(57)【要約】      （修正有）【課題】耐久性の高いペロブスカイト太陽電池素子を提供する。【解決手段】太陽電池１１０は、主面を有する基板1と、主面の上に配置された第１の集電極２と、主面の一部、および第１の集電極２の一部を覆う絶縁層６と、第１の集電極２の少なくとも一部、および絶縁層６の一部を覆い、かつ組成式ＡＢＸ3（式中、Ａは１価のカチオンであり、Ｂは２価のカチオンであり、Ｘはハロゲンアニオンである）で示されるペロブスカイト化合物を含む光吸収層４と、光吸収層４および絶縁層６の上に配置され、絶縁層６によって第１の集電極２と絶縁される第２の集電極５と、を備え、主面に垂直な断面において、主面から、絶縁層６のうち第１の集電極２の一部を覆う部分の上面までの高さと、主面から、光吸収層４のうち、第１の集電極２の少なくとも一部を覆い、かつ絶縁層６を覆わない部分の下面までの高さと、の差が２００ｎｍ以下である。【選択図】図１Ｂ
2016219793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面を有する基板と、
前記主面の上に配置された第１の集電極と、
前記主面の一部、および前記第１の集電極の一部を覆う絶縁層と、
前記第１の集電極の少なくとも一部、および前記絶縁層の一部を覆い、かつ組成式ＡＢＸ3（式中、Ａは１価のカチオンであり、Ｂは２価のカチオンであり、Ｘはハロゲンアニオンである）で示されるペロブスカイト化合物を含む光吸収層と、
前記光吸収層および前記絶縁層の上に配置され、前記絶縁層によって前記第１の集電極と絶縁される第２の集電極と、
を備え、
前記主面に垂直な断面において、
前記主面から、前記絶縁層のうち前記第１の集電極の前記一部を覆う部分の上面までの高さと、
前記主面から、前記光吸収層のうち、前記第１の集電極の前記少なくとも一部を覆い、かつ前記絶縁層を覆わない部分の下面までの高さと、の差が２００ｎｍ以下である太陽電池。
【請求項２】
前記第１の集電極と前記光吸収層との間に配置され、かつ半導体を含む電子輸送層をさらに備え、
前記絶縁層が前記電子輸送層の一部を覆う、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記光吸収層内において、前記電子輸送層と接する位置に配置され、かつ多孔質体を含む多孔質層をさらに備える、請求項２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記光吸収層と前記第２の集電極との間に配置された正孔輸送層をさらに備える、請求項１から３のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項５】
前記半導体は、酸化チタンである、請求項２に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記第２の集電極が炭素を含む、請求項１から５のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項７】
前記１価のカチオンは、メチルアンモニウムカチオンおよびホルムアミジニウムカチオンからなる群から選択される少なくとも一種を含む、請求項１から６のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項８】
前記２価のカチオンは、Ｐｂ2+、Ｇｅ2+、およびＳｎ2+からなる群から選択される少なくとも一種を含む、請求項１から７のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項９】
主面を有する基板と、
前記主面の上に配置された第１の集電極と、
前記主面の一部、および前記第１の集電極の一部を覆う絶縁層と、
前記第１の集電極の少なくとも一部、および前記絶縁層の一部を覆い、かつ組成式ＡＢＸ3（式中、Ａは１価のカチオンであり、Ｂは２価のカチオンであり、Ｘはハロゲンアニオンである）で示されるペロブスカイト化合物を含む光吸収層と、
前記光吸収層および前記絶縁層の上に配置され、前記絶縁層によって前記第１の集電極と絶縁される第２の集電極と、
を備え、
前記主面に垂直な断面において、
前記主面から、前記絶縁層のうち前記第１の集電極の前記一部を覆う部分の上面までの高さと、
前記主面から、前記光吸収層のうち、前記第１の集電極の前記少なくとも一部を覆い、かつ前記絶縁層を覆わない部分の下面までの高さと、の差の、前記光吸収層の膜厚に対する比率が、０．６７以下である太陽電池。
【請求項１０】
主面を有する基板と、
前記主面の上に配置された第１の集電極と、
前記主面の一部、および前記第１の集電極の一部を覆う第１の絶縁層と、
前記第１の集電極の少なくとも一部、および前記第１の絶縁層の一部を覆い、かつ組成式ＡＢＸ3（式中、Ａは１価のカチオンであり、Ｂは２価のカチオンであり、Ｘはハロゲンアニオンである）で示されるペロブスカイト化合物を含む第１の光吸収層と、
前記第１の光吸収層および前記第１の絶縁層の上に配置され、前記第１の絶縁層によって前記第１の集電極と絶縁される第２の集電極と、を備え、
前記主面に垂直な断面において、
前記主面から、前記第１の絶縁層のうち前記第１の集電極の前記一部を覆う部分の上面までの高さと、
前記主面から、前記第１の光吸収層のうち、前記第１の集電極の前記少なくとも一部を覆い、かつ前記第１の絶縁層を覆わない部分の下面までの高さと、の差が２００ｎｍ以下である第１の太陽電池と、
前記主面の上に、前記第１の集電極に隣接して配置された第３の集電極と、
前記主面の他の一部、および前記第３の集電極の一部を覆う第２の絶縁層と、
前記第３の集電極の少なくとも一部、および前記第２の絶縁層の一部を覆い、かつ前記ペロブスカイト化合物を含む第２の光吸収層と、
前記第２の光吸収層および前記第２の絶縁層の上に配置され、前記第２の絶縁層によって前記第３の集電極と絶縁される第４の集電極と、を備え、
前記主面に垂直な断面において、
前記主面から、前記第２の絶縁層のうち前記第３の集電極の前記一部を覆う部分の上面までの高さと、
前記主面から、前記第２の光吸収層のうち、前記第３の集電極の前記少なくとも一部を覆い、かつ前記第２の絶縁層を覆わない部分の下面までの高さと、の差が２００ｎｍ以下である第２の太陽電池と、
を備え、
前記第２の集電極が、前記第３の集電極の一部と接している、
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、太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、組成式ＡＢＸ3で示されるペロブスカイト型結晶、およびその類似の構造体を光吸収材料として用いた、ペロブスカイト太陽電池の研究開発が進められている。
【０００３】
非特許文献１には、光吸収層としてＣＨ3ＮＨ3ＰｂＩ3からなるペロブスカイト層を用いたペロブスカイト太陽電池が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｊｅｏｎｇ−Ｈｙｅｏｋ  Ｉｍ、他４名、”  Ｎａｔｕｒｅ  Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”（米国）、２０１４年１１月、第９巻、ｐ．９２７−９３２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のペロブスカイト太陽電池素子では、負極と正極との間にリーク電流が発生し、変換効率が低下してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係る太陽電池は、主面を有する基板と、前記主面の上に配置された第１の集電極と、前記主面の一部、および前記第１の集電極の一部を覆う絶縁層と、前記第１の集電極の少なくとも一部、および前記絶縁層の一部を覆い、かつ組成式ＡＢＸ3（式中、Ａは１価のカチオンであり、Ｂは２価のカチオンであり、Ｘはハロゲンアニオンである）で示されるペロブスカイト化合物を含む光吸収層と、前記光吸収層および前記絶縁層の上に配置され、前記絶縁層によって前記第１の集電極と絶縁される第２の集電極と、を備え、前記主面に垂直な断面において、前記主面から、前記絶縁層のうち前記第１の集電極の前記一部を覆う部分の上面までの高さと、前記主面から、前記光吸収層のうち、前記第１の集電極の前記少なくとも一部を覆い、かつ前記絶縁層を覆わない部分の下面までの高さと、の差が２００ｎｍ以下である。
【０００７】
また、本開示の他の一態様に係る太陽電池は、主面を有する基板と、前記主面の上に配置された第１の集電極と、前記主面の一部、および前記第１の集電極の一部を覆う絶縁層と、前記第１の集電極の少なくとも一部、および前記絶縁層の一部を覆い、かつ組成式ＡＢＸ3（式中、Ａは１価のカチオンであり、Ｂは２価のカチオンであり、Ｘはハロゲンアニオンである）で示されるペロブスカイト化合物を含む光吸収層と、前記光吸収層および前記絶縁層の上に配置され、前記絶縁層によって前記第１の集電極と絶縁される第２の集電極と、を備え、前記主面に垂直な断面において、前記主面から、前記絶縁層のうち前記第１の集電極の前記一部を覆う部分の上面までの高さと、前記主面から、前記光吸収層のうち、前記第１の集電極の前記少なくとも一部を覆い、かつ前記絶縁層を覆わない部分の下面までの高さと、の差の、前記光吸収層の膜厚に対する比率が、０．６７以下である。
【発明の効果】
【０００８】
本開示のある実施形態による太陽電池は、リーク電流の発生を防ぐことにより、変換効率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】本開示の第１の実施の形態に係る太陽電池の断面図。
【図１Ｂ】本開示の第１の実施の形態の変形例に係る太陽電池の断面図。
【図２】比較形態１に係る太陽電池の断面図。
【図３】比較形態２に係る太陽電池の断面図。
【図４】本開示の第２の実施の形態に係る太陽電池の断面図。
【図５】本開示の第３の実施の形態に係る太陽電池の断面図。
【図６】本開示の第４の実施の形態に係る太陽電池の断面図。
【図７】本開示の第５の実施の形態に係る太陽電池モジュールの断面図。
【図８】本開示の実施例１に係る太陽電池の断面図。
【図９】図８に示す太陽電池における基板の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示は、以下の項目に記載の太陽電池および太陽電池モジュールを含む。
【００１１】
[項目１]
主面を有する基板と、
前記主面の上に配置された第１の集電極と、
前記主面の一部、および前記第１の集電極の一部を覆う絶縁層と、
前記第１の集電極の少なくとも一部、および前記絶縁層の一部を覆い、かつ組成式ＡＢＸ3（式中、Ａは１価のカチオンであり、Ｂは２価のカチオンであり、Ｘはハロゲンアニオンである）で示されるペロブスカイト化合物を含む光吸収層と、
前記光吸収層および前記絶縁層の上に配置され、前記絶縁層によって前記第１の集電極と絶縁される第２の集電極と、
を備え、
前記主面に垂直な断面において、
前記主面から、前記絶縁層のうち前記第１の集電極の前記一部を覆う部分の上面までの高さと、
前記主面から、前記光吸収層のうち、前記第１の集電極の前記少なくとも一部を覆い、かつ前記絶縁層を覆わない部分の下面までの高さと、の差が２００ｎｍ以下である太陽電池。
項目１に記載の太陽電池において、前記主面から、前記絶縁層のうち前記第１の集電極の前記一部を覆う部分の上面までの高さと、前記主面から、前記光吸収層のうち、前記第１の集電極の前記少なくとも一部を覆い、かつ前記絶縁層を覆わない部分の下面までの高さと、の差が１６０ｎｍ以下であってもよい。
[項目２]
前記第１の集電極と前記光吸収層との間に配置され、かつ半導体を含む電子輸送層をさらに備え、
前記絶縁層が前記電子輸送層の一部を覆う、項目１に記載の太陽電池。
[項目３]
前記光吸収層内において、前記電子輸送層と接する位置に配置され、かつ多孔質体を含む多孔質層をさらに備える、項目２に記載の太陽電池。
[項目４]
前記光吸収層と前記第２の集電極との間に配置された正孔輸送層をさらに備える、項目１から３のいずれかに記載の太陽電池。
[項目５]
前記半導体は、酸化チタンである、項目２に記載の太陽電池。
[項目６]
前記第２の集電極が炭素を含む、項目１から５のいずれかに記載の太陽電池。
[項目７]
前記１価のカチオンは、メチルアンモニウムカチオンおよびホルムアミジニウムカチオンからなる群から選択される少なくとも一種を含む、項目１から６のいずれかに記載の太陽電池。
[項目８]
前記２価のカチオンは、Ｐｂ2+、Ｇｅ2+、およびＳｎ2+からなる群から選択される少なくとも一種を含む、項目１から７のいずれかに記載の太陽電池。
[項目９]
主面を有する基板と、
前記主面の上に配置された第１の集電極と、
前記主面の一部、および前記第１の集電極の一部を覆う絶縁層と、
前記第１の集電極の少なくとも一部、および前記絶縁層の一部を覆い、かつ組成式ＡＢＸ3（式中、Ａは１価のカチオンであり、Ｂは２価のカチオンであり、Ｘはハロゲンアニオンである）で示されるペロブスカイト化合物を含む光吸収層と、
前記光吸収層および前記絶縁層の上に配置され、前記絶縁層によって前記第１の集電極と絶縁される第２の集電極と、
を備え、
前記主面に垂直な断面において、
前記主面から、前記絶縁層のうち前記第１の集電極の前記一部を覆う部分の上面までの高さと、
前記主面から、前記光吸収層のうち、前記第１の集電極の前記少なくとも一部を覆い、かつ前記絶縁層を覆わない部分の下面までの高さと、の差の、前記光吸収層の膜厚に対する比率が、０．６７以下である太陽電池。
[項目１０]
主面を有する基板と、
前記主面の上に配置された第１の集電極と、
前記主面の一部、および前記第１の集電極の一部を覆う第１の絶縁層と、
前記第１の集電極の少なくとも一部、および前記第１の絶縁層の一部を覆い、かつ組成式ＡＢＸ3（式中、Ａは１価のカチオンであり、Ｂは２価のカチオンであり、Ｘはハロゲンアニオンである）で示されるペロブスカイト化合物を含む第１の光吸収層と、
前記第１の光吸収層および前記第１の絶縁層の上に配置され、前記第１の絶縁層によって前記第１の集電極と絶縁される第２の集電極と、を備え、
前記主面に垂直な断面において、
前記主面から、前記第１の絶縁層のうち前記第１の集電極の前記一部を覆う部分の上面までの高さと、
前記主面から、前記第１の光吸収層のうち、前記第１の集電極の前記少なくとも一部を覆い、かつ前記第１の絶縁層を覆わない部分の下面までの高さと、の差が２００ｎｍ以下である第１の太陽電池と、
前記主面の上に、前記第１の集電極に隣接して配置された第３の集電極と、
前記主面の他の一部、および前記第３の集電極の一部を覆う第２の絶縁層と、
前記第３の集電極の少なくとも一部、および前記第２の絶縁層の一部を覆い、かつ前記ペロブスカイト化合物を含む第２の光吸収層と、
前記第２の光吸収層および前記第２の絶縁層の上に配置され、前記第２の絶縁層によって前記第３の集電極と絶縁される第４の集電極と、を備え、
前記主面に垂直な断面において、
前記主面から、前記第２の絶縁層のうち前記第３の集電極の前記一部を覆う部分の上面までの高さと、
前記主面から、前記第２の光吸収層のうち、前記第３の集電極の前記少なくとも一部を覆い、かつ前記第２の絶縁層を覆わない部分の下面までの高さと、の差が２００ｎｍ以下である第２の太陽電池と、
を備え、
前記第２の集電極が、前記第３の集電極の一部と接している、
太陽電池モジュール。
項目１０に記載の太陽電池モジュールにおいて、前記主面から、前記第１の絶縁層のうち前記第１の集電極の前記一部を覆う部分の上面までの高さと、前記主面から、前記第１の光吸収層のうち、前記第１の集電極の前記少なくとも一部を覆い、かつ前記第１の絶縁層を覆わない部分の下面までの高さと、の差が１６０ｎｍ以下であってもよい。
また、項目１０に記載の太陽電池モジュールにおいて、前記主面から、前記第２の絶縁層のうち前記第３の集電極の前記一部を覆う部分の上面までの高さと、前記主面から、前記第２の光吸収層のうち、前記第３の集電極の前記少なくとも一部を覆い、かつ前記第２の絶縁層を覆わない部分の下面までの高さと、の差が１６０ｎｍ以下であってもよい。
【００１２】
以下、図面を参照しながら本開示による実施の形態を説明する。
【００１３】
（第１の実施の形態）
本実施の形態に係る太陽電池１００は、図１Ａに示すように基板１と、第１の集電極２と、電子輸送層３と、絶縁層６と、光吸収層４と、第２の集電極５と、を備える。
【００１４】
第１の集電極２は、基板１の主面上に配置される。電子輸送層３は、第１の集電極２の上に配置される。電子輸送層３は、半導体を含む。絶縁層６は、基板１の主面の一部、第１の集電極２の一部、および電子輸送層３の一部を覆う。光吸収層４は、電子輸送層３の上、および絶縁層６の一部の上に配置される。光吸収層４は、組成式ＡＢＸ3で示されるペロブスカイト化合物を含む。式中、Ａは１価のカチオンであり、Ｂは２価のカチオンであり、Ｘはハロゲンアニオンである。第２の集電極５は、光吸収層４および絶縁層６の上に配置される。また、第２の集電極５は、光吸収層４および絶縁層６によって第１の集電極２および電子輸送層３と絶縁される。また、基板１の主面に垂直な断面において、基板１の主面から、絶縁層６のうち第１の集電極２の一部を覆う部分の上面までの高さと、基板１の主面から、光吸収層４のうち、第１の集電極２の少なくとも一部を覆い、かつ絶縁層６を覆わない部分の下面までの高さと、の差が２００ｎｍ以下である。言い換えると、基板１の主面に垂直な断面において、基板１の主面から、絶縁層６のうち電子輸送層３の一部の上に配置された部分の上面までの高さと、第１の集電極２および電子輸送層３の膜厚の和との差は、２００ｎｍ以下である。
【００１５】
次に、本実施形態の太陽電池１００の基本的な作用効果を説明する。
【００１６】
太陽電池１００へ光が照射されると、光吸収層４が光を吸収し、励起された電子と、正孔が発生する。この励起された電子は電子輸送層３に移動する。一方、光吸収層４で生じた正孔は第２の集電極５に移動する。電子輸送層３は第１の集電極２に接続されているので、太陽電池１００において、第１の集電極２を負極、第２の集電極５を正極として、電流を取り出すことができる。
【００１７】
太陽電池１００に絶縁層６を設けることにより、第１の集電極２および電子輸送層３と、第２の集電極５とが絶縁される。そのため、電子輸送層３から第２の集電極５への電子の移動が妨げられるので、電子輸送層３と第２の集電極５との界面において電子と正孔の再結合が起こらない。つまり、リーク電流が発生しにくいため、光吸収層４において生じた電子と正孔を高確率に電流として取り出すことができる。
【００１８】
また、基板１の主面に垂直な断面において、基板１の主面から、絶縁層６のうち第１の集電極２の一部を覆う部分の上面までの高さと、基板１の主面から、光吸収層４のうち、第１の集電極２の少なくとも一部を覆い、かつ絶縁層６を覆わない部分の下面までの高さと、の差が２００ｎｍ以下とすることにより、絶縁層６と電子輸送層３との段差が小さくなるので、光吸収層４を平坦に形成することができる。言い換えると、基板１の主面に垂直な断面において、基板１の主面から、絶縁層６のうち電子輸送層３の一部の上に配置された部分の上面までの高さと、第１の集電極２および電子輸送層３の膜厚の和との差を２００ｎｍ以下とすることにより、絶縁層６と電子輸送層３との段差が小さくなるので、光吸収層４を平坦に形成することができる。それにより、光吸収層４に欠損およびピンホールが生じにくくなる。したがって、欠損またはピンホールを介して電子輸送層３と第２の集電極５とが接触することを抑制できるので、第２の集電極５に電子が流れることによるリーク電流を低減できる。
【００１９】
また、光吸収層４の一部は絶縁層６上に存在している。このことにより、絶縁層６と光吸収層４との間隙に第２の集電極５が侵入することを防いでいる。それによって、第２の集電極５と電子輸送層３との接触により、リーク電流が発生することを抑制している。
【００２０】
また、光吸収層４が絶縁層６すべてを被覆してはいない。つまり、絶縁層６は第２の集電極５と一部で接触している。このような構成とすることにより、光吸収層４が絶縁層６よりもはみ出して存在しないので、各太陽電池間の幅を増加させることがない。
【００２１】
光吸収層４の配置による効果の違いについて、比較形態である太陽電池１０１および太陽電池１０２を用いて説明する。
【００２２】
図２および図３は、それぞれ比較形態１である太陽電池１０１および比較形態２である太陽電池１０２の構造を示す模式図である。
【００２３】
図２に示すように、光吸収層４が絶縁層６上に存在せず、光吸収層４と絶縁層６の間に間隙が存在する場合には、間隙に第２の集電極５が侵入する可能性がある。この場合、第２の集電極５と電子輸送層３とが接触するので、リーク電流が発生する要因となる。
【００２４】
図３に示すように、光吸収層４が絶縁層６すべてを被覆していると、光吸収層４が絶縁層６よりもはみ出して存在することになる。これにより、各太陽電池間の幅が増加してしまうので、太陽電池モジュールの小型化の妨げとなる。
【００２５】
したがって、光吸収層４の一部が絶縁層６上に存在するが、光吸収層４が絶縁層６すべてを被覆してはいない構成とすることにより、絶縁層６によるリーク電流低減の効果と、太陽電池１００の小型化を両立させることができる。
【００２６】
電子輸送層３は、第１の集電極２の側面を完全に覆っていてもよい。その場合、第１の集電極２と光吸収層４との接触を防ぐことができるので、光吸収層４で生じた正孔が第１の集電極２に移動し、電子と正孔の再結合が起こることを抑制できる。
【００２７】
本実施形態の太陽電池１００は、例えば以下の方法によって作製することができる。まず、基板１の表面に第１の集電極２を形成する。次に、第１の集電極２の上に電子輸送層３をスパッタ法などによって形成する。電子輸送層３の一部は、図１Ａに示すように、第１の集電極２からはみ出して、基板１上に形成されていてもよい。次に、基板１および電子輸送層３の上に塗布法などによって絶縁層６を形成する。次に、電子輸送層３の上、および絶縁層６の一部の上に、塗布法などによって光吸収層４を形成する。次に、光吸収層４および絶縁層６の上に、第２の集電極５を形成する。以上の工程により、太陽電池１００を得ることができる。
【００２８】
以下、太陽電池１００の各構成について詳細に説明する。
【００２９】
［基板１］
基板１は、太陽電池１００を構成する際に、太陽電池の積層される各層を物理的に膜として保持する役割を果たすものである。基板１は、透光性を有する。基板１としては、例えば、ガラス基板またはプラスチック基板（プラスチックフィルムを含む）などを用いることができる。
【００３０】
［第１の集電極２］
第１の集電極２は、導電性を有する。また、第１の集電極２は、透光性を有する。第１の集電極２は、例えば、可視光および近赤外光を透過する。
【００３１】
第１の集電極２は、透明であり導電性を有する金属酸化物などの材料で形成することができる。透明であり導電性を有する金属酸化物は、例えば、インジウム−錫複合酸化物、アンチモンをドープした酸化錫、フッ素をドープした酸化錫、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、またはインジウムをドープした酸化亜鉛あるいはこれらの複合物である。
【００３２】
また、第１の集電極２は、透明でない材料を用いて、光が透過するパターンを設けて形成することができる。光が透過するパターンとしては、例えば、線状（ストライプ状）、波線状、格子状（メッシュ状）、多数の微細な貫通孔が規則的または不規則に配列されたパンチングメタル状のパターンまたは、これらとはネガ・ポジが反転したパターンが挙げられる。第１の集電極２がこれらのパターンを有すると、電極材料が存在しない部分を光が透過することができる。透明でない電極材料として、例えば、白金、金、銀、銅、アルミニウム、ロジウム、インジウム、チタン、鉄、ニッケル、スズ、亜鉛、またはこれらのいずれかを含む合金を挙げることができる。また、導電性を有する炭素材料を用いることもできる。
【００３３】
第１の集電極２の光の透過率は、例えば５０％以上であり、８０％以上であってもよい。透過すべき光の波長は、光吸収層４の吸収波長に依存する。第１の集電極２の厚さは、例えば、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲内にある。
【００３４】
また、第１の集電極２が光吸収層４からの正孔に対するブロック性を有する場合には、図１Ｂに示すように、太陽電池は電子輸送層３を備えていなくてもよい。図１Ｂは、本実施の形態の変形例に係る太陽電池１１０の断面図である。光吸収層４からの正孔に対するブロック性とは、光吸収層４で発生した電子のみを通過させ、正孔を通過させない性質のことである。このような性質を有する材料とは、光吸収層４の価電子帯下端のエネルギー準位よりも、フェルミ準位が低い材料である。具体的な材料としては、アルミニウムが挙げられる。
【００３５】
［光吸収層４］
光吸収層４は、組成式ＡＢＸ3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。さらに具体的には、Ａの例として、メチルアンモニウムカチオン（ＣＨ3ＮＨ3+）、ホルムアミジニウムカチオン（ＮＨ2ＣＨＮＨ2+）、セシウムカチオン（Ｃｓ+）が挙げられる。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〜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。Ｘはハロゲンアニオンなどの１価のアニオンである。Ａ、Ｂ、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、ＮＨ2ＣＨＮＨ2ＰｂＩ3、ＣＨ3ＮＨ3ＰｂＢｒ3、ＣＨ3ＮＨ3ＰｂＣｌ3、ＣｓＰｂＩ3、ＣｓＰｂＢｒ3が挙げられる。
【００３６】
光吸収層４の厚みは、その光吸収の大きさにもよるが、例としては、１００ｎｍ〜１０００ｎｍである。光吸収層４は、溶液による塗布法、または共蒸着法などを用いて形成することができる。
【００３７】
また、光吸収層４は、電子輸送層３と一部で混在するような形態であってもよい。
【００３８】
［電子輸送層３］
電子輸送層３は、半導体を含む。電子輸送層３は、バンドギャップが３．０ｅＶ以上の半導体であってもよい。バンドギャップが３．０ｅＶ以上の物質で電子輸送層３を形成することにより、可視光および赤外光を光吸収層４まで透過させることができる。半導体の例としては、有機または無機のｎ型半導体が挙げられる。
【００３９】
有機のｎ型半導体としては、イミド化合物、キノン化合物、ならびにフラーレンおよびその誘導体などが挙げられる。また無機半導体としては、例えば金属元素の酸化物、ペロブスカイト酸化物を用いることができる。金属元素の酸化物としては、例えばＣｄ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｈｇ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｖ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｓｒ、Ｇａ、Ｃｒの酸化物を用いることができる。より具体的な例としては、ＴｉＯ2が挙げられる。ペロブスカイト酸化物としては、例えばＳｒＴｉＯ3、ＣａＴｉＯ3を用いることができる。
【００４０】
また、電子輸送層３は、バンドギャップが６ｅＶよりも大きな物質によって形成されてもよい。バンドギャップが６ｅＶよりも大きな物質としては、フッ化リチウムまたはフッ化カルシウムなどのアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属のハロゲン化物、酸化マグネシウムなどのアルカリ金属酸化物、二酸化ケイ素などが挙げられる。この場合、電子輸送層３の電子輸送性を確保するために、電子輸送層３はおおむね１０ｎｍ以下に構成される。
【００４１】
電子輸送層３は、材料を積層して形成したり、交互に連なる形で複層形成されていたりしてもよい。
【００４２】
［絶縁層６］
絶縁層６の材料は、絶縁性の材料であればよい。例えば、樹脂材料、無機酸化物、無機窒化物、高バンドギャップの半導体が挙げられる。具体的な材料としては、樹脂材料としては、ポリスチレン、ポリイミド、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ブタジエンゴムなどの高分子材料およびその誘導体が挙げられる。無機酸化物、無機窒化物としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属または第１３、１４族元素の酸化物または窒化物が挙げられる。これらの材料は、単独で用いてもよいし、混合して用いてもよい。
【００４３】
［第２の集電極５］
第２の集電極５は、光吸収層４からの電子に対するブロック性を有する。光吸収層４からの電子に対するブロック性とは、光吸収層４で発生した正孔のみを通過させ、電子を通過させない性質のことである。このような性質を有する材料とは、光吸収層４の伝導帯上端のエネルギー準位よりも、フェルミ準位が高い材料である。具体的な材料としては、金、またはグラフェンなどのカーボン材料が挙げられる。
【００４４】
（第２の実施の形態）
本実施の形態に係る太陽電池２００は、多孔質層７をさらに備える点で、第１の実施の形態に係る太陽電池１００と異なる。
【００４５】
以下、太陽電池２００について説明する。太陽電池１００について説明したものと同一の機能および構成を有する構成要素は、共通する符号を付して説明を省略する。
【００４６】
本実施の形態に係る太陽電池２００は、図４に示すように基板１と、第１の集電極２と、電子輸送層３と、多孔質層７と、絶縁層２６と、光吸収層２４と、第２の集電極５と、を備える。
【００４７】
光吸収層２４は、電子輸送層３および絶縁層２６の上に配置される。また、第２の集電極５は、絶縁層２６によって第１の集電極２および電子輸送層３と絶縁される。多孔質層７は、光吸収層２４内において、電子輸送層３と接する位置に配置される。絶縁層２６は、基板１の上に少なくとも電子輸送層３の側面および多孔質層７の側面に接して配置される。
【００４８】
基板１の主面に垂直な断面において、基板１の主面から、絶縁層２６のうち第１の集電極２の一部を覆う部分の上面までの高さと、基板１の主面から、光吸収層２４のうち、第１の集電極２の少なくとも一部を覆い、かつ絶縁層２６を覆わない部分の下面までの高さと、の差が２００ｎｍ以下である。言い換えると、基板１の主面に垂直な断面において、基板１の主面から、絶縁層２６のうち電子輸送層３の一部の上に配置された部分の上面までの高さと、第１の集電極２および電子輸送層３の膜厚の和との差は、２００ｎｍ以下である。なお、多孔質層７の膜厚は、太陽電池２００の鉛直方向の断面図において、水平方向にｘ軸、鉛直方向にｙ軸をとったとき、多孔質層７の上面を構成する曲線のｙ座標の平均値と、電子輸送層３の上面の高さとの差である。
【００４９】
次に、本実施形態の太陽電池２００の基本的な作用効果を説明する。
【００５０】
太陽電池２００の動作は、太陽電池１００と同様である。本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００５１】
また、電子輸送層３の上に多孔質層７を設けたことにより、光吸収層２４の材料が多孔質層７の孔に侵入する。つまり、多孔質層７内部の空孔は、光吸収層２４の材料によって充填される。それによって、光吸収層２４の表面積を大きくすることができ、より多くの光を光吸収層２４に吸収させることができる。
【００５２】
また、基板１の主面に垂直な断面において、基板１の主面から、絶縁層２６のうち第１の集電極２の一部を覆う部分の上面までの高さと、基板１の主面から、光吸収層２４のうち、第１の集電極２の少なくとも一部を覆い、かつ絶縁層２６を覆わない部分の下面までの高さと、の差が２００ｎｍ以下とすることにより、光吸収層２４を平坦に形成することができる。言い換えると、基板１の主面に垂直な断面において、基板１の主面から、絶縁層２６のうち電子輸送層３の一部の上に配置された部分の上面までの高さと、第１の集電極２および電子輸送層３の膜厚の和との差を２００ｎｍ以下とすることにより、光吸収層２４を平坦に形成することができる。それにより、光吸収層２４に欠損およびピンホールが生じにくくなる。したがって、欠損またはピンホールを介して電子輸送層３と第２の集電極５が接触することを抑制できるので、第２の集電極５に電子が流れることによるリーク電流を低減できる。
【００５３】
本実施形態の太陽電池２００は、太陽電池１００と同様の方法によって作製することができる。多孔質層７は、電子輸送層３の上に、塗布法などによって形成する。
【００５４】
以下、太陽電池２００の各構成要素について、具体的に説明する。なお、太陽電池１００と共通する要素については、説明を省略する。
【００５５】
［多孔質層７］
多孔質層７は、光吸収層２４を形成する際の土台となる。多孔質層７は、光吸収層２４の光吸収、および光吸収層２４から電子輸送層３への電子移動を阻害しない。
【００５６】
多孔質層７は、多孔質体を含む。多孔質体としては、例えば、絶縁性または半導体性の粒子が連なった多孔質体が挙げられる。絶縁性の粒子としては、酸化アルミニウム、酸化ケイ素などの粒子を用いることができる。半導体粒子としては、無機半導体粒子を用いることができる。無機半導体としては、金属元素の酸化物、ペロブスカイト酸化物、硫化物、金属カルコゲナイドを用いることができる。金属元素の酸化物の例としては、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｈｇ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｖ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｓｒ、Ｇａ、Ｃｒの酸化物が挙げられる。より具体的な金属元素の酸化物の例としては、ＴｉＯ2が挙げられる。ペロブスカイト酸化物の例としては、ＳｒＴｉＯ3、ＣａＴｉＯ3が挙げられる。硫化物の例としては、ＣｄＳ、ＺｎＳ、Ｉｎ2Ｓ3、ＰｂＳ、Ｍｏ2Ｓ、ＷＳ2、Ｓｂ2Ｓ3、Ｂｉ2Ｓ3、ＺｎＣｄＳ2、Ｃｕ2Ｓが挙げられる。金属カルコゲナイドの例としては、ＣｄＳｅ、Ｉｎ2Ｓｅ3、ＷＳｅ2、ＨｇＳ、ＰｂＳｅ、ＣｄＴｅが挙げられる。
【００５７】
多孔質層７の厚さは、０．０１μｍ以上１０μｍ以下であってもよく、０．１μｍ以上１μｍ以下であってもよい。また、多孔質層７の表面粗さは大きくてもよい。具体的には、実効面積／投影面積で与えられる表面粗さ係数が１０以上であってもよく、１００以上であってもよい。なお、投影面積とは、物体を真正面から光で照らしたときに、後ろにできる影の面積である。実効面積とは、物体の実際の表面積のことである。実効面積は、物体の投影面積および厚さから求められる体積と、物体を構成する材料の比表面積およびかさ密度とから計算することができる。
【００５８】
［光吸収層２４］
第１の実施の形態に係る光吸収層４と同様の構成とすることができる。
【００５９】
［絶縁層２６］
第１の実施の形態に係る絶縁層６と同様の構成とすることができる。
【００６０】
（第３の実施の形態）
本実施の形態に係る太陽電池３００は、正孔輸送層８をさらに備える点で、第１の実施の形態に係る太陽電池１００と異なる。また、太陽電池３００は、太陽電池１００と比べて、基板３１、第１の集電極３２および第２の集電極３５の構成が異なる。
【００６１】
以下、太陽電池３００について説明する。太陽電池１００について説明したものと同一の機能および構成を有する構成要素は、共通する符号を付して説明を省略する。
【００６２】
本実施の形態に係る太陽電池３００は、図５に示すように基板３１と、第１の集電極３２と、電子輸送層３と、絶縁層６と、光吸収層４と、正孔輸送層８と、第２の集電極３５と、を備える。
【００６３】
正孔輸送層８は、光吸収層４と第２の集電極３５との間に配置される。
【００６４】
次に、本実施形態の太陽電池３００の基本的な作用効果を説明する。
【００６５】
太陽電池３００へ光が照射されると、光吸収層４が光を吸収し、励起された電子と、正孔が発生する。この励起された電子は電子輸送層３に移動する。一方、光吸収層４で生じた正孔は正孔輸送層８に移動する。電子輸送層３は第１の集電極３２に接続され、正孔輸送層８は第２の集電極３５に接続されているので、太陽電池３００において、第１の集電極３２を負極、第２の集電極３５を正極として、電流を取り出すことができる。
【００６６】
本実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００６７】
また、本実施形態においては、正孔輸送層８を設けている。そのため、第２の集電極３５が光吸収層４からの電子に対するブロック性を有さなくてもよい。したがって、第２の集電極３５の材料選択の幅が広がる。
【００６８】
本実施形態の太陽電池３００は、太陽電池１００と同様の方法によって作製することができる。正孔輸送層８は、光吸収層４の上に、塗布法などによって形成する。
【００６９】
以下、太陽電池３００の各構成要素について、具体的に説明する。
【００７０】
［第１の集電極３２および第２の集電極３５］
本実施形態では正孔輸送層８を用いるため、第２の集電極３５は、光吸収層４からの電子に対するブロック性を有さなくてもよい。すなわち、第２の集電極３５の材料は、光吸収層４とオーミック接触する材料であってもよい。そのため、第２の集電極３５も透光性を有するように形成しうる。
【００７１】
第１の集電極３２および第２の集電極３５の少なくとも一方は、透光性を有し、第１の集電極２と同様に構成される。
【００７２】
第１の集電極３２および第２の集電極３５の一方が透光性を有する場合、第１の集電極３２および第２の集電極３５の他方は、透光性を有さなくともよい。その場合、集電極に、電極材料が存在しない領域を形成する必要はない。
【００７３】
［基板３１］
基板１と同様の構成とすることができる。また、第２の集電極３５が透光性を有している場合には、基板３１を透明でない材料を用いて形成することができる。例えば、金属、セラミックス、または透過性の小さい樹脂材料を用いることができる。
【００７４】
［正孔輸送層８］
正孔輸送層８は、有機物、または無機半導体などによって構成される。正孔輸送層８は、これらの構成材料を積層して形成したり、交互に連なる形で複層形成したりしてもよい。
【００７５】
有機物としては、３級アミンを骨格内に含む、フェニルアミン、トリフェニルアミン誘導体および、チオフェン構造を含むＰＥＤＯＴ化合物、などが挙げられる。分子量は、特に限定されないが、高分子体であってもよい。有機物で正孔輸送層８を形成する場合、膜厚は、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であってもよく、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であってもよい。膜厚がこの範囲内であれば、低抵抗を維持しながら、十分な正孔輸送性を発現させることができる。
【００７６】
無機半導体としては、ＣｕＯ、Ｃｕ2Ｏ、ＣｕＳＣＮ、酸化モリブデンまたは酸化ニッケルなどのｐ型の半導体を用いることができる。無機半導体で正孔輸送層８を形成する場合、膜厚は、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であってもよく、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であってもよい。膜厚がこの範囲内であれば、低抵抗を維持しながら、十分な正孔輸送性を発現させることができる。
【００７７】
正孔輸送層８の形成方法は、塗布法または印刷法を採用することができる。塗布法としては、例えば、ドクターブレード法、バーコート法、スプレー法、ディップコーティング法、スピンコート法が挙げられる。印刷法としては、スクリーン印刷法が挙げられる。また、必要に応じて、混合物の膜を加圧、もしくは焼成するなどしてもよい。正孔輸送層８の材料が有機の低分子体または無機半導体である場合には、真空蒸着法などによって作製することも可能である。
【００７８】
正孔輸送層８は、支持電解質および溶媒を含んでいてもよい。
【００７９】
支持電解質としては、アンモニウム塩、アルカリ金属塩などが挙げられる。アンモニウム塩としては、例えば過塩素酸テトラブチルアンモニウム、六フッ化リン酸テトラエチルアンモニウム、イミダゾリウム塩、およびピリジニウム塩が挙げられる。アルカリ金属塩としては、過塩素酸リチウムおよび四フッ化ホウ素カリウムなどが挙げられる。
【００８０】
正孔輸送層８に含まれる溶媒は、イオン伝導性に優れるものであってもよい。正孔輸送層８に含まれる溶媒としては、水系溶媒および有機溶媒のいずれも使用できる。正孔輸送層８に含まれる溶媒が有機溶媒であると、溶質をより安定化することができる。有機溶媒の例としては、カーボネート化合物、エステル化合物、エーテル化合物、複素環化合物、ニトリル化合物、非プロトン性極性化合物が挙げられる。
【００８１】
カーボネート化合物の例としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートが挙げられる。エステル化合物の例としては、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、γ−ブチロラクトンが挙げられる。エーテル化合物の例としては、ジエチルエーテル、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジオキソラン、テトラヒドロフラン、２−メチル−テトラヒドロフランが挙げられる。複素環化合物の例としては、３−メチル−２−オキサゾリジノン、２−メチルピロリドンが挙げられる。ニトリル化合物の例としては、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリルが挙げられる。非プロトン性極性化合物の例としては、スルフォラン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドが挙げられる。
【００８２】
これらの溶媒はそれぞれ単独で用いることもでき、また、２種類以上を混合して用いることもできる。正孔輸送層８に含まれる溶媒が、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネ−ト化合物、γ―ブチロラクトン、３−メチル−２−オキサゾリジノン、２−メチルピロリドン等の複素環化合物、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、３−メトキシプロピオニトリル、または吉草酸ニトリル等のニトリル化合物であってもよい。
【００８３】
また、溶媒としてイオン液体を、単独で、または他種の溶媒に混合して用いてもよい。イオン液体は、揮発性が低く、難燃性が高い。
【００８４】
イオン液体としては、例えば１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラシアノボレートなどイミダゾリウム系、ピリジン系、脂環式アミン系、脂肪族アミン系、アゾニウムアミン系のイオン液体を挙げることができる。
【００８５】
（第４の実施の形態）
本実施の形態に係る太陽電池４００は、多孔質層７をさらに備える点で、第３の実施の形態に係る太陽電池３００と異なる。言い換えると、太陽電池４００は、正孔輸送層８をさらに備える点で、第２の実施の形態に係る太陽電池２００と異なる。
【００８６】
以下、太陽電池４００について説明する。太陽電池２００および太陽電池３００について説明したものと同一の機能および構成を有する構成要素は、共通する符号を付して説明を省略する。
【００８７】
本実施の形態に係る太陽電池４００は、図６に示すように基板３１と、第１の集電極３２と、電子輸送層３と、絶縁層２６と、多孔質層７と、光吸収層２４と、正孔輸送層８と、第２の集電極３５と、を備える。
【００８８】
太陽電池４００の動作は、太陽電池３００と同様である。本実施の形態によっても、第２の実施の形態および第３の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００８９】
本実施形態の太陽電池４００は、太陽電池２００および太陽電池３００と同様の方法によって作製することができる。
【００９０】
（第５の実施の形態）
本実施の形態に係る太陽電池モジュール５００は、図７に示すように太陽電池５０１および太陽電池５０２を備えている。なお、図７においては太陽電池５０２の一部が示されているが、太陽電池５０２は太陽電池５０１と同じ構成である。太陽電池５０１および太陽電池５０２は、第１の実施の形態に係る太陽電池１００と基本的に同じ構成である。
【００９１】
太陽電池５０１は、図７に示すように基板１と、第１の集電極２と、電子輸送層３と、絶縁層６と、光吸収層４と、第２の集電極５と、を備える。
【００９２】
太陽電池５０２は、太陽電池５０１と基板１を共有し、第３の集電極１２と、第２の電子輸送層１３と、図示しない第２の絶縁層と、第２の光吸収層１４と、第４の集電極１５と、を備える。
【００９３】
太陽電池５０１の第２の集電極５は、太陽電池５０２の第３の集電極１２の一部と接している。
【００９４】
次に、本実施形態の太陽電池モジュール５００の基本的な作用効果を説明する。
【００９５】
太陽電池５０１および太陽電池５０２の作用効果は、第１の実施の形態に係る太陽電池１００の作用効果と同様である。
【００９６】
太陽電池５０１の第２の集電極５は、太陽電池５０２の第３の集電極１２と接触している。すなわち、太陽電池５０１、および太陽電池５０２は直列に接続されている。したがって、太陽電池５０１の第１の集電極２を負極、太陽電池５０２の第４の集電極１５を正極として、電流を取り出すことができる。
【００９７】
以下、太陽電池モジュール５００の各構成要素について、具体的に説明する。なお、太陽電池１００と共通する要素については、説明を省略する。
【００９８】
太陽電池５０２における第３の集電極１２、第２の電子輸送層１３、第２の光吸収層１４、第４の集電極１５、第２の絶縁膜は、それぞれ第１の集電極２、電子輸送層３、光吸収層４、第２の集電極５、絶縁膜６と同様の構成とすることができる。
【００９９】
第２の電子輸送層１３、第２の光吸収層１４、第４の集電極１５は、第２の集電極５とは間隙を設けて配置されている。第２の電子輸送層１３、第２の光吸収層１４、第４の集電極１５が第２の集電極５と接触すると、太陽電池５０１と太陽電池５０２とが短絡し、リーク電流が発生するためである。また、第２の光吸収層１４は、第２の電子輸送層１３の全面を覆わないように配置されてもよい。そのようにすると、第２の電子輸送層１３により、第２の光吸収層１４と第３の集電極１２との接触を防ぐことができ、リーク電流の発生を抑制できる。
【０１００】
太陽電池５０１および太陽電池５０２は、太陽電池２００、太陽電池３００、太陽電池４００と同様の構成としてもよい。また、太陽電池５０１および太陽電池５０２の構成は異なっていてもよい。太陽電池モジュール５００は太陽電池を３つ以上備えていてもよい。
【０１０１】
本実施形態の太陽電池モジュール５００は、太陽電池１００と同様の方法によって作製することができる。
【実施例】
【０１０２】
以下、本開示を実施例によって具体的に説明する。実施例１、実施例２および比較例１〜４の太陽電池を作製し、特性を評価した。評価結果は、表１にまとめて示す。
【０１０３】
［実施例１］
図８に示した太陽電池４０１と同じ構造を有する太陽電池を作製した。太陽電池４０１は、太陽電池４００に第５の集電極４２を付け加える構成としたものである。各構成要素は以下の通りである。
基板３１：ガラス基板（厚さ０．７ｍｍ）
第１の集電極３２：フッ素ドープＳｎＯ2層（表面抵抗１０Ω／ｓｑ．）
第５の集電極４２：フッ素ドープＳｎＯ2層（表面抵抗１０Ω／ｓｑ．）
電子輸送層３：酸化チタン（膜厚３０ｎｍ）
多孔質層７：多孔質酸化チタン（膜厚２００ｎｍ）
光吸収層２４：ＣＨ3ＮＨ3ＰｂＩ3（膜厚３００ｎｍ）
正孔輸送層８：Ｓｐｉｒｏ−ＯＭｅＴＡＤ（Ｍｅｒｃｋ社製）（膜厚３００ｎｍ）
絶縁層２６：ポリスチレン
第２の集電極３５：銀（厚さ１０μｍ）
【０１０４】
実施例１の太陽電池は、以下のようにして作製した。
【０１０５】
主面上にフッ素ドープＳｎＯ2層を有する、厚さ０．７ｍｍの導電性ガラス基板（日本板硝子製）を用意した。これを、基板３１として用いた。
【０１０６】
基板３１上のフッ素ドープＳｎＯ2層の一部をレーザー処理により除去し、図９のようなパターンを有する第１の集電極３２および第５の集電極４２を作製した。
【０１０７】
第１の集電極３２上に、スパッタ法により、電子輸送層３として厚さが約３０ｎｍの酸化チタン層を形成した。
【０１０８】
次に、平均１次粒子径が２０ｎｍの高純度酸化チタン粉末をエチルセルロース中に分散させ、酸化チタンペーストを作製した。電子輸送層３上に酸化チタンペーストを塗布して乾燥し、さらに５００℃で３０分間、空気中で焼成することによって、厚さが０．２μｍの多孔質酸化チタン層である多孔質層７を形成した。
【０１０９】
次に、ポリスチレンを濃度が７ｍｇ／ｍｌとなるようにクロロホルムに溶解させ、電子輸送層３の一部の上および基板３１の第１の集電極が存在しない部分に塗布した。そして乾燥することによって絶縁層２６を形成した。
【０１１０】
次に、ＰｂＩ2を１ｍｏｌ／Ｌ、ヨウ化メチルアンモニウムを１ｍｏｌ／Ｌの濃度で含むジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）溶液を作製し、多孔質層７上にスピンコートした。それから、１３０℃のホットプレート上で熱処理することによって、光吸収層２４であるペロブスカイト構造を有するＣＨ3ＮＨ3ＰｂＩ3層を得た。
【０１１１】
次に、Ｓｐｉｒｏ−ＯＭｅＴＡＤを６０ｍｍｏｌ／Ｌ、リチウム  ビス（トリフルオロスルホニル）イミド（ＬｉＴＦＳＩ）を３０ｍｍｏｌ／Ｌ、ｔｅｒｔ−ブチルピリジン（ｔＢＰ）を２００ｍｍｏｌ／Ｌ、Ｃｏ錯体（ＦＫ２０９：Ｄｙｅｓｏｌ社製）を１．２ｍｍｏｌ／Ｌの濃度で含むクロロベンゼン溶液を光吸収層２４上にスピンコートにより塗布し、正孔輸送層８を作製した。
【０１１２】
最後に、銀ペーストを正孔輸送層８および絶縁層２６の上に、かつ第５の集電極４２に接するように塗布し、第２の集電極３５である銀層を作製した。
【０１１３】
［実施例２、比較例１〜３］
実施例１の太陽電池において、絶縁層２６の材料であるポリスチレン溶液の濃度を、実施例２では１３ｍｇ／ｍｌ、比較例１では１６ｍｇ／ｍｌ、比較例２では２６ｍｇ／ｍｌ、比較例３では６７ｍｇ／ｍｌと変化させて絶縁層２６を作製した。なお、実施例２および比較例１〜３において、ポリスチレン溶液の使用量は、実施例１の太陽電池と同量であった。
【０１１４】
［比較例４］
実施例２の太陽電池において、光吸収層２４を、絶縁層２６と接触しないよう、隙間を５００μｍ空けて作製した。
【０１１５】
［評価方法］
＜段差の測定＞
図８に示す段差Ｓを、触針式段差計によって測定した。段差Ｓは、図８に示す太陽電池４０１の断面において、基板３１の主面から、絶縁層２６のうち電子輸送層３の一部を覆う部分の上面までの高さと、基板３１の主面から測った第１の集電極３２および電子輸送層３の膜厚の和との差に相当する。結果を表１に示す。
【０１１６】
＜リーク電流測定＞
第１の集電極３２と第５の集電極４２との間に＋０．１Ｖの電圧を印加し、そのときの電流値を測定した。結果を表１に示す。
【０１１７】
【表１】
2016219793.tif 000003
【０１１８】
表１の結果より、実施例２と比較例４とを比較すると、段差Ｓはいずれも１６０ｎｍであるが、実施例２では、比較例４に対してリーク電流の値が小さくなっている。したがって、光吸収層２４の一部を絶縁層２６上に設けることにより、リーク電流の発生を抑制することができる。
【０１１９】
また、比較例１〜３に対して、実施例１、２では、リーク電流の値が小さくなっている。したがって、段差Ｓを２００ｎｍ以下にすることにより、リーク電流の発生を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本開示の太陽電池は、光電変換素子や光センサとして有用である。
【符号の説明】
【０１２１】
１    基板
２    第１の集電極
３    電子輸送層
４    光吸収層
５    第２の集電極
６    絶縁層
７    多孔質層
８    正孔輸送層
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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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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【図８】
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【図９】
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