以下）であってもよい。これにより、太陽電池性能を確保しつつ、電子輸送層２３で第１電極２２の凹凸をより確実に覆うことができる。
【００５４】
第２電極２６は、導電性を有する。第２電極２６は光透過性を有しなくてもよい。第２電極２６の材料として、第１電極２２と同様の透明導電材料の他に、Ａｕ、Ｃ、Ａｌ等の導電材料を用いてもよい。
【００５５】
電子輸送層２３、光吸収層２４およびホール輸送層２５の材料は特に限定しない。電子輸送層２３の材料として、例えばアナターゼ型酸化チタン、酸化錫などが挙げられる。光吸収層２４の材料として、上述したペロブスカイト型化合物を含む光吸収材料が挙げられる。ホール輸送層２５の材料として、例えば２，２’，７，７’−ｔｅｔｒａｋｉｓ（Ｎ，Ｎ’−ｄｉ−ｐ−ｍｅｔｈｏｘｙｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ）−９−９’−ｓｐｉｒｏｂｉｆｌｕｏｒｅｎｅ（Ｓｐｉｒｏ−ＯＭｅＴＡＤ）などが挙げられる。
【００５６】
第１分割溝１７は、第１電極膜１２および第１半導体膜１３の一部を除去することによって形成されている。第１分割溝１７は、第１電極膜１２および第１半導体膜１３が吸収する波長の光を用いたスクライブによって形成され得る。例えば、ＹＡＧレーザ（波長１６５ｎｍ）を第１電極膜１２および第１半導体膜１３に照射することで、第１分割溝１７を形成してもよい。第１分割溝１７の幅は、例えば２０μｍ以上１５０μｍ以下であってもよい。
【００５７】
第２分割溝１８は、第２半導体膜１４および第３半導体膜１５の一部を除去することによって形成されている。第２分割溝１８の底面において、第１半導体膜１３が露出している。第２分割溝１８内では、第１半導体膜１３と第２電極膜１６とが直接接触し、電気的に接続される。第２分割溝１８を形成する方法としては、レーザー光を集光して照射するレーザースクライブ、硬化処理をした金属刃で削り取るメカニカルスクライブ等がある。一例として、より長い波長の光を吸収する第２半導体膜１４および第３半導体膜１５の除去をメカニカルスクライブで行い、その後の第１半導体膜１３への不純物添加処理等をレーザースクライブで行ってもよい。第２分割溝１８の幅は、例えば１５０μｍ以上３００μｍ以下である。
【００５８】
第３分割溝１９は、第２半導体膜１４、第３半導体膜１５および第２電極膜１６の一部を除去することによって形成されていてもよい。なお、第３分割溝１９は、第２電極膜１６を分割していればよく、第２半導体膜１４、第３半導体膜１５またはその両方は第３分割溝１９によって分割されていなくてもよい。第３分割溝１９は、第１分割溝または第２分割溝と同様の手法によって形成することができる。第３分割溝１９の幅は、例えば３０μｍ以上５０μｍ以下である。
【００５９】
なお、第２電極２６に導電性および光透過性を有する材料を用いることで、素子部２を、第２電極２６側から入射した光で発電を行うように構成してもよい。この場合、第１半導体膜１３から各ユニットセル２０のホール輸送層が形成され、第２半導体膜１４から各ユニットセル２０の光吸収層が形成され、第３半導体膜１５から各ユニットセル２０の電子輸送層が形成されてもよい。
【００６０】
素子部２は、例えば次のようにして製造され得る。
【００６１】
まず、基板１上に、第１電極膜１２および第１半導体膜１３をこの順で形成する。この後、レーザースクライブによる処理により、第１電極膜１２および第１半導体膜１３に第１分割溝１７を形成することで、第１電極膜１２および第１半導体膜１３を短冊状に切断する。続いて、第１半導体膜１３上に、第２半導体膜１４および第３半導体膜１５をこの順で形成する。この後、メカニカルスクライブにより、第２半導体膜１４および第３半導体膜１５に第２分割溝１８を形成する。次いで、第３半導体膜１５上に第２電極膜１６を形成する。続いて、第２半導体膜１４、第３半導体膜１５および第２電極膜１６に第３分割溝１９を形成する。この後、第２電極膜１６に電力線６を接着する。このようにして、素子部２が形成される。
【００６２】
［太陽電池モジュールの変形例］
図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ、本実施形態の第１の変形例および第２の変形例に係る太陽電池モジュール２００、３００を例示する模式的な断面図である。
【００６３】
太陽電池モジュール２００、３００は、素子部２で生成された電力を外部に取り出すための一対の電力線６を備えている点で、図１に示す太陽電池モジュール１００と異なる。図３Ａおよび図３Ｂでは、一対の電力線６のうちの一方のみが示されている。一方の電力線６は、素子部２における直列に接続された複数のユニットセルのうち一方の端部に位置するユニットセルの正極に接続されている。他方の電力線６は、直列に接続された複数のユニットセルのうち他方の端部に位置するユニットセルの負極に接続されている。
【００６４】
各電力線６は、封止された空間４内から太陽電池モジュール２００、３００の外部まで延びている。図３Ａに示すように、電力線６は、第２部分（例えばシール部材）３２を突き抜けて外部に延びていてもよい。あるいは、図３Ｂに示すように、電力線６は、第１部分（例えば板状部材）３１に設けられた開口部を通って外部に延びていてもよい。この場合、封止された空間４の気密性を保つために、開口部の周辺部を樹脂などで封止してもよい。例えば、板状部材の外側に、開口部を覆うように端子ボックスを接着し、樹脂でポッティングしてもよい。
【００６５】
電力線６は、導電性を有する。電力線６の材料として、Ｃｕ、Ａｌ等の金属材料が挙げられる。
【００６６】
図３Ｃは、本実施形態の第３の変形例に係る太陽電池モジュール４００を例示する模式的な断面図である。
【００６７】
太陽電池モジュール４００は、封止体７が、素子部２のみでなく、素子部２を支持する基板１も封止する点で、太陽電池モジュール１００と異なる。太陽電池モジュール４００では、封止体７で形成された、封止された空間４内に、基板１、素子部２および第１材料５が位置する。
【００６８】
このような封止体７は、例えば、間隔を空けて互いに対向するように配置された第１の板状部材７１および第２の板状部材７３と、シール部材７２とを含んでもよい。シール部材７２は、第１の板状部材７１および第２の板状部材７３の間に、封止された空間４を包囲するように配置されている。シール部材７２の上端および下端の一方は、第１の板状部材７１の周縁部と接し、他方は、第２の板状部材７３の周縁部とを接していてもよい。
【００６９】
＜実施例１および比較例１＞
実施例１および比較例１の太陽電池モジュールを作製し、太陽電池モジュールの動作時間と出力特性との関係を調べた。
【００７０】
［実施例１］
まず、実施例１の太陽電池の構成および作製方法を説明する。
【００７１】
実施例１の太陽電池モジュールは、図３Ａに示した太陽電池モジュール２００と実質的に同じ構造を有する。また、素子部２は、図２を参照しながら説明した構造を有する。実施例１の太陽電池モジュールにおける各構成要素の材料および厚さを以下に示す。
基板１：ガラス基板、２００×２００ｍｍ、厚さ：１ｍｍ
第１電極２２：フッ素ドープＳｎＯ２層（表面抵抗：８Ω／□）、厚さ：８００ｎｍ
電子輸送層２３：アナターゼ型ＴｉＯ２、厚さ：１０ｎｍ
光吸収層２４：ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３、厚さ：５００ｎｍ
ホール輸送層２５：Ｓｐｉｒｏ−ＯＭｅＴＡＤ、厚さ：５００ｎｍ
第２電極２６：Ａｕ、厚さ：２００ｎｍ
封止体３の第１部分３１：ガラス基板
封止体３の第２部分３２：ブチルゴム（イソプレン・イソブテン共重合体、平均分子量約１００００）
電力線６：Ａｌ、厚さ２００μｍ、幅３ｍｍ
【００７２】
実施例１の太陽電池の作製方法は以下の通りである。
【００７３】
まず、基板１であるガラス基板の表面に、第１電極膜１２としてフッ素ドープ酸化錫膜、および、第１半導体膜１３としてＴｉＯ２膜をスパッタリング法で形成した。次いで、レーザースクライブ（波長：１６μｍ）により、第１電極膜１２および第１半導体膜１３に、幅５０μｍの第１分割溝１７を形成した。
【００７４】
次に、ペロブスカイト型化合物であるＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３の原材料となるメチルアンモニウムヨウ化水素酸塩ＣＨ３ＮＨ３Ｉとヨウ化鉛ＰｂＩ２とをそれぞれ０．０７モル秤量し、ジメチルスルホキシド（以下、ＤＭＳＯと記す）１００ｍＬに溶解させることで、第１塗布液を作製した。得られた第１塗布液を１０ｍＬ、スピンコート法（２０００ｒｐｍ、２分間）で、第１半導体膜１３であるＴｉＯ２膜の上面に付与した。次いで、トルエンに浸漬し、１２０℃で６０分間加熱することによって、第２半導体膜１４として、厚さが５００ｎｍのＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３膜を形成した。
【００７５】
さらに、０．０６ｍｏｌ／Ｌ−Ｓｐｉｒｏ−ＯＭｅＴＡＤのクロロベンゼン溶液８２ｍＬに、１．８ｍｏｌ／Ｌリチウムビストリフルオロメタンスルホニルイミド（以下、ＬｉＴＦＳＩと記す）のアセトニトリル溶液０．４ｍＬ、１．６ｍｏｌ／Ｌ−ＣｏＰＦ６のアセトニトリル溶液０．４ｍＬ、ｔｅｒｔ−ブチルピリジン２．５ｍＬを加えて、第２塗布液を作製した。第２塗布液を５ｍＬ、スピンコート（１５００ｒｐｍ、３０秒）で、第２半導体膜１４の上面に付与した。これにより、第３半導体膜１５として、厚さが５００ｎｍのＳｐｉｒｏ−ＯＭｅＴＡＤを主成分とする膜を形成した。
【００７６】
続いて、メカニカルスクライブにより、第２半導体膜１４および第３半導体膜１５に、幅２００μｍの第２分割溝１８を形成した。
【００７７】
次に、第２電極膜１６として、真空蒸着法により厚さ２００ｎｍのＡｕ膜を形成した。
【００７８】
この後、メカニカルスクライブにより、第２半導体膜１４、第３半導体膜１５および第２電極膜１６に、幅５０μｍの第３分割溝１９を形成し、素子部２を得た。
【００７９】
なお、ここでは、基板１であるガラス基板（２００×２００ｍｍ）上に、１７５×１７５ｍｍのサイズの素子部２を形成した。素子部２は、ガラス基板の周縁部（幅：１２．５ｍｍ）の内側に形成した。また、素子部２は、直列に接続された３５個のユニットセルを有するように各分割溝を形成した。
【００８０】
次いで、素子部２の端部に、アルミニウムからなる電力線６を銀ペーストで接着した。このようにして、基板１上に、実施例１の太陽電池素子を形成した。
【００８１】
続いて、素子部２が形成された基板１と、第１部分３１となる板状部材であるガラス基板とを、約１ｍｍの間隔を空けて対向させた。１ｍｍの間隔を確保した状態で、基板１と板状部材との間隔に、第１材料５としてメチルアンモニウムヨウ化水素酸塩ＣＨ３ＮＨ３Ｉの粉末１００ｍｇを入れた。
【００８２】
次いで、第２部分３２となるシール部材として、基板１と板状部材との間に、素子部２を包囲するように、ホットメルトブチルゴムを注入した。シール部材は、基板１の周縁部と板状部材の周縁部とを接合するように配置した。シール部材の幅は５ｍｍとした。このようにして、基板１、板状部材およびシール部材によって密封された、封止された空間４を形成した。電力線６は、封止された空間４の内部から、シール部材を貫通して外部に取り出した。このようにして、実施例１の太陽電池モジュールを作製した。
【００８３】
［比較例１］
基板１と封止体３の第１部分３１との間に、第１材料５としてメチルアンモニウムヨウ化水素酸塩ＣＨ３ＮＨ３Ｉを配置しなかった点以外は、実施例１と同様の方法で比較例１の太陽電池モジュールを作製した。第１材料５以外の構成要素は、実施例１と同様とした。
【００８４】
［光電変換特性の評価］
実施例１および比較例１の太陽電池モジュールを２個ずつ作製し、これらの光電変換特性の評価を行った。ここでは、太陽電池モジュールを４００日間、室温の大気中に設置し、光強度が１ｋＷ／ｍ２である疑似太陽光照射の条件下で、太陽電池モジュールの出力変化を計測した。
【００８５】
図４は、実施例１および比較例１の太陽電池モジュールの出力維持率を示す図である。図４に示す実施例１および比較例１における出力維持率は、それぞれ、２個の太陽電池モジュールの出力維持率の平均値である。ここで、「出力維持率」は、太陽電池モジュールを作製した直後の出力に対する、所定時間経過後の太陽電池モジュールの出力の割合である。
【００８６】
図４に示す結果から分かるように、封止された空間４に第１材料５が配置されていない比較例１の太陽電池モジュールでは、４００日間経過後に出力が５０％程度まで低下していた。これに対し、第１材料５を封止された空間４に配置した実施例１の太陽電池モジュールでは、４００日間経過後も出力の低下がほとんどみられなかった。これは、素子部２が配置された封止された空間４内に、第１材料５を入れておくことで、太陽電池モジュールを長時間動作または保管することによるペロブスカイト型化合物の分解を抑制できたためと考えられる。
【００８７】
＜実施例２及び比較例２＞
次に、実施例２および比較例２の太陽電池モジュールを作製し、太陽電池モジュールの動作時間と出力特性との関係を調べた。実施例２および比較例２の太陽電池モジュールは、光吸収層２４及びホール輸送層２５の材料が、実施例１および比較例１の太陽電池モジュールとそれぞれ異なる。
【００８８】
実施例２および比較例２の太陽電池モジュールにおいて、吸収層２４の材料は、（Ｃｓ０．０５Ｒｂ０．０２５（ＮＨ２ＣＨＮＨ２）０．７６８（ＣＨ３ＮＨ３）０．１５７）Ｐｂ（Ｉ０．９７５Ｂｒ０．０２５）３の化学式で示されるペロブスカイト型化合物であり、ホール輸送層２５の材料はポリ［ビス（４−フェニル）（２，４，６−トリメチルフェニル）アミン］（以下、ＰＴＡＡと記す。）である。ＰＴＡＡの構造式を図５に示す。
【００８９】
［実施例２］
まず、実施例２の太陽電池の構成および作製方法を説明する。
【００９０】
実施例２の太陽電池モジュールは、図３Ａに示した太陽電池モジュール２００と実質的に同じ構造を有する。また、素子部２は、図２を参照しながら説明した構造を有する。実施例２の太陽電池モジュールにおける各構成要素の材料および厚さを以下に示す。
基板１：ガラス基板、２００×２００ｍｍ、厚さ：１ｍｍ
第１電極２２：フッ素ドープＳｎＯ２層（表面抵抗：８Ω／□）、厚さ：８００ｎｍ
電子輸送層２３：アナターゼ型ＴｉＯ２、厚さ：１０ｎｍ
光吸収層２４：（Ｃｓ０．０５Ｒｂ０．０２５（ＮＨ２ＣＨＮＨ２）０．７６８（ＣＨ３ＮＨ３）０．１５７）Ｐｂ（Ｉ０．９７５Ｂｒ０．０２５）３、厚さ：５００ｎｍ
ホール輸送層２５：ＰＴＡＡ、厚さ：５０ｎｍ
第２電極２６：Ａｕ、厚さ：２００ｎｍ
封止体３の第１部分３１：ガラス基板
封止体３の第２部分３２：ブチルゴム（イソプレン・イソブテン共重合体、平均分子量約１００００）
電力線６：Ａｌ、厚さ２００μｍ、幅３ｍｍ
【００９１】
実施例２の太陽電池の作製方法は以下の通りである。
【００９２】
まず、基板１であるガラス基板の表面に、第１電極膜１２としてフッ素ドープ酸化錫膜、および、第１半導体膜１３としてＴｉＯ２膜をスパッタリング法で形成した。次いで、レーザースクライブ（波長：１６μｍ）により、第１電極膜１２および第１半導体膜１３に、幅５０μｍの第１分割溝１７を形成した。
【００９３】
次に、ペロブスカイト型化合物である（Ｃｓ０．０５Ｒｂ０．０２５（ＮＨ２ＣＨＮＨ２）０．７６８（ＣＨ３ＮＨ３）０．１５７）Ｐｂ（Ｉ０．９７５Ｂｒ０．０２５）３の原材料となるヨウ化セシウムＣｓＩ  ０．００５モル、ヨウ化ルビジウムＲｂＩ  ０．００２５モル、ホルムアミジニウムヨウ化水素酸塩ＮＨ２ＣＨＮＨ２Ｉ  ０．０７６８モル、メチルアンモニウムヨウ化水素酸塩ＣＨ３ＮＨ３Ｉ  ０．０１５７モル、メチルアンモニウム臭化水素酸塩ＣＨ３ＮＨ３Ｂｒ  ０．００２５モルを秤量し、ＤＭＳＯ  １３０ｍＬに溶解させることで、第１塗布液を作製した。得られた第１塗布液を１０ｍＬ、スピンコート法（２０００ｒｐｍ、２分間）で、第１半導体膜１３であるＴｉＯ２膜の上面に付与した。次いで、トルエンに浸漬し、１２０℃で６０分間加熱することによって、第２半導体膜１４として、厚さが５００ｎｍの（Ｃｓ０．０５Ｒｂ０．０２５（ＮＨ２ＣＨＮＨ２）０．７６８（ＣＨ３ＮＨ３）０．１５７）Ｐｂ（Ｉ０．９７５Ｂｒ０．０２５）３膜を形成した。
【００９４】
さらに、ＰＴＡＡ粉１ｇをトルエン溶液１００ｍＬに溶解し、１．８ｍｏｌ／Ｌ  ＬｉＴＦＳＩのアセトニトリル溶液４．８ｍＬ、ｔｅｒｔ−ブチルピリジン０．６ｍＬを加えて、第２塗布液を作製した。第２塗布液を５ｍＬ、スピンコート（１５００ｒｐｍ、３０秒）で、第２半導体膜１４の上面に付与した。これにより、第３半導体膜１５として、厚さが５０ｎｍのＰＴＡＡを主成分とする膜を形成した。
【００９５】
続いて、メカニカルスクライブにより、第２半導体膜１４および第３半導体膜１５に、幅２００μｍの第２分割溝１８を形成した。
【００９６】
次に、第２電極膜１６として、真空蒸着法により厚さ２００ｎｍのＡｕ膜を形成した。
【００９７】
この後、メカニカルスクライブにより、第２半導体膜１４、第３半導体膜１５および第２電極膜１６に、幅５０μｍの第３分割溝１９を形成し、素子部２を得た。
【００９８】
なお、ここでは、基板１であるガラス基板（２００×２００ｍｍ）上に、１７５×１７５ｍｍのサイズの素子部２を形成した。素子部２は、ガラス基板の周縁部（幅：１２．５ｍｍ）の内側に形成した。また、素子部２は、直列に接続された３５個のユニットセルを有するように各分割溝を形成した。
【００９９】
次いで、素子部２の端部に、アルミニウムからなる電力線６を銀ペーストで接着した。このようにして、基板１上に、実施例２の太陽電池素子を形成した。
【０１００】
続いて、素子部２が形成された基板１と、第１部分３１となる板状部材であるガラス基板とを、約１ｍｍの間隔を空けて対向させた。１ｍｍの間隔を確保した状態で、基板１と板状部材との間隔に、第１材料５としてメチルアンモニウムヨウ化水素酸塩ＣＨ３ＮＨ３Ｉの粉末１００ｍｇを入れた。
【０１０１】
次いで、第２部分３２となるシール部材として、基板１と板状部材との間に、素子部２を包囲するように、ホットメルトブチルゴムを注入した。シール部材は、基板１の周縁部と板状部材の周縁部とを接合するように配置した。シール部材の幅は５ｍｍとした。このようにして、基板１、板状部材およびシール部材によって密封された、封止された空間４を形成した。電力線６は、封止された空間４の内部から、シール部材を貫通して外部に取り出した。このようにして、実施例２の太陽電池モジュールを作製した。
【０１０２】
［比較例２］
基板１と封止体３の第１部分３１との間に、第１材料５としてメチルアンモニウムヨウ化水素酸塩ＣＨ３ＮＨ３Ｉを配置しなかった点以外は、実施例２と同様の方法で比較例２の太陽電池モジュールを作製した。第１材料５以外の構成要素は、実施例２と同様とした。
【０１０３】
［光電変換特性の評価］
実施例２および比較例２の太陽電池モジュールを１個ずつ作製し、これらの光電変換特性の評価を行った。ここでは、太陽電池モジュールを２６日間、室温の大気中に設置し、光強度が１ｋＷ／ｍ２である疑似太陽光照射の条件下で、太陽電池モジュールの出力変化を計測した。
【０１０４】
図６は、実施例２および比較例２の太陽電池モジュールの出力維持率を示す図である。
【０１０５】
図６に示す結果から分かるように、封止された空間４に第１材料５が配置されていない比較例２の太陽電池モジュールでは、２６日間経過後に出力が９０％程度まで低下していた。これに対し、第１材料５を封止された空間４に配置した実施例２の太陽電池モジュールでは、２６日間経過後も出力の低下がほとんどみられなかった。これは、素子部２が配置された封止された空間４内に、第１材料５を入れておくことで、太陽電池モジュールを長時間動作または保管することによるペロブスカイト型化合物の分解を抑制できたためと考えられる。
【０１０６】
＜実施例３及び比較例３＞
次に、実施例２及び比較例２に対して、封止空間４にシリコーン樹脂を充填した
実施例３および比較例３の太陽電池モジュールを作製し、太陽電池モジュールの動作時間と出力特性の関係を調べた。実施例３および比較例３の太陽電池モジュールは、封止された空間４内にシリコーン樹脂が充填されている点で、実施例２および比較例２の太陽電池モジュールとそれぞれ異なる。実施例３および比較例３の太陽電池モジュールのそれ以外の構造は、実施例２および比較例２の太陽電池モジュールと同じであるため説明を省略する。
【０１０７】
［実施例３］
以下に、実施例３の太陽電池モジュールの作製方法を説明する。ただし、素子部２の端部に、アルミニウムからなる電力線６を銀ペーストで接着することにより太陽電池素子を形成する工程までは実施例２と同様であるので、説明を省略する。
【０１０８】
封止体３の第１部分３１となる板状部材であるガラス基板の中央に、１８ｃｍ角、厚さ０．５ｍｍの低温架橋型シリコーン樹脂（信越シリコーン株式会社製）のシートを置いた。
【０１０９】
さらに低温架橋型シリコーン樹脂のシート上に第１材料５としてメチルアンモニウムヨウ化水素酸塩ＣＨ３ＮＨ３Ｉの粉末１００ｍｇを撒いた後、素子部２と低温架橋型シリコーン樹脂のシートとが接触するように、低温架橋型シリコーン樹脂のシート上に太陽電池素子を置いた。
【０１１０】
真空ラミネート装置（株式会社エヌ・ピー・シー製  ＬＭ３０×３０）を用いて、板状部材、低温架橋型シリコーン樹脂のシート、および太陽電池素子を真空中で６０℃、１０分間に加熱することによって、低温架橋型シリコーン樹脂を架橋して固定した。
【０１１１】
次いで、封止体３の第２部分３２であるシール部材として、基板１と板状部材との間に、素子部２を包囲するように、ホットメルトブチルゴムを注入した。シール部材は、基板１の周縁部と板状部材の周縁部とを接合するように配置した。シール部材の幅は５ｍｍとした。このようにして、基板１、板状部材およびシール部材によって密封された封止された空間４を形成した。電力線６は、封止された空間４の内部から、シール部材を貫通して外部に取り出した。このようにして、実施例３の太陽電池モジュールを作製した。
【０１１２】
［比較例３］
低温架橋型シリコーン樹脂のシート上に第１材料５としてメチルアンモニウムヨウ化水素酸塩ＣＨ３ＮＨ３Ｉの粉末１００ｍｇを撒かなかった点以外は、実施例３と同様の方法で比較例３の太陽電池モジュールを作製した。第１材料５以外の構成要素は、実施例３と同様とした。
【０１１３】
［光電変換特性の評価］
実施例３および比較例３の太陽電池モジュールを１個ずつ作製し、これらの光電変換特性の評価を行った。ここでは、太陽電池モジュールを２６日間、室温の大気中に設置し、光強度が１ｋＷ／ｍ２である疑似太陽光照射の条件下で、太陽電池モジュールの出力変化を計測した。
【０１１４】
図７は、実施例３および比較例３の太陽電池モジュールの出力維持率を示す図である。
【０１１５】
図７に示す結果から分かるように、封止された空間４に第１材料５が配置されていない比較例３の太陽電池モジュールでは、２６日間経過後に出力が９４％程度まで低下していた。これに対し、第１材料５を封止空間４に配置した実施例３の太陽電池モジュールでは、２６日間経過後も出力の低下がほとんどみられなかった。これは、素子部２が配置された封止された空間４内に、第１材料５を入れておくことで、太陽電池モジュールを長時間動作または保管することによるペロブスカイト型化合物の分解を抑制できたためと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本開示の太陽電池は、屋根上に設置する太陽電池、及びメガソーラーといわれるような大規模な太陽電池に利用できる。また、フォトディテクターとして、あるいはイメージセンシングにも利用できる。
【符号の説明】
【０１１７】
１                基板
２                素子部
３、７            封止体
４                封止された空間
５                第１材料
６                電力線
１２              第１電極膜
１３              第１半導体膜
１４              第２半導体膜
１５              第３半導体膜
１６              第２電極膜
１７              第１分割溝
１８              第２分割溝
１９              第３分割溝
２０              ユニットセル
２２              第１電極
２３              電子輸送層
２４              光吸収層
２５              ホール輸送層
２６              第２電極
３１              第１部分
３２              第２部分
７１              第１の板状部材
７２              シール部材
７３              第２の板状部材
１００、２００、３００、４００            太陽電池モジュール
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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