(57)【要約】【課題】従来に比べて簡易に製造でき、変換効率を高めた太陽電池およびその製造方法を提供する【解決手段】太陽電池１０は、基板１２の上に第１電極１４、電子輸送層１６、光電変換層１８、ペロブスカイト構造の化合物の層２０、正孔輸送層２２、第２電極２４が順番に積層されている。光電変換層１８は、ｎ型半導体とｐ型半導体とが接合された層である。ｎ型半導体がメソポーラスになっており、不規則な形状の隙間を有する。その隙間にｐ型半導体が入り込んでいる。ペロブスカイト構造の化合物のＰｂ原子位置に異元素ドーピングをおこなう。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を準備する工程と、
前記基板の一面上に第１電極を形成する工程と、
前記第１電極の上に電子輸送層を形成する工程と、
前記電子輸送層の上にｎ型半導体をメソポーラスに形成する工程と、
前記メソポーラスに形成されたｎ型半導体に存在する隙間にペロブスカイト構造の化合物を形成し、光電変換層を形成する工程と、
前記光電変換層の上にペロブスカイト構造の化合物の層を形成する工程と、
前記ペロブスカイト構造の化合物の層の上に正孔輸送層を形成する工程と、
前記正孔輸送層の上に第２電極を形成する工程と、
を備え、
前記ペロブスカイト構造の化合物のＰｂ原子位置に価数の異なる異元素ドーピングをおこなった太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記異元素ドーピングがＳｂをドーピングすることである請求項１の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
少なくとも前記光電変換層を形成する工程およびペロブスカイト構造の化合物の層を形成する工程を大気中で行う請求項１または２の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記光電変換層におけるペロブスカイト構造の化合物の形成が、多層積層法を使用する請求項１から３のいずれかの太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記多層積層法が、ペロブスカイト構造の化合物の材料のスピンコートを繰り返すことを含む請求項４の太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記光電変換層を形成する工程と同時に、ペロブスカイト構造の化合物の層を形成する工程をおこなう請求項１から５のいずれかの太陽電池の製造方法。
【請求項７】
基板と、
前記基板上の第１電極と、
前記第１電極上の電子輸送層と、
前記電子輸送層の上において、メソポーラスに形成されたｎ型半導体および該ｎ型半導体の隙間に形成されたペロブスカイト構造の化合物を有する光電変換層と、
前記光電変換層の上のペロブスカイト構造の化合物の層と、
前記ペロブスカイト構造の化合物の層の上の正孔輸送層と、
前記正孔輸送層上の第２電極と、
を備え、
前記ペロブスカイト構造の化合物は、Ｐｂの位置に価数の異なる異元素がドーピングされている太陽電池。
【請求項８】
前記価数の異なる異元素がＳｂである請求項７の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペロブスカイト構造を有する化合物を用いた太陽電池の製造方法および太陽電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、化石燃料に代わる新エネルギーとして、ほとんど無尽蔵でクリーンな太陽光を電気に変えることができる太陽電池が普及している。シリコン系の太陽電池が主流であるが、材料面や製造プロセス面から高価格である。
【０００３】
そこで、シリコン系以外の太陽電池の開発も盛んにおこなわれている。例えば、下記の非特許文献１に、ペロブスカイト構造を有する太陽電池が報告されている。窒素ガス雰囲気中または真空中でＰｂ原子位置にスズ（Ｓｎ）原子のドーピングをおこなってペロブスカイト構造を形成し、変換効率５．７８％であったことが報告されている。
【０００４】
しかし、非特許文献１は、窒素ガス雰囲気中または真空中でペロブスカイト構造を形成しているため、積層プロセスを簡易化する必要がある。また、さらに変換効率も高められるようにした方が好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Nature Photonics 8 (2014) 489-494, F. Hao, C. C. Stoumpos, D. H. Cao, R. P. H. Chang, and M. G. Kanatzidis, Lead-free solid-state organic-inorganic halide perovskite solar cells.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、従来に比べて簡易に製造でき、変換効率を高めた太陽電池およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の太陽電池の製造方法は、基板を準備する工程と、前記基板の一面上に第１電極を形成する工程と、前記第１電極の上に電子輸送層を形成する工程と、前記電子輸送層の上にｎ型半導体をメソポーラスに形成する工程と、前記メソポーラスに形成されたｎ型半導体に存在する隙間にペロブスカイト構造の化合物を形成し、光電変換層を形成する工程と、前記光電変換層の上にペロブスカイト構造の化合物の層を形成する工程と、前記ペロブスカイト構造の化合物の層の上に正孔輸送層を形成する工程と、前記正孔輸送層の上に第２電極を形成する工程とを備える。前記ペロブスカイト構造の化合物のＰｂ原子位置に価数の異なる異元素ドーピングをおこなう。
【０００８】
前記異元素ドーピングとは、アンチモン（Ｓｂ）をドーピングすることである。
【０００９】
少なくとも前記光電変換層を形成する工程およびペロブスカイト構造の化合物の層を形成する工程を大気中で行う。窒素またはアルゴンガスなど、不活性ガス雰囲気でもよい。
【００１０】
前記光電変換層におけるペロブスカイト構造の化合物の形成においては、多層積層法を使用する。
【００１１】
前記多層積層法は、ペロブスカイト構造の化合物の材料のスピンコートを繰り返すことを含む。
【００１２】
前記光電変換層を形成する工程と同時に、ペロブスカイト構造の化合物の層を形成する工程をおこなう。
【００１３】
本発明の太陽電池は、上記の製造方法によって製造される。Ｐｂ原子位置に異元素であるＳｂがドーピングされている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、ペロブスカイト構造の化合物に価数の異なる異元素をドーピングすることで、電子の多い状態または少ない状態を形成し、電子濃度またはホール濃度を増加させ、変換効率を向上させる。ペロブスカイト構造の化合物を大気中で積層するため、製造が容易である。スピンコートなどの多層積層法によって、確実にメソポーラスなｎ型半導体の隙間にペロブスカイト構造の化合物を形成することができ、変換効率を高めることができる。多層積層法によってペロブスカイト構造の化合物の層を適度な層厚に形成することもでき、変換効率の悪化を防ぐこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】太陽電池の構成を示す図である。
【図２】Ｓｂのドーピング濃度を変えて製造した太陽電池の電圧電流密度特性を示すグラフである。
【図３】太陽電池のエネルギーバンド図である。
【図４】太陽電池のＸ線回折パターンのグラフである。
【図５】太陽電池の分光感度特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の太陽電池およびその製造方法について図面を使用して説明する。
【００１７】
図１に示す太陽電池１０は、基板１２の上に第１電極１４、電子輸送層１６、光電変換層１８、ペロブスカイト構造の化合物の層２０、正孔輸送層２２、第２電極２４が順番に積層されている。
【００１８】
基板１２は、ガラスや樹脂でできた透明基板である。基板１２の一面上に第１電極１４が形成され、他面が光入射面となる。他面に反射防止膜を設けて、光電変換層１８への光の入射効率を高めても良い。基板１２はフレキシブルなものであっても良い。
【００１９】
第１電極１４は、ＦＴＯ（Fluorine-doped Tin Oxide）、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、またはＺｎＯ（Zinc Oxide）などの透明電極である。第１電極１４が陰極になる。１枚の基板１２に対して、第１電極１４は１つであっても良いし、複数に分割されていても良い。
【００２０】
電子輸送層１６は、電子の流れを良くし、変換効率を高めるための層である。また、電子輸送層１６によって光電変換層１８のｐ型半導体が第１電極１４に短絡することを防止する。電子輸送層１６は、酸化チタン（ＴｉＯ２）または酸化亜鉛（ＺｎＯ）で構成される。電子輸送層１６の層厚は、５〜１００ｎｍ程度の層厚であり、たとえば３０ｎｍ程度の層厚である。
【００２１】
電子輸送層１６の金属原子位置に、価数の多い原子をドーピングしても良い。ドーピングによって光変換効率などを向上させる。電子輸送層１６がＴｉＯ２の場合、Ｔｉ４＋よりも価数の多いＮｂ５＋、Ｖ５＋、Ｔａ５＋等をドーピングし、電子輸送層１６がＺｎＯの場合、Ｚｎ２＋よりも価数の多いＧａ３＋、Ｉｎ３＋、Ａｌ３＋等をドーピングする。
【００２２】
光電変換層１８は、ｎ型半導体とｐ型半導体とが接合された層である。ｎ型半導体がメソポーラス（多孔性）になっており、不規則な形状の隙間を有する。その隙間にｐ型半導体が入り込んでいる。そのため、ｎ型半導体とｐ型半導体の接触面積が増加し、変換効率（発電効率）を高めることができる。またこの光電変換層１８はなくても良い。
【００２３】
メソポーラスなｎ型半導体はＴｉＯ２またはＺｎＯが用いられる。ｎ型半導体の層厚は０〜１０００ｎｍ程度、好ましくは０〜３００ｎｍ程度である。層厚が厚くなればｎ型半導体とｐ型半導体の接触面積が広くなり、変換効率が高まるが、製造効率が悪化する。上記層厚の範囲内で変換効率と製造効率の最適なものを選択する。なお、ｎ型半導体の層を形成しない場合もある。
【００２４】
電子輸送層１６と同様に、メソポーラスなｎ型半導体の金属原子位置に、価数の多い原子をドーピングしても良い。ドーピングする原子は上記の電子輸送層１６と同じである。
【００２５】
ｐ型半導体はペロブスカイト構造の化合物が用いられる。ペロブスカイト構造の化合物としては、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３、ＣＨ３ＮＨ３Ｐｂ１−ｘＳｂｘＩ３、ＣＨ３ＮＨ３Ｐｂ１−ｘＢｉｘＩ３、ＣＨ３ＮＨ３Ｐｂ１−ｘＡｓｘＩ３、ＣＨ３ＮＨ３Ｐｂ１−ｘＴｅｘＩ３、ＣＨ３ＮＨ３Ｐｂ１−ｘＴｌｘＩ３、ＣＨ３ＮＨ３Ｐｂ１−ｘＩｎｘＩ３、ＣＨ３ＮＨ３Ｐｂ１−ｘＧａｘＩ３、ＣＨ３ＮＨ３Ｐｂ１−ｘＳｂｘＩ３−ｘＢｒｘ、ＣＨ３ＮＨ３Ｐｂ１−ｘＳｂｘＩ３−ｘＣｌｘ、ＣＨ３ＮＨ３Ｐｂ１−ｘＳｂｘＢｒ３−ｙＣｌｙ、またはＣＨ３ＮＨ３Ｐｂ１−ｘＳｂｘＩ３−２ｙＢｒｙＣｌｙが挙げられる。
【００２６】
ペロブスカイト構造の化合物（ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３）において、１４族元素であるＰｂの原子位置に、１５族元素もしくは１６族元素をドーピングしても良い。ドーピングする元素はたとえばＢｉ、Ｓｂ、Ａｓ、Ｐｏ、Ｔｅ、Ｓｅである。さらに、１３族元素もしくは１２族元素であるＴｌ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｈｇ、Ｃｄ、Ｚｎをドーピングしてもよい。ドーピングする量はたとえば０．００１〜５０ｍｏｌ％である。ドーピングは光電変換効率を向上させるが、ドーピング量が多くなるとかえって光電変換効率が下がるため、上記の範囲でドーピングすることが好ましい。
【００２７】
ペロブスカイト構造の化合物（たとえばＣＨ３ＮＨ３Ｐｂ１−ｘＳｂｘＩ３）のヨウ素の原子位置にハロゲン元素をドーピングしても良い。ドーピングする元素はたとえばＣｌやＢｒである。ドーピングする量はたとえば０．０１〜５０ｍｏｌ％である。ドーピングによって光電変換効率を向上させるが、ドーピング量が多くなるとかえって光電変換効率が下がるため、上記の範囲でドーピングすることが好ましい。
【００２８】
ペロブスカイト構造の化合物の層２０は、上記ｐ型半導体と同じ材料によって形成されている。ペロブスカイト構造の化合物の層２０によって、光電変換層１８のｎ型半導体が正孔輸送層２２に短絡するのを防止している。あまり層厚が厚くなると変換効率を悪化させるため、たとえば２００ｎｍ以下の層厚にする。
【００２９】
正孔輸送層２２は、ホールの流れを良くし、変換効率を高めるための層である。正孔輸送層２２は、spiro-OMeTAD（2,2',7,7'-tetrakis-(N,N-di-pmethoxyphenylamine)9,9'-spirobifluoreneの略称）が挙げられる。また、カーボンペースト、ポリ−３−ヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）、ポリ（3,4−エチレンジオキシチオフェン）−ポリ（スチレンスルホネート）（通称PEDOT:PSS）、ＣｓＳｎＩ３であっても良い。正孔輸送層２２の層厚は、約５〜５０ｎｍである。５ｎｍ未満では被覆率が不足するおそれがあり、５０ｎｍ以上になると電気抵抗が増加するおそれがあるためである。spiro-OMeTADの劣化を防ぐために、太陽電池１０をカバーガラスなどで封止するのが好ましい。
【００３０】
正孔輸送層２２は、spiro-OMeTADに代えて、フタロシアニン、ナフタロシアニン、サブフタロシアニンまたはポリシランを使用することもできる。フタロシアニン、ナフタロシアニン、サブフタロシアニンまたはポリシランはspiro-OMeTADよりも大気中での安定性が高いため、大気中での長期間の使用に耐えられる。また、フタロシアニン、ナフタロシアニン、サブフタロシアニンまたはポリシランはspiro-OMeTADよりも安価であり、太陽電池１０のコストを下げられる。
【００３１】
第２電極２４は、陽極である。第２電極２４は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、またはＣなどの仕事関数が５．２ｅＶ以下の導電体を使用することができる。第２電極２４の層厚は１００ｎｍ以上あればよく、たとえば１５０ｎｍ程度である。
【００３２】
太陽電池１０の製造方法について説明する。（１）ガラスなどの透明な基板１２を準備する。この準備には、基板１２を所望形状に切断したり、洗浄したりすることを含む。
【００３３】
（２）基板１２の一面上に第１電極１４を形成する。ＦＴＯやＩＴＯなどの透明電極を、スパッタリング装置や蒸着装置で真空成膜をおこなう。必要に応じて透明電極を所望形状にパターニング（エッチング）する。
【００３４】
（３）第１電極１４の上に電子輸送層１６を形成する。ＴｉＯｘ前駆体溶液と溶媒とを撹拌した溶液を滴下、スピンコートし、熱処理することにより、ＴｉＯ２の電子輸送層１６を形成する。電子輸送層１６はメソポーラスにはなっていず、層内にペロブスカイト構造の化合物が浸入することはない。
【００３５】
ＴｉＯｘ前駆体溶液として、Titanium diisopropoxide bis(acetyl acetonate)（ジイソプロポキシチタン(IV)ビス(4-オキソ-2-ペンテン-2-オラート)）が使用できるが、titanium isopropoxide（オルトチタン酸テトライソプロピル）等のＴｉ元素を含む溶液またはＴｉＯｘゾルゲル溶液等も使用できる。溶媒として1-butanol（１−ブタノール）を使用し、ＴｉＯｘ前駆体溶液と溶媒とを撹拌したものを滴下する。
【００３６】
（４）メソポーラスのｎ型半導体の層を形成する。ＴｉＯ２溶液をスピンコートし、熱処理することにより、ＴｉＯ２のｎ型半導体の層を形成する。
【００３７】
ＴｉＯ２溶液はＴｉＯ２粉末と高分子化合物に超純水を加えて撹拌し、さらに撹拌した溶液に有機化合物と界面活性剤を加えてさらに撹拌した溶液を使用する。高分子化合物としてPolyethylene glycol（ポリエチレングリコール）やEthyl cellulose（エチルセルロース）が挙げられ、有機化合物としてAcetyl acetone（アセチルアセトン）が挙げられる。界面活性剤としてはポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルの一種の非イオン系界面活性剤が使用でき、たとえばポリエチレングリコール p-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)-フェニルエーテルなどの化合物を含む界面活性剤を使用する。
【００３８】
（５）ペロブスカイト構造の化合物をｎ型半導体の層の隙間および上に形成する。ｎ型半導体の層はメソポーラスになっており、層内に不規則な隙間を有する。ペロブスカイト構造の化合物の溶液をスピンコートし、熱処理することにより、ｎ型半導体の層の隙間およびその上にペロブスカイト構造の化合物が形成される。すなわち、光電変換層およびその上のペロブスカイト構造の化合物の層が同時に形成される。
【００３９】
上記溶液のスピンコートは複数回おこなうことが好ましい。ｎ型半導体の層の中にペロブスカイト構造の化合物が浸入するが、複数回のスピンコートによって、徐々に浸入させ、確実にｎ型半導体の層中にペロブスカイト構造の化合物が形成されるようにする。
【００４０】
スピンコートを複数回した後に熱処理するが、１回のスピンコートごとに熱処理をおこなっても良い。
【００４１】
ペロブスカイト構造の化合物のスピンコートおよび熱処理は、大気圧下で行い、室内気温はたとえば５〜３５℃、湿度０〜８０％である。ペロブスカイト構造の化合物を大気中でスピンコートしており、容易にスピンコートできる。なお製造方法にこだわらないのであれば、窒素ガス雰囲気中もしくは減圧環境下でスピンコートをおこなっても良い。
【００４２】
スピンコートは、ＰｂＩ２、ＳｂＩ３もしくはそれらの混合物を製膜した上に、ＣＨ３ＮＨ３Ｉを製膜するなどのように、二段階に分けて製膜し反応させ、ペロブスカイト層を形成させても良い。ペロブスカイト構造の化合物の層は電子輸送層１４の上に直接製膜しても良い。
【００４３】
スピンコートおよび熱処理する際に、ｎ型半導体の層の上にペロブスカイト構造の化合物の層２０が形成される。このペロブスカイト構造の化合物の層２０によって、ｎ型半導体が正孔輸送層２２に短絡されるのを防止できる。
【００４４】
上述の例では、スピンコートを多数回行ったが、他の多層積層法を使用しても良い。たとえばスクリーン印刷、ドクターブレードなどの方法をおこなって、ペロブスカイト構造の化合物を形成しても良い。
【００４５】
（６）正孔輸送層２２を形成する。正孔輸送材料の溶液をスピンコートすることで正孔輸送層２２を形成する。正孔輸送層材料を蒸着して、正孔輸送層２２を形成しても良い。
【００４６】
（７）第２電極２４を形成する。蒸着装置によってＡｕなどの導電体を蒸着し、第２電極２４とする。電極形成は、スピンコート、スクリーン印刷などの方法を用いてもよい。第２電極２４を形成した段階で太陽電池１０の製造が終了する。必要に応じてカバーをしたり、各電極１４、２４に配線を接続したりする。
【００４７】
比較実験１
次に上記の（１）〜（７）について、Ｓｂ添加量を変更して実際に行った実験について説明する。上記（１）および（２）について、ガラス基板にＦＴＯの透明電極が成膜されたＦＴＯ基板を使用した。表面が滑らかになるまで透明電極の表面を研磨し、ＦＴＯ基板を超純水で洗浄、超純水中からＦＴＯ基板を取り出し窒素ガス噴射で基板の上の水分を飛ばし、アセトンとメタノールを用いて超音波洗浄した。さらに、超音波洗浄後、超純水でＦＴＯ基板を洗浄し窒素ガス噴射で水分を除去した。
【００４８】
上記（３）について、（ａ）０．１５Ｍおよび０．３０ＭのＴｉＯｘ前駆体溶液ジイソプロポキシチタン(IV)ビス(4-オキソ-2-ペンテン-2-オラート)０．０５５ｍｌおよび０．１１０ｍｌに１−ブタノールを１．０ｍｌ加えて１０分以上撹拌した。
【００４９】
（ｂ）０．１５ＭのＴｉＯｘ前駆体溶液をパスツールピペットによりＦＴＯの上に滴下し、３０００ｒｐｍで３０秒間スピンコートし、１２５℃、５分間熱処理した。
【００５０】
（ｃ）上記（ｂ）で成膜した上に、０．３０ＭのＴｉＯｘ前駆体溶液を滴下し、３０００ｒｐｍで３０秒間スピンコートし、１２５℃、５分間熱処理した。この（ｃ）を２回繰り返した。
【００５１】
（ｄ）５００℃の電気炉で３０分間熱処理し、電子輸送層１６を完成させた。
【００５２】
上記（４）について、（ｅ）ＴｉＯ２粉末１００ｍｇとポリエチレングリコール１０ｍｇに超純水０．５ｍｌを加え、スターラーで１０分間撹拌した。
【００５３】
（ｆ）上記（ｅ）で撹拌した溶液にアセチルアセトン１０μｌと界面活性剤を５μｌ加え、３０分間撹拌し、撹拌後に１日静かに放置して気泡除去し、ペーストを得た。界面活性剤は、シグマ  アルドリッチ  ジャパン合同会社製のＴｒｉｔｏｎ−Ｘ−１００を使用した。
【００５４】
（ｇ）上記（ｆ）のペーストを電子輸送層の上に滴下し、５０００ｒｐｍで３０秒間スピンコートし、５００℃の電気炉で３０分間熱処理した。
【００５５】
上記（５）について、昭和化学株式会社製のＣＨ３ＮＨ３Ｉ、シグマ  アルドリッチ  ジャパン合同会社製および東京化成工業株式会社製のＰｂＩ２、シグマ  アルドリッチ  ジャパン合同会社製のＳｂＩ３を使用した。
【００５６】
（ｋ）ＣＨ３ＮＨ３Ｉ、ＰｂＩ２、ＳｂＩ３のモル比が１：１−ｘ：ｘとなるように、９８．８ｍｇの上記ＣＨ３ＮＨ３Ｉ粉末とＰｂＩ２、ＳｂＩ３粉末とを混合し、γ−ブチロラクトン０．５ｍｌを加え、６０℃で加熱しながら撹拌し、ＣＨ３ＮＨ３Ｐｂ１−ｘＳｂｘＩ３溶液とした。なお、モル比におけるｘの値は、０〜０．５の範囲で変更可能である。γ-ブチロラクトンは０．２〜１０ｍｌの範囲内で変更可能であり、溶液の濃度を変更できる。
【００５７】
（ｌ）６０℃に加熱した上記ＣＨ３ＮＨ３Ｐｂ１−ｘＳｂｘＩ３溶液をｎ型半導体の上に滴下し、２０００ｒｐｍ、６０秒間スピンコートした。このスピンコートは、５秒以内に複数回繰り返した。加熱温度の範囲は、４０〜８０℃の範囲で変更可能である。スピンコートはすべて大気圧下でおこなった。
【００５８】
（ｍ）すべてのスピンコートを終了した後、１００℃の電気炉で、１５分間熱処理した。なお、２０〜３００℃、１２０分以内の範囲内に変更することが可能である。
【００５９】
上記（６）について、（ｎ）spiro-OMeTAD３６．１ｍｇにクロロベンゼン０．５ｍｌを加え、１２時間以上撹拌した。
【００６０】
（ｏ）ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム２６０ｍｇにアセトニトリル０．５ｍｌを加え、１２時間以上撹拌した。
【００６１】
（ｐ）上記（ｎ）の溶液に4-tert-ブチルピリジン１４．４μｌと上記（ｏ）の溶液８．８μｌを加え、７０℃で３０分間撹拌した。
【００６２】
（ｑ）上記（ｐ）の溶液をペロブスカイト構造の化合物の層の上に滴下し、４０００ｒｐｍ、３０秒間スピンコートした。
【００６３】
上記（７）について、蒸着装置によってＡｕを１００ｎｍ以上成膜した。
【００６４】
上記の方法でペロブスカイト構造の化合物のＰｂ原子位置に対するＳｂのドーピング濃度を変更して制作した太陽電池１０の特性を表１および図２に示す。Ｓｂのドーピング濃度は０ｍｏｌ％、３ｍｏｌ％、７ｍｏｌ％である。太陽電池１０の特性を求めるために、株式会社三永電機製作所製のソーラーシュミレーターを使用した。
【００６５】
【表１】
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【００６６】
表１および図２より、上記（ｌ）においてＳｂを３ｍｏｌ％ドーピングした太陽電池１０の変換効率が９％以上まで向上し、最も変換効率が良いことがわかる。この最高効率を示した太陽電池は、室内気温２６℃、湿度５９％の大気圧下でペロブスカイト層を形成したものである。Ｐｂ原子位置に価数の異なるＳｂを適度にドーピングすることで、電子濃度の高い状態が形成され、変換効率が向上すると考えられる。
【００６７】
一方、Ｓｂのドーピング濃度が７ｍｏｌ％になると、変換効率が低下している。Ｓｂのドーピング量が増えすぎると、ペロブスカイト構造の化合物の構造が不安定になり、変換効率が低下すると考えられる。
【００６８】
なお、太陽電池１０のエネルギーバンドは図３のようになり、バンドギャップは１．５ｅＶである。また、図４に示すように、ペロブスカイト構造の化合物のＰｂ位置にＳｂドーピングをおこなった太陽電池１０は、ペロブスカイト構造の化合物のＸ線回折パターンが得られており、本願の方法でペロブスカイト構造の化合物が生成されていることがわかる。
【００６９】
さらに、３ｍｏｌ％のＳｂドーピングをおこなった太陽電池１０の分光感度特性は図５のようになっている。対比としてドーピングなしの分光感度特性も示す。３００〜８００ｎｍの波長の光に対して、外部量子効率を確認でき、Ｓｂドーピングにより外部量子効率が向上していることがわかる。可視光領域を超えており、太陽電池１０として幅広い波長に対応できることがわかる。
【００７０】
その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。
【符号の説明】
【００７１】
１０：太陽電池
１２：基板
１４：第１電極
１６：電子輸送層
１８：光電変換層
２０：ペロブスカイト構造の化合物の層
２２：正孔輸送層
２４： 第２電極
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図２】
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【図５】
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