(57)【要約】  太陽電池、ハリブリッド太陽電池バッテリ、及び他のこのようなデバイスなどの光起電力デバイスは、２つの電極の間に配置された活性層であって、ペロブスカイト材料とメソポーラス材料などの他の材料、界面層、薄いコートの界面層、及びそれらの組合せを有する活性層を含んでもよい。ペロブスカイト材料は光活性であってもよい。ペロブスカイト材料は、光起電力デバイスにおいて２種以上の他の材料間に配置されてもよい。光起電力デバイスの活性層内の様々な配列におけるこれらの材料の包含は、デバイス性能を向上させ得る。例えば、追加のペロブスカイト、及び追加の界面層などの他の材料が、デバイス性能をさらに向上させるために含まれてもよい。
2017504188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極；
第２の電極；
前記第１の電極と前記第２の電極の間に少なくとも部分的に配置された活性層を含む光起電力デバイスであって、前記活性層は：
ペロブスカイト材料を含む光活性材料；
ＮｉＯを含むメソポーラス材料；及び
ＺｎＯを含む界面層、
を含む、光起電力デバイス。
【請求項２】
前記ペロブスカイト材料が、式ＣＭＸ３を有し、式中、Ｃは、第１族金属、第２族金属、有機カチオン、及びそれらの組合せからなる群からそれぞれ選択される１種又はそれより多いカチオンを含み；
Ｍは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｎ、及びそれらの組合せからなる群からそれぞれ選択される１種又はそれより多い金属を含み；
Ｘは、ハロゲン化物、硫化物、セレン化物、及びそれらの組合せからなる群からそれぞれ選択される１種又はそれより多いアニオンを含む、
請求項１に記載の光起電力デバイス。
【請求項３】
Ｃがメチルアンモニウムであり、ＭがＰｂであり、Ｘが１種又はそれより多いハロゲン化物を含む、請求項２に記載の光起電力デバイス。
【請求項４】
Ｃがメチルアンモニウムであり、ＭがＳｎであり、Ｘが１種又はそれより多いハロゲン化物を含む、請求項２に記載の光起電力デバイス。
【請求項５】
Ｃがホルムアミジニウムであり、ＭがＰｂであり、Ｘが１種又はそれより多いハロゲン化物を含む、請求項２に記載の光起電力デバイス。
【請求項６】
Ｃがホルムアミジニウムであり、ＭがＳｎであり、Ｘが１種又はそれより多いハロゲン化物を含む、請求項２に記載の光起電力デバイス。
【請求項７】
前記ペロブスカイト材料が、前記メソポーラス材料と前記界面層の間に配置される、請求項１に記載の光起電力デバイス。
【請求項８】
前記ペロブスカイト材料が、前記メソポーラス材料及び前記界面層のそれぞれに隣接して配置される、請求項７に記載の光起電力デバイス。
【請求項９】
前記メソポーラス材料が前記第１の電極に最も近く、前記界面層が前記第２の電極に最も近い、請求項８に記載の光起電力デバイス。
【請求項１０】
前記メソポーラス材料が、前記界面層よりも第１の電極に近く、前記界面層が、前記メソポーラス材料よりも第２の電極に近い、請求項８に記載の光起電力デバイス。
【請求項１１】
前記界面層が、前記メソポーラス材料と前記電極のうち一方の間で、且つそれらに隣接して配置される、請求項１に記載の光起電力デバイス。
【請求項１２】
前記第１の電極がアノードであり、前記第２の電極がカソードである、請求項９に記載の光起電力デバイス。
【請求項１３】
第１の電極；
第２の電極；及び
前記第１の電極と前記第２の電極の間に少なくとも部分的に配置された活性層であって、前記活性層は、ＮｉＯ、ペロブスカイト材料、及びＺｎＯを含む活性層、を含む光起電力デバイスであって、前記ペロブスカイト材料が式ＣＭＸ３を有し、前記ＮｉＯと前記ＺｎＯの間に配置され；
式中、Ｃは、第１族金属、第２族金属、有機カチオン、及びそれらの組合せからなる群からそれぞれ選択される１種又はそれより多いカチオンを含み、
Ｍは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｎ、及びそれらの組合せからなる群からそれぞれ選択される１種又はそれより多い金属を含み；
Ｘは、ハロゲン化物、硫化物、セレン化物、及びそれらの組合せからなる群からそれぞれ選択される１種又はそれより多いアニオンを含む、
光起電力デバイス。
【請求項１４】
Ｃがメチルアンモニウムであり、ＭがＰｂであり、Ｘが１種又はそれより多いハロゲン化物を含む、請求項１３に記載の光起電力デバイス。
【請求項１５】
Ｃがメチルアンモニウムであり、ＭがＳｎであり、Ｘが１種又はそれより多いハロゲン化物を含む、請求項１３に記載の光起電力デバイス。
【請求項１６】
Ｃがホルムアミジニウムであり、ＭがＰｂであり、Ｘが１種又はそれより多いハロゲン化物を含む、請求項１３に記載の光起電力デバイス。
【請求項１７】
Ｃがホルムアミジニウムであり、ＭがＳｎであり、Ｘが１種又はそれより多いハロゲン化物を含む、請求項１３に記載の光起電力デバイス。
【請求項１８】
前記ＮｉＯがメソポーラス材料である、請求項１３に記載の光起電力デバイス。
【請求項１９】
前記ＮｉＯが、界面層の少なくとも一部を形成する、請求項１３に記載の光起電力デバイス。
【請求項２０】
前記ＺｎＯが、界面層の少なくとも一部を形成する、請求項１３に記載の光起電力デバイス。
【請求項２１】
前記ＺｎＯが、メソポーラス材料である、請求項１３に記載の光起電力デバイス。
【請求項２２】
前記ＮｉＯが前記第１の電極に最も近く、前記ＺｎＯが前記第２の電極に最も近く、さらに、前記第１の電極がアノードであり、前記第２の電極がカソードである、請求項２０に記載の光起電力デバイス。
【請求項２３】
前記ＮｉＯが前記第１の電極に最も近く、前記ＺｎＯが前記第２の電極に最も近く、さらに、前記第１の電極がアノードであり、前記第２の電極がカソードである、請求項２１に記載の光起電力デバイス。
【請求項２４】
第１の電極；
第２の電極；及び
前記第１の電極と前記第２の電極の間に少なくとも部分的に配置された活性層、を含む光起電力デバイスであって、前記活性層は：
ＮｉＯを含む第１の界面層；
ＺｎＯを含む第２の界面層；及び
前記第２の界面層と前記第１の界面層の間に配置された光活性層を含み、前記光活性層は、式ＣＭＸ３を有するペロブスカイトを含み；
式中、Ｃは、第１族金属、第２族金属、有機カチオン、及びそれらの組合せからなる群からそれぞれ選択される１種又はそれより多いカチオンを含み、
Ｍは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｎ、及びそれらの組合せからなる群からそれぞれ選択される１種又はそれより多い金属を含み；
Ｘは、ハロゲン化物、硫化物、セレン化物、及びそれらの組合せからなる群からそれぞれ選択される１種又はそれより多いアニオンを含む、
光起電力デバイス。
【請求項２５】
Ｃがメチルアンモニウムであり、ＭがＰｂであり、Ｘが１種又はそれより多いハロゲン化物を含む、請求項２４に記載の光起電力デバイス。
【請求項２６】
Ｃがメチルアンモニウムであり、ＭがＳｎであり、Ｘが１種又はそれより多いハロゲン化物を含む、請求項２４に記載の光起電力デバイス。
【請求項２７】
Ｃがホルムアミジニウムであり、ＭがＰｂであり、Ｘが１種又はそれより多いハロゲン化物を含む、請求項２４に記載の光起電力デバイス。
【請求項２８】
Ｃがホルムアミジニウムであり、ＭがＳｎであり、Ｘが１種又はそれより多いハロゲン化物を含む、請求項２４に記載の光起電力デバイス。
【請求項２９】
前記光活性層が、前記第２の界面層及び前記第１の界面層のそれぞれに隣接して配置される、請求項２４に記載の光起電力デバイス。
【請求項３０】
前記第１の界面層が、前記第２の界面層よりも前記第１の電極に近く、
前記第２の界面層が、前記第１の界面層よりも前記第２の電極に近く、
前記第１の電極がアノードであり、前記第２の電極がカソードである、
請求項２４に記載の光起電力デバイス。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
背景
太陽エネルギー又は放射線から電力を発生させる光電池（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓ）（ＰＶ）の使用は、例えば、電源、低又は無公害、送電網と無関係の発電、耐久的物理的構造（可動部なし）、安定的で高信頼性のシステム、モジュラー構造、比較的迅速な設置、安全な製造及び使用、並びに使用についての良好な世論及び容認を含めて、多くの利点を提供し得る。
【発明の概要】
【０００２】
本開示の特徴及び利点は、当業者には容易に明らかであろう。多くの変更が当業者によってなされてもよい一方で、このような変更は本発明の趣旨の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】本開示の一部の実施形態によるＤＳＳＣの様々な層を描くＤＳＳＣ設計の例示である。
【図２】本開示の一部の実施形態によるＤＳＳＣの様々な層を描くＤＳＳＣ設計の別の例示である。
【図３】本開示の一部の実施形態によるＢＨＪデバイス設計の例示的な例である。
【図４】本開示の一部の実施形態による活性層を含む典型的な光起電力セルの概略図である。
【図５】本開示の一部の実施形態による典型的な固体ＤＳＳＣデバイスの概略図である。
【図６】本開示の一部の実施形態によるハイブリッドＰＶバッテリ典型例の構成要素を描いたものである。
【図７】本開示の一部の実施形態によるＰＶデバイス典型例の構成要素を例示する定型図である。
【図８Ａ】本開示の一部の実施形態によるハイブリッドＰＶバッテリを例示する定型図である。
【図８Ｂ】本開示の一部の実施形態によるハイブリッドＰＶバッテリに関する電気的等価図である。
【図９】本開示の一部の実施形態によるＰＶデバイス典型例の構成要素を示す定型図である。
【図１０】本開示の一部の実施形態によるＰＶデバイス典型例の構成要素を示す定型図である。
【図１１】本開示の一部の実施形態によるＰＶデバイス典型例の構成要素を示す定型図である。
【０００４】
好ましい実施形態の詳細な説明
有機、非有機、及び／又はハイブリッドＰＶに適合するＰＶ技術の様々な態様における改善は、ＯＰＶ及び他のＰＶの両方の費用をさらに低くすることを約束する。例えば、一部の太陽電池、例えば、固体色素増感太陽電池などは、新規の費用対効果のある高安定性代替構成要素、例えば、固体電荷輸送材料（又は、口語的には、「固体電解質」）などを利用してもよい。さらに、様々な種類の太陽電池が、とりわけ、現在存在している従来の選択肢よりも費用対効果および耐久性があり得る界面材料及び他の材料を有利には含んでもよい。
【０００５】
本開示は概して、太陽放射から電気エネルギーを生成させる際の光起電力セルにおける、物質の組成物、装置、及び材料の使用方法に関する。より具体的には、本開示は、物質の光活性組成物及び他の組成物、並びに装置、使用方法、及び物質のかかる組成物の形成に関する。
【０００６】
これらの物質の組成物の例には、例えば、ホール輸送材料、及び／又は例えば、界面層、色素、及び／又はＰＶデバイスの他の要素などとしての使用に適切であり得る材料が含まれてもよい。このような化合物は、様々なＰＶデバイス、例えば、ヘテロ接合セル（例えば、二層及びバルクなど）、ハイブリッドセル（例えば、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３、ＺｎＯナノロッド又はＰｂＳ量子ドットを有する有機物など）、及びＤＳＳＣ（色素増感太陽電池など）に展開されてもよい。後者であるＤＳＳＣは、３つの形態、すなわち、溶媒ベース電解質、イオン液体電解質、及び固体ホール輸送体（又は固体ＤＳＳＣ、すなわち、ＳＳ−ＤＳＳＣ）の形態で存在する。一部の実施形態によるＳＳ−ＤＳＳＣ構造は、電解質を実質的に含まず、むしろ例えば、スピロ−ＯＭｅＴＡＤ、ＣｓＳｎＩ３、及び他の活物質などのホール輸送材料を含んでもよい。
【０００７】
本発明の一部の実施形態による材料の一部又はすべてはまた、あらゆる有機又は他の電子デバイスで有利に使用されてもよく、一部の例には、これに限定されないが、バッテリ、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、非線形光学デバイス、メモリスタ、キャパシタ、整流器、及び／又は整流アンテナが含まれる。
【０００８】
一部の実施形態において、本開示は、ＰＶ及び他の同様のデバイス（例えば、バッテリ、ハイブリッドＰＶバッテリ、マルチ接合ＰＶ、ＦＥＴ、ＬＥＤなど）を提供し得る。このようなデバイスには、一部の実施形態において、改良活物質、界面層、及び／又は１種若しくは複数のペロブスカイト材料が含まれてもよい。ペロブスカイト材料は、様々なＰＶ又は他のデバイスの１つ又はそれより多い側面（aspect）に組み込まれてもよい。一部の実施形態によるペロブスカイト材料は、一般式ＣＭＸ３のものであってもよく、ここで、Ｃは、１種又はそれより多いカチオン（例えば、アミン、アンモニウム、第１族金属、第２族金属、及び／又は他のカチオン若しくはカチオン様化合物）を含み；Ｍは、１種又はそれより多い金属（例には、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、及びＺｒが含まれる）を含み；Ｘは、１種又はそれより多いアニオンを含む。様々な実施形態によるペロブスカイト材料は、以下でより詳細に検討される。
【０００９】
光起電力セル及び他の電子デバイス
一部のＰＶ実施形態が、図１、図３、図４、及び図５に示されるとおりの太陽電池の様々な例示的描写を参照することによって説明されてもよい。例えば、一部の実施形態による例示的ＰＶアーキテクチャは、実質的に基板−アノード−ＩＦＬ−活性層−ＩＦＬ−カソードの形態のものであってもよい。一部の実施形態の活性層は、光活性であってもよく、及び／又はそれは、光活性材料を含んでもよい。他の層及び材料は、当技術分野で知られているようにセルで用いられてもよい。さらに、用語「活性層」の使用は、あらゆる他の層の特性を、いかなる意味においても、明示的又は非明示的に、限定し又はそうでなければ定義するように意味されず、例えば、一部の実施形態において、ＩＦＬのいずれか又は両方が、それらが半導体性であり得る限り、やはり活性であってもよいことが留意されるべきである。特に、図４を参照すると、定型化された一般的ＰＶセル２６１０が示され、ＰＶ内の一部の層の高度に界面的な性質を例示する。ＰＶ２６１０は、例えば、ＤＳＳＣ  ＰＶ実施形態などの、いくつかのＰＶデバイスに適用可能な一般的アーキテクチャを表す。ＰＶセル２６１０は、太陽放射線２６１４が層を通って伝播することを可能にするガラス（又は太陽放射線に対して同様に透明である材料）の透明層２６１２を含む。一部の実施形態の透明層はまた、（例えば、図１の基板層１５０７と同様に）基板と称されてもよく、種々の剛性又は可撓性材料、例えば、ガラス、ポリエチレン、ＰＥＴ、カプトン、石英、アルミ箔、金箔、又は鋼などのいずれか１種又はそれより多いものを含んでもよい。光活性層２６１６は、電子ドナー又はｐ型材料２６１８、及び電子アクセプター又はｎ型材料２６２０から構成される。活性層又は、図４に示されるように、光活性層２６１６は、２つの導電性電極層２６２２と２６２４の間に挟まれている。図４において、電極層２６２２は、ＩＴＯ材料である。前に述べたとおり、一部の実施形態の活性層は、図４に示されるデバイス中にはあるが、必ずしも光活性である必要はない。電極層２６２４は、アルミニウム材料である。当技術分野で知られているとおりの他の材料が使用されてもよい。セル２６１０は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ材料として図４の例において示される界面層（ＩＦＬ）２６２６も含む。ＩＦＬは、電荷分離を補助し得る。一部の実施形態において、ＩＦＬ２６２６は、自己組織化単分子層（ＳＡＭ）として又は薄膜として本開示による光活性有機化合物を含んでもよい。他の実施形態において、ＩＦＬ２６２６は、薄いコーティングの（thin−coat）二層を含み、これは以下でより詳細に検討される。また、デバイスのアルミニウムカソード側の上にＩＦＬ２６２７があってもよい。一部の実施形態において、デバイスのアルミニウムカソード側の上のＩＦＬ２６２７は、自己組織化単分子層（ＳＡＭ）として又は薄膜として本開示による光活性有機化合物を、また含んでもよく、又は代わりに含んでもよい。他の実施形態において、デバイスのアルミニウムカソード側の上のＩＦＬ２６２７は、薄いコーティングの二層（この場合もやはり、以下でより詳細に検討される）をまた含んでもよく、又は代わりに含んでもよい。一部の実施形態によるＩＦＬは、半��体性の特性を有してもよく、及びｐ型又はｎ型のいずれであってもよい。一部の実施形態において、デバイスのカソード側の上のＩＦＬ（例えば、図４に示されるとおりのＩＦＬ２６２７）は、ｐ型であってもよく、デバイスのアノード側の上のＩＦＬ（例えば、図４に示されるとおりのＩＦＬ２６２６）は、ｎ型であってもよい。しかしながら、他の実施形態において、カソード側ＩＦＬはｎ型であってもよく、アノード側ＩＦＬはｐ型であってもよい。セル２６１０は、リード２６３０及び放電ユニット２６３２、例えば、バッテリなどに結合している。
【００１０】
なおさらなる実施形態を、図３を参照することにより説明することができ、これは、定型ＢＨＪデバイス設計を描き、ガラス基板２４０１；ＩＴＯ（スズドープインジウム酸化物）電極２４０２；界面層（ＩＦＬ）２４０３；光活性層２４０４；及びＬｉＦ／Ａｌカソード２４０５を含む。言及されるＢＨＪ構築の材料は、単なる例であり；当技術分野で知られるあらゆる他のＢＨＪ構築が、本開示と合致して使用されてもよい。一部の実施形態において、光活性層２４０４は、図４のデバイスの活性又は光活性層２６１６が含み得る、いずれか１種又はそれより多い材料を含んでもよい。
【００１１】
図１は、このようなＰＶ例のアセンブリを例示するためにここで言及される、一部の実施形態によるＤＳＳＣ  ＰＶの簡易化された例示である。図１で示されるとおりのＤＳＳＣ例は、以下に従って構築されてもよい：電極層１５０６（フッ素ドープ酸化スズ、ＦＴＯとして示す）を基板層１５０７（ガラスとして示す）上に堆積させる。メソポーラス層ＭＬ１５０５（一部の実施形態ではＴｉＯ２であってもよい）を電極層１５０６上に堆積させ、次いで、光電極（これまで基板層１５０７、電極層１５０６、及びメソポーラス層１５０５を含むもの）を溶媒（図示せず）及び色素１５０４に浸漬する。これにより、ＭＬの表面に結合した色素１５０４が残される。基板層１５０１（やはりガラスとして示す）及び電極層１５０２（Ｐｔ／ＦＴＯとして示す）を含む別個の対電極を作製する。光電極及び対電極を組み合わせ、図１に示すとおりに２つの基板層１５０１と基板層１５０７の間に種々の層１５０２〜１５０６を挟み、電極層１５０２及び電極層１５０６を、それぞれ、カソード及びアノードとして用いることが可能となる。電解質１５０３の層は、色素層１５０４の後に完成された光電極上に直接か、又はデバイスの開口部、典型的には対電極基板１５０１におけるサンドブラストによって事前に開けた穴を通してかのいずれかで堆積させる。セルをまた、リード及び放電ユニット、例えば、バッテリ（図示せず）などに結合してもよい。基板層１５０７及び電極層１５０６、並びに／又は基板層１５０１及び電極１５０２は、光活性色素１５０４まで太陽放射線が通過することを可能にするのに十分な透明性を有するものでなければならない。一部の実施形態において、対電極及び／又は光電極は剛性であってもよい一方で、他のものでは、いずれか又は両方が可撓性であってもよい。様々な実施形態の基板層は、ガラス、ポリエチレン、ＰＥＴ、カプトン、石英、アルミ箔、金箔、及び鋼の１種又はそれより多いものを含んでもよい。ある特定の実施形態において、ＤＳＳＣは、図２に示すように、デバイスの光活性層を通る光路長を増加させる（それにより、光が光活性層で吸収される可能性を増加させる）ために、入射光を散乱させる集光層１６０１をさらに含んでもよい。
【００１２】
他の実施形態において、本開示は、固体ＤＳＳＣを提供する。一部の実施形態による固体ＤＳＳＣは、液体電解質を含むＤＳＳＣに影響を与え得る漏出及び／又は腐食の問題がないことなどの利点を提供し得る。さらに、固体電荷キャリアは、より速いデバイス物理特性（例えば、より速い電荷輸送など）を提供し得る。その上、固体電解質は、一部の実施形態において、光活性であり、したがって、固体ＤＳＳＣデバイスに由来する電力に寄与し得る。
【００１３】
固体ＤＳＳＣの一部の例は、図５を参照することにより説明することができ、これは典型的な固体ＤＳＳＣの定型略図である。例えば、図４で描かれた太陽電池の例により、第１及び第２の活性（例えば、導電性及び／又は半導体性）材料（それぞれ、２８１０及び２８１５）からなる活性層は、電極２８０５及び電極２８２０（それぞれ、Ｐｔ／ＦＴＯ及びＦＴＯとして図５に示す）の間に挟まれている。図５に示す実施形態において、第１の活性材料２８１０は、ｐ型活性材料であり、固体電解質を含む。ある特定の実施形態において、第１の活性材料２８１０は、例えば、スピロ−ＯＭｅＴＡＤ及び／若しくはポリ（３−ヘキシルチオフェン）などの有機材料、無機二元、三元、四元、若しくはそれを超える複合体、あらゆる固体半導体材料、又はそれらのあらゆる組合せを含んでもよい。一部の実施形態において、第１の活性材料は、酸化物及び／又は硫化物、及び／又はセレン化物、及び／又はヨウ化物（例えば、ＣｓＳｎＩ３）を、さらに又は代わりに含んでもよい。したがって、例えば、一部の実施形態の第１の活性材料は、固体ｐ型材料を含んでもよく、これは、硫化銅インジウムを含んでもよく、一部の実施形態において、それは、セレン化銅インジウムガリウムを含んでもよい。図５に示される第２の活性材料２８１５は、ｎ型活性材料であり、色素でコーティングされたＴｉＯ２を含む。一部の実施形態において、第２の活性材料は、例えば、スピロ−ＯＭｅＴＡＤなどの有機材料、無機二元、三元、四元、若しくはそれを超える複合体、又はそれらのあらゆる組合せを同様に含んでもよい。一部の実施形態において、第２の活性材料は、例えば、アルミナなどの酸化物を含んでもよく、及び／又はそれは、硫化物を含んでもよく、及び／又はそれはセレン化物を含んでもよい。したがって、一部の実施形態において、第２の活性材料は、硫化銅インジウムを含んでもよく、一部の実施形態において、それは、セレン化銅インジウムガリウム金属を含んでもよい。一部の実施形態の第２の活性材料２８１５は、メソポーラス層を構成してもよい。さらに、活性であることに加えて、第１及び第２の活性材料２８１０及び２８１５のいずれか又は両方は、光活性であってもよい。他の実施形態において（図５に示さず）、第２の活性材料は、固体電解質を含んでもよい。さらに、第１及び第２の活性材料２８１０及び２８１５のいずれかが固体電解質を含む実施形態において、ＰＶデバイスは、有効量の液体電解質を欠いてもよい。ｐ型であると図５に示され、言及されるが、固体層（例えば、固体電解質を含む第１の活性材料）は、一部の実施形態において代わりにｎ型半導体性であってもよい。このような実施形態において、次いで、色素でコーティングされた第２の活性材料（例えば、図５に示されるとおりのＴｉＯ２（又は他のメソポーラス材料））は、ｐ型半導体性であってもよい（図５に示され、それに関して検討されるｎ型半導体性とは反対のもの）。
【００１４】
基板層２８０１及び２８２５（両方ともガラスとして図５に示す）は、図５の典型セルのそれぞれ外側の最上層及び最下層を形成する。これらの層は、色素、第１及び第２の活性及び／又は光活性材料２８１０及び２８１５、例えば、ガラス、ポリエチレン、ＰＥＴ、カプトン、石英、アルミ箔、金箔、及び／又は鋼を含む活性／光活性層まで太陽放射線が通過することを可能にするのに十分な透明性を有するいずれの材料を含んでもよい。さらに、図５に示す実施形態において、電極２８０５（Ｐｔ／ＦＴＯとして示す）はカソードであり、電極２８２０はアノードである。図４に描かれた典型の太陽電池と同様に、太陽放射線は、基板層２８２５及び電極２８２０を通って活性層中へ進入し、その際、太陽放射線の少なくとも一部は吸収されて、１つ又はそれより多い励起子を生じ、電気発生を可能にする。
【００１５】
一部の実施形態による固体ＤＳＳＣは、図１で定型化されたとおりに描かれたＤＳＳＣに関して上に記載したものと実質的に同様のやり方で構築されてもよい。図５に示す実施形態において、ｐ型活性材料２８１０は、図１の電解質１５０３に対応し；ｎ型活性材料２８１５は、図１の色素１５０４とＭＬ１５０５との両方に対応し；電極２８０５及び２８２０は、それぞれ図１の電極層１５０２及び１５０６に対応し；基板層２８０１及び２８２５は、それぞれ、基板層１５０１及び１５０７に対応する。
【００１６】
本開示の様々な実施形態は、とりわけ、活性材料（ホール輸送層及び／又は電子輸送層を含む）、界面層、及びデバイス設計全体を含めて、太陽電池及び他のデバイスの様々な側面における改良された材料及び／又は設計を提供する。
【００１７】
界面層
一部の実施形態における本開示は、薄いコーティングのＩＦＬを含めて、ＰＶ内の１つ又はそれより多い界面層の有利な材料及び設計を提供する。薄いコーティングのＩＦＬは、本明細書で検討される様々な実施形態によるＰＶの１つ又はそれより多いＩＦＬで用いられてもよい。
【００１８】
第１に、前に述べられたとおりに、１つ又はそれより多いＩＦＬ（例えば、図４に示すとおりのＩＦＬ２６２６及び２６２７のいずれか又は両方）は、自己組織化単分子層（ＳＡＭ）として又は薄膜として本開示の光活性有機化合物を含んでもよい。本開示の光活性有機化合物がＳＡＭとして塗布される場合、それは、結合基を含んでもよく、結合基を介してアノード及びカソードのいずれか又は両方の表面に共有結合的に又はそれとは別に結合してもよい。一部の実施形態の結合基は、ＣＯＯＨ、ＳｉＸ３（式中、Ｘは、三元ケイ素化合物、例えば、Ｓｉ（ＯＲ）３及びＳｉＣｌ３の形成に適したあらゆる部位であってもよい）、ＳＯ３、ＰＯ４Ｈ、ＯＨ、ＣＨ２Ｘ（式中、Ｘは、第１７族のハロゲン化物を含んでもよい）、及びＯのいずれか１種又はそれより多いものを含んでもよい。結合基は、電子求引部位、電子供与部位、及び／又はコア部位に共有結合的に又はそれとは別に結合してもよい。結合基は、単分子（又は、一部の実施形態において、複数分子）の厚さの方向付けられた組織化層（例えば、複数の光活性有機化合物がアノード及び／又はカソードに結合している場合など）を形成するようなやり方で電極表面に結合してもよい。述べられたとおりに、ＳＡＭは、共有結合性相互作用によって結合してもよいが、一部の実施形態において、イオン性、水素結合性、及び／又は分散力（すなわち、ファンデルワールス）相互作用によって結合してもよい。さらに、ある特定の実施形態において、光曝露の際に、ＳＡＭは、双性イオン性励起状態となり、それにより、高度に分極されたＩＦＬを生成してもよく、これは、電荷キャリアを活性層から電極（例えば、アノード又はカソードのいずれか）中に向かわせてもよい。この強化された電荷キャリアの注入は、一部の実施形態において、活性層の断面を電子的に分極させ（ｐｏｌｉｎｇ）、これにより、それらのそれぞれの電極に向けて（例えば、ホールをアノードへ；電子をカソードへ）電荷キャリア駆動速度を増加させることによって達成されてもよい。一部の実施形態のアノード用途のための分子は、コア部位に結合した一次電子ドナー部位を含む調整可能な化合物を含んでもよく、そして次に、コア部位は電子求引部位に結合し、そして次に、電子求引部位は結合基に結合する。一部の実施形態によるカソード用途において、ＩＦＬ分子は、コア部位に結合した電子不足部位を含む調整可能な化合物を含み、そして次に、コア部位は電子供与部位に結合し、そして次に、電子供与部位は結合基に結合する。光活性有機化合物がＩＦＬとして用いられる場合、このような実施形態によれば、それは、光活性特性を保持してもよいが、一部の実施形態において、それは光活性である必要はない。
【００１９】
光活性有機化合物ＳＡＭ  ＩＦＬに加えて又はそれに代えて、一部の実施形態によるＰＶは、このような実施形態の第１又は第２の活性材料（例えば、図５に示すとおりの第１又は第２の活性材料２８１０又は２８１５）のいずれかの少なくとも一部の上にコーティングされた薄い界面層（「薄いコーティングの界面層」又は「薄いコーティングのＩＦＬ」）を含んでもよい。そして、その次に、薄いコーティングのＩＦＬの少なくとも一部が色素でコーティングされてもよい。薄いコーティングのＩＦＬは、ｎ型又はｐ型のいずれであってもよく；一部の実施形態において、それは、下部材料（例えば、ＴｉＯ２又は他のメソポーラス材料、例えば、第２の活性材料２８１５のＴｉＯ２）と同じタイプのものであってもよい。第２の活性材料は、アルミナ（例えば、Ａｌ２Ｏ３など）を含む薄いコーティングのＩＦＬでコーティングされたＴｉＯ２（図５に示さず）を含んでもよく、そして次に、これは色素でコーティングされる。ＴｉＯ２及び／又はチタニアへの本明細書での言及は、本明細書に記載されるこのような酸化スズ化合物中のスズと酸化物との比を限定することを意図しない。すなわち、チタニア化合物は、その様々な酸化状態（例えば、チタンＩ、チタンＩＩ、チタンＩＩＩ、チタンＩＶなど）のいずれか１つ又はそれより多いチタンを含んでもよく、したがって、様々な実施形態は、チタン及び酸化物の化学量論的及び／又は非化学量論的量を含んでもよい。したがって、様々な実施形態は、（ＴｉＯ２の代わりに又はそれに加えて）ＴｉｘＯｙを含んでもよく、ここで、ｘは、１〜１００の、あらゆる値（整数又は非整数）であってもよい。一部の実施形態において、ｘは、およそ０．５〜３であってもよい。同様に、ｙは、およそ１．５〜４であってもよい（そして、やはり、整数である必要はない）。したがって、一部の実施形態は、例えば、ＴｉＯ２及び／又はＴｉ２Ｏ３を含んでもよい。さらに、チタンと酸化物の間のどのような比又は比の組合せであってもチタニアは、アナターゼ、ルチル、及び非晶質のいずれか１つ又はそれより多いものを含めて、一部の実施形態においていずれか１つ又はそれより多い結晶構造のものであってもよい。
【００２０】
一部の実施形態の薄いコーティングのＩＦＬにおける使用のための他の金属酸化物典型例には、半導体性金属酸化物、例えば、ＮｉＯ、ＷＯ３、Ｖ２Ｏ５、又はＭｏＯ３などが含まれてもよい。Ａｌ２Ｏ３を含む薄いコーティングのＩＦＬでコーティングされたＴｉＯ２を第２の（例えば、ｎ型の）活性材料が含む実施形態典型例は、Ａｌ２Ｏ３をＴｉＯ２上に堆積させ、続いて、熱アニーリング及び色素コーティングすることに適した、例えばＡｌ（ＮＯ３）３・ｘＨ２Ｏなどの前駆体材料、又はあらゆる他の材料によって形成され得る。ＭｏＯ３コーティングが代わりに使用される実施形態例において、コーティングは、例えば、Ｎａ２Ｍｏ４・２Ｈ２Ｏなどの前駆体材料で形成されてもよく；一方で一部の実施形態によるＶ２Ｏ５コーティングは、例えば、ＮａＶＯ３などの前駆体材料で形成されてもよく；一部の実施形態によるＷＯ３コーティングは、ＮａＷＯ４・Ｈ２Ｏなどの前駆体材料で形成されてもよい。前駆体材料（例えば、Ａｌ（ＮＯ３）３・ｘＨ２Ｏなど）の濃度は、ＴｉＯ２又は他の活性材料上に堆積される（ここでは、Ａｌ２Ｏ３の）最終膜厚さに影響を与え得る。したがって、前駆体材料の濃度の変更は、最終膜厚が制御されてもよい方法であってもよい。例えば、より大きな膜厚は、より大きな前駆体材料濃度から生じ得る。より大きな膜厚は、金属酸化物コーティングを含むＰＶデバイスにおいてより大きなＰＣＥを必ずしももたらし得るものでなくてもよい。したがって、一部の実施形態の方法は、およそ０．５〜１０．０ｍＭの範囲の濃度を有する前駆体材料を使用してＴｉＯ２（又は他のメソポーラス）層をコーティングすることを含んでもよく；他の実施形態は、およそ２．０〜６．０ｍＭの範囲の濃度を有する前駆体材料で層をコーティングすることを含んでもよく；又は他の実施形態ではおよそ２．５〜５．５ｍＭである。
【００２１】
さらに、本明細書でＡｌ２Ｏ３及び／又はアルミナと称されるが、アルミニウムと酸素との様々な比がアルミナの形成で使用されてもよいことが留意されるべきである。したがって、本明細書で検討される一部の実施形態はＡｌ２Ｏ３に言及して説明されるが、このような説明は、酸素におけるアルミニウムの必要な比を定義することは意図されない。むしろ、実施形態は、任意の１種又はそれより多い酸化アルミニウム化合物を含んでもよく、それぞれ、ＡｌｘＯｙ（式中、ｘは、およそ１〜１００のあらゆる値（整数又は非整数）であってもよい）に従う酸化アルミニウム比を有する。一部の実施形態において、ｘは、およそ１〜３（そして、やはり、整数である必要はない）であってもよい。同様に、ｙは、０．１〜１００のあらゆる値（整数又は非整数）であってもよい。一部の実施形態において、ｙは、２〜４（そして、やはり、整数である必要はない）であってもよい。さらに、ＡｌｘＯｙの様々な結晶形態は、様々な実施形態、例えば、アルファ、ガンマ、及び／又は非晶質の形態のアルミナとして存在してもよい。
【００２２】
同様に、本明細書でＭｏＯ３、ＷＯ３、及びＶ２Ｏ５と称されるが、このような化合物は、代わりに又はさらに、それぞれ、ＭｏｘＯｙ、ＷｘＯｙ、及びＶｘＯｙと表されてもよい。ＭｏｘＯｙ及びＷｘＯｙのそれぞれに関して、ｘは、およそ０．５〜１００のあらゆる値（整数又は非整数）であってもよく；一部の実施形態において、それは、およそ０．５〜１．５であってもよい。同様に、ｙは、およそ１〜１００のあらゆる値（整数又は非整数）であってもよい。一部の実施形態において、ｙは、およそ１〜４のあらゆる値であってもよい。ＶｘＯｙに関して、ｘは、およそ０．５〜１００のあらゆる値（整数又は非整数）であってもよく；一部の実施形態において、それは、およそ０．５〜１．５であってもよい。同様に、ｙは、およそ１〜１００のあらゆる値（整数又は非整数）であってもよく；ある特定の実施形態において、それは、およそ１〜１０の整数又は非整数の値であってもよい。
【００２３】
同様に、ＣｓＳｎＩ３への本明細書での一部の実施形態典型例における言及は、様々な実施形態によるセシウム−スズ−ヨウ素化合物における成分元素の比を限定することを意図しない。一部の実施形態は、スズ及びヨウ素の化学量論的及び／又は非化学量論的量を含んでもよく、したがって、このような実施形態は、いずれか１種又はそれより多いセシウム−スズ−ヨウ素化合物などの、セシウム、スズ、及びヨウ素の様々な比を代わりに又はさらに含んでもよく、それぞれは、ＣｓｘＳｎｙＩｚの比を有する。このような実施形態において、ｘは、０．１〜１００のあらゆる値（整数又は非整数）であってもよい。一部の実施形態において、ｘは、およそ０．５〜１．５であってもよい（そして、やはり、整数である必要はない）。同様に、ｙは、０．１〜１００のあらゆる値（整数又は非整数）であってもよい。一部の実施形態において、ｙは、およそ０．５〜１．５であってもよい（そして、やはり、整数である必要はない）。同様に、ｚは、０．１〜１００のあらゆる値（整数又は非整数）であってもよい。一部の実施形態において、ｚは、およそ２．５〜３．５であってもよい。さらに、ＣｓＳｎＩ３は、他の材料、例えば、ＳｎＦ２で、間のすべての値（整数又は非整数）を含めて、０．１：１〜１００：１の範囲のＣｓＳｎＩ３：ＳｎＦ２の比で、ドープされ又はそれと配合され得る。
【００２４】
さらに、薄いコーティングのＩＦＬは、二層を含んでもよい。したがって、薄いコーティングのＩＦＬが金属酸化物（例えば、アルミナなど）を含む例に戻ると、薄いコーティングのＩＦＬは、ＴｉＯ２−プラス−金属酸化物を含んでもよい。このような薄いコーティングのＩＦＬは、メソポーラスＴｉＯ２又は他の活性材料単独と比較して電荷再結合に抵抗するより大きい能力を有し得る。さらに、ＴｉＯ２層の形成において、二次ＴｉＯ２コーティングが、本開示の一部の実施形態によって、ＴｉＯ２粒子の十分な物理的相互接続を提供するためにしばしば必要である。二層の薄いコーティングのＩＦＬをメソポーラスＴｉＯ２（又は他のメソポーラス活性材料）上にコーティングすることは、金属酸化物とＴｉＣｌ４の両方を含む化合物を使用するコーティングの組合せを含み、金属酸化物と二次ＴｉＯ２コーティングとの組合せを含む二層の薄いコーティングのＩＦＬをもたらし、これは、それ自体でいずれか一方の材料の使用に対する性能改善を提供し得る。
【００２５】
前に検討された薄いコーティングのＩＦＬ及びそれらをＴｉＯ２上にコーティングする方法は、一部の実施形態において、液体電解質を含むＤＳＳＣにおいて用いられてもよい。したがって、薄いコーティングのＩＦＬの例に戻り、一例として図１に戻って参照すると、図１のＤＳＳＣは、メソポーラス層１５０５の上にコーティングされた上に記載されたとおりの薄いコーティングのＩＦＬをさらに含み得る（すなわち、薄いコーティングのＩＦＬは、メソポーラス層１５０５と色素１５０４の間に挿入される）。
【００２６】
一部の実施形態において、ＤＳＳＣの文脈で前に検討された薄いコーティングのＩＦＬは、例えば、ＰＶ（例えば、ハイブリッドＰＶ又は他のＰＶ）、電界効果トランジスタ、発光ダイオード、非線形光学デバイス、メモリスタ、キャパシタ、整流器、整流アンテナなどの半導体デバイスのあらゆる界面層で使用されてもよい。さらに、一部の実施形態の薄いコーティングのＩＦＬは、これに限定されないが、本開示の様々な実施形態の以下、すなわち、活性材料及び添加剤（例えば、一部の実施形態において、ケノデオキシコール酸又は１，８−ジヨードオクタン）などの固体ホール輸送材料のいずれか１種又はそれより多いものを含めて、本開示で検討される他の化合物と組み合わせて様々なデバイスのいずれかにおいて用いられてもよい。
【００２７】
他の電子デバイス典型例
一部の実施形態による別の例のデバイスは、モノリシック薄膜ＰＶ及びバッテリデバイス、又はハイブリッドＰＶバッテリである。
【００２８】
本開示の一部の実施形態によるハイブリッドＰＶバッテリは、概してＰＶセル、及び共通の電極を共有し且つ直列又は並列で電気的に連結されたバッテリ部分を含んでもよい。例えば、一部の実施形態のハイブリッドＰＶバッテリは、図６を参照することによって説明することができ、これは、ハイブリッドＰＶバッテリ典型例の構成要素の定型図であり、すなわち、封止材３６０１；少なくも３つの電極３６０２、３６０４、及び３６０６（その少なくとも１つは、デバイスのＰＶ部分及びデバイスのバッテリ部分により共有された共通電極（ここでは３６０４）である）；ＰＶ活性層３６０３；バッテリ活性層３６０５；及び基板３６０７を含む。このような実施形態例において、デバイスのＰＶセルは、１つの電極３６０２（これは、一部の実施形態において、ＰＶ電極と称されてもよい）及びＰＶ活性層３６０３を含んでもよく、一方でデバイスのバッテリは、他の非共有電極３６０６（これは、一部の実施形態において、バッテリ電極と称されてもよい）及びバッテリ活性層３６０５を含んでもよい。このような実施形態のＰＶセル及びバッテリ部分は、共通電極３６０４を共有する。一部の実施形態において、ハイブリッドＰＶバッテリは、モノリシックであっても、すなわち、単一基板上にインプリントされていてもよい。このような実施形態において、ＰＶセルとバッテリ部分の両方は、薄膜タイプデバイスであるべきである。一部の実施形態において、ＰＶセルとバッテリの両方は、インクジェット、ダイスロット、グラビア、及びインプリントロールツーロール印刷等のハイスループット手法によって印刷されることができるものであってもよい。
【００２９】
一部の実施形態のＰＶセルは、ＤＳＳＣ、ＢＨＪ、ハイブリッドＰＶ、又は当技術分野で知られたあらゆる他のＰＶ、例えば、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）ＰＶ、若しくはＣＩＧＳ（銅−インジム−ガリウム−セレニド）ＰＶを含んでもよい。例えば、ハイブリッドＰＶバッテリのＰＶセルがＤＳＳＣを含む実施形態において、ＰＶセルは、図１の例示的液体電解質ＤＳＳＣと図６の例示的ハイブリッドＰＶバッテリのＰＶセルとの比較によって説明されてもよい。具体的には、ＰＶ電極３６０２は、電極層１５０２に対応してもよく；ＰＶ活性層３６０３は、電解質１５０３、色素１５０４、及びＭＬ１５０５に対応してもよく；共通電極３６０４は、電極層１５０６に対応してもよい。あらゆる他のＰＶが、この開示の利益によって当業者に明らかであろうように、ハイブリッドＰＶバッテリの一部の実施形態のＰＶセル構成要素に同様に対応してもよい。さらに、本明細書で検討されるＰＶデバイスと同様に、デバイスのＰＶセル内のＰＶ活性層は、一部の実施形態において界面層並びに第１及び／又は第２の活性材料（これらのそれぞれは、ｎ型又はｐ型半導体性であってもよく、これらのいずれか又は両方は、本明細書で検討される様々な実施形態による金属酸化物界面層を含んでもよい）のいずれか１つ又はそれより多いものを含んでもよい。
【００３０】
このようなデバイスのバッテリ部分は、当技術分野で知られたバッテリ、例えば、リチウムイオン又は空気亜鉛などから構成されてもよい。一部の実施形態において、バッテリは、薄膜バッテリであってもよい。
【００３１】
したがって、例えば、一部の実施形態によるハイブリッドＰＶバッテリは、亜鉛空気バッテリと統合されたＤＳＳＣを含んでもよい。両方のデバイスは、薄膜タイプであり、本開示の一部の実施形態によって、インクジェットロールツーロール印刷などのハイスループット手法によって印刷されることができる。この例では、亜鉛−空気バッテリは、対電極で完成された基板（基板３６０７に対応する）上に最初に印刷される。次いで、バッテリ対電極は、光活性層（ＰＶ活性層３６０３に対応する）がその後に電極３６０４上に印刷されるときに共通電極（共通電極３６０４に対応する）になる。デバイスは、最終電極（ＰＶ電極３６０２に対応する）によって完成され、封止材（封止材３６０１に対応する）中に封止される。封止材は、エポキシ、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、エチル−酢酸ビニル（ＥＶＡ）、パリレンＣ、又は環境からデバイスを保護するのに適したあらゆる他の材料を含んでもよい。
【００３２】
一部の実施形態において、ハイブリッドＰＶバッテリは、既知のバッテリ又はＰＶデバイスに対するいくつかの利点を提供し得る。ハイブリッドＰＶバッテリがモノリシックである実施形態において、それは、接続ワイヤがないことによる耐久性の増加を示し得る。そうでなければ、２つの別個のデバイスを１つに組み合わせること（ＰＶ及びバッテリ）は、別個のバッテリを充電するための別個のＰＶの使用に比べて、全体のサイズ及び重量をさらに有利に減少させ得る。ハイブリッドＰＶバッテリが薄膜タイプＰＶセル及びバッテリ部分を含む実施形態において、薄いタイプのＰＶセルは有利には、バッテリ産業に知られた基板、例えば、ポリイミド（例えば、カプトン又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）など）上でバッテリによってインラインで印刷されることが可能であり得る。さらに、このようなハイブリッドＰＶバッテリの最終フォームファクタは、一部の実施形態において、標準バッテリ（例えば、家庭用電化製品、例えば、コイン、ＡＡＡ、ＡＡ、Ｃ、Ｄ、若しくはその他のものにおける使用のためのもの；又は例えば、携帯電話における使用のためのもの）のフォームファクタに適合するように作製されてもよい。一部の実施形態において、バッテリは、デバイスから取り外し、続いて、太陽光中に置くことにより充電され得る。他の実施形態において、バッテリは、デバイスが太陽光への曝露により充電され得るように、バッテリのＰＶセルがデバイスから外側に面している（例えば、バッテリはデバイス中に封入されていない）ように設計されてもよい。例えば、携帯電話は、電話の外部に面する（電話の覆われた部分内にバッテリを全体的に置くのと対照的に）バッテリのＰＶセルを有するハイブリッドＰＶバッテリを含んでもよい。
【００３３】
さらに、本開示の一部の実施形態は、マルチ光活性層（ｍｕｌｔｉ−ｐｈｏｔｏａｃｔｉｖｅ−ｌａｙｅｒ）ＰＶセルを提供してもよい。このようなセルは、各光活性層が共有両面導電性（すなわち、導体／絶縁体／導体）基板によって他から分離された、少なくとも２つの光活性層を含んでもよい。一部の実施形態の光活性層及び共有基板（単数又は複数）は、導電性層（例えば、導電性基板、又は基板に結合された又はそうでなければ連結された導体）間に挟まれていてもよい。一部の実施形態において、導体及び／又は基板のいずれか１つ又はそれより多いものは、ＵＶ、可視、又はＩＲスペクトルの範囲内の少なくとも一部の電磁放射線に対して透明であってもよい。
【００３４】
各光活性層は、本明細書で他の箇所にて検討される様々なＰＶデバイス（例えば、ＤＳＳＣ、ＢＨＪ、ハイブリッド）のいずれかの活性及び／又は光活性層（単数又は複数）に従う構成を有してもよい。一部の実施形態において、各光活性層は、電磁放射線の異なる波長を吸収することができるものであってもよい。このような配置は、本開示の利益によって当業者に明らかである、あらゆる適切な手段によって成し遂げられてもよい。
【００３５】
一部の実施形態による例示的なマルチ光活性層ＰＶセルは、図７の定型図を参照することによって説明することができ、これは、一部のこのようなＰＶセルの基本構造を例示する。図７は、共有両面導電性基板３７１０により分離された第１及び第２の光活性層（それぞれ、３７０１及び３７０５）を示す（例えば、図７は、導体／絶縁体／導体の一般的性質のアーキテクチャを示す）。２つの光活性層３７０１及び３７０５並びに共有基板３７１０は、第１及び第２の導電性基板３７１５及び３７２０間に挟まれている。この例示的な設定において、各光活性層３７０１及び３７０５は、ＤＳＳＣ様配置に従う色素を含む。さらに、第１の光活性層３７０１の色素は、可視ＥＭスペクトルの第１の部分（例えば、入射する青色光及び緑色光３７５０及び３７５１）で電磁放射線を吸収することができ、一方で第２の光活性層３７０５の色素は、可視ＥＭスペクトルの第２の異なる部分（例えば、赤色光及び黄色光３７５５及び３７５６）で電磁放射線を吸収することができる。図７で例示されるデバイスの場合ではない一方で、異なるが、それにもかかわらず重なる波長の範囲で放射線を吸収することができる色素（又は他の光活性層材料）を、一部の実施形態によるデバイスは含んでもよいことが留意されるべきである。各光活性層における励起（例えば、入射太陽放射線による）の際、ホールは、第１の光活性層３７０１から第１の導電性基板３７１５に、且つ同様に第２の光活性層３７０５から第２の導電性基板３７２０に流れてもよい。したがって、同時に起こる電子輸送は、各光活性層３７０１及び３７０５から共有導電性基板３７１０に向かって起こってもよい。導電体（単数）又は導電体（複数）（例えば、図７におけるようなリード３７３５）は、第１及び第２の導電性基板３７１５及び３７２０のそれぞれから離れて回路の負の方向３７３０に向かう、ホールのさらなる輸送を提供し得るが（例えば、カソード、負のバッテリ端子等に向かって）、一方で導体（単数）又は導体（複数）（例えば、図７におけるようなリード３７４５及び３７４６）は、共有基板３７１０から離れて回路の正の方向３７３５に向かって電子を運び得る。
【００３６】
一部の実施形態において、２つ以上のマルチ光活性層ＰＶセルは、接続又はそうでなければ電気的に連結（例えば、直列で）されてもよい。例えば、図７の例示的実施形態に戻って参照すると、第１及び第２の導電性基板３７１５及び３７２０のそれぞれから離れたワイヤ３７３５導電性電子（ｔｈｅ  ｗｉｒｅ  ３７３５  ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ）は、次に、第２のマルチ光活性層ＰＶセルの両面共有導電性基板（例えば、図７の例示的ＰＶセルの共有導電性基板３７１０に対応する共有導電性基板など）に接続されてもよい。あらゆる数のＰＶセルが、そのように直列で接続され得る。一部の実施形態における末端効果は、直列で電気的に連結された本質的に複数の並列ＰＶセル対である（ここで、２つの光活性層及び共有両面導電性基板を有する各マルチ光活性層ＰＶセルは、並列ＰＶセルの対と見なされ得る）。同様に、３つの光活性層と各光活性層間に挟まれた２つの共有両面導電性基板とを有するマルチ光活性層ＰＶセルは、４つ、５つ、及びそれを超える光活性層を含むマルチ光活性層ＰＶセルのための並列ＰＶセルのトリオ（ｔｒｉｏ）などと同等に見なされ得る。
【００３７】
さらに、電気的に連結されたマルチ光活性層ＰＶセルは、さらに１つ又はそれより多いバッテリに電気的に連結されて、ある特定の実施形態によるハイブリッドＰＶバッテリを形成してもよい。
【００３８】
ある特定の実施形態において、直列での２つ以上のマルチ光活性層ＰＶセルの電気的連結（例えば、並列ＰＶセル対の２つ以上の単位の直列接続）は、図８Ａに例示されるものと同様の形態で行われてもよく、これは、キャッピングアノード３８７０及びキャッピングカソード３８８０間の４つのマルチ光活性層ＰＶセル３８１０、３８２０、３８３０、及び３８４０の直列電気連結を描く。ＰＶセル３８１０、３８２０、３８３０、及び３８４０は、共通の第１の外側基板３８５０を有し、ＰＶセル３８２０及び３８３０は、共通の第２の外側基板３８５１を有する。さらに、共通の共有基板３８５５は、直列接続の長さに伸び、各ＰＶセルについて図７で定型化された実施形態の共有基板３７１０に対応する。図８Ａの実施形態で示されるマルチ光活性層ＰＶセル３８１０、３８２０、３８３０、及び３８４０のそれぞれは、２つの光活性層（例えば、ＰＶセル３８１０における光活性層３８１１及び３８１２）及び２つの光電極（例えば、ＰＶセル３８１０における光電極３８１５及び３８１６）を含む。この及び他の対応する実施形態による光活性層は、以上で開示されたとおりのあらゆる光活性及び／又は活性材料（例えば、第１の活性材料、第２の活性材料、及び／又は１つ若しくはそれより多い界面層）も含んでもよく、光電極は、本明細書で検討されるとおりの電極として適したあらゆる基板及び／又は導電性材料も含んでもよい。一部の実施形態において、光活性層及び光電極の配列は、セルからセルに交互に行われてもよい（例えば、直列で電気的連結を確立するためなど）。例えば、図８Ａに示されるとおり、セル３８１０は、光電極−光活性層−共有基板−光活性層−光電極によって共有外側基板間で配列される一方で、セル３８２０は、光電極及び光活性層が隣接するセル３８１０に対して交換される配列を示し、セル３８３０は、同様に、光電極及び光活性層が隣接するセル３８２０に対して交換される配列を示す（したがって、セル３８１０と同様に配列される）。図８Ａは、共通基板３８５０、３８５１、及び３８５５のそれぞれの部分に連結された、複数の透明導体（３８０１、３８０２、３８０３、３８０４、３８０５、３８０６、３８０７、及び３８０８）を追加的に示し、これによりＰＶセル３８１０、３８２０、３８３０、及び３８４０の電気的連結を可能となる。さらに、図８Ａは、一部の実施形態に従ってバッテリ（ここでは、Ｌｉイオンバッテリ３８６０）へのＰＶセルの直列の電気的連結を示す。このような連結は、前に検討された一部の実施形態のハイブリッドＰＶバッテリの充電と同様のやり方でＰＶセルがＬｉイオンバッテリを充電することを可能にし得る。図８Ｂは、図８Ａのデバイスで生じる電流を示す電気的等価図である。
【００３９】
添加剤
前に述べたとおり、一部の実施形態によるＰＶ及び他のデバイスは、添加剤（これは、例えば、酢酸、プロパン酸、トリフルオロ酢酸、ケノデオキシコール酸、デオキシコール酸、１，８−ジヨードオクタン、及び１，８−ジチオオクタンのいずれか１種又はそれより多いものであってもよい）を含んでもよい。このような添加剤は、色素浸漬前に直接前処理剤として用いられても、色素と様々な比率で混合されて、浸漬溶液を形成してもよい。これらの添加剤は、場合によっては、例えば、色素溶解度を増加させるために機能し、開口活性サイトをブロックすることにより、及び色素分子間の分子秩序化を誘導することによって色素分子のクラスター化を妨ぎ得る。それらは、本明細書で検討されるとおりの本開示の様々な実施形態による光活性化合物を含む、あらゆる適切な色素と一緒に用いられてもよい。
【００４０】
複合ペロブスカイト材料デバイス設計
一部の実施形態において、本開示は、１種又はそれより多いペロブスカイト材料を含むＰＶ及び他の同様のデバイス（例えば、バッテリ、ハイブリッドＰＶバッテリ、ＦＥＴ、ＬＥＤなど）の複合設計を提供し得る。ペロブスカイト材料は、ＰＶ又は他のデバイスの様々な１つ又はそれより多い側面に組み込まれてもよい。一部の実施形態によるペロブスカイト材料は、一般式ＣＭＸ３［ここで、Ｃは、１種又はそれより多いカチオン（例えば、アミン、アンモニウム、第１族金属、第２族金属、及び／又は他のカチオン若しくはカチオン様化合物）を含み；Ｍは、１種又はそれより多い金属（典型例は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、及びＺｒを含む）を含み；Ｘは、１種又はそれより多いアニオンを含む］のものであってもよい。一部の実施形態において、Ｃは、１種又はそれより多い有機カチオンを含んでもよい。
【００４１】
ある特定の実施形態において、Ｃは、アンモニウム、一般式［ＮＲ４］＋（式中、Ｒ基は、同じか又は異なる基であり得る）の有機カチオンを含んでもよい。好適なＲ基には、これに限定されないが、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル基又はその異性体；あらゆるアルカン、アルケン、又はアルキンＣｘＨｙ（式中、ｘ＝１〜２０であり、ｙ＝１〜４２であり、環状、分岐又は直鎖である）；アルキルハライド、ＣｘＨｙＸｚ（ｘ＝１〜２０であり、ｙ＝０〜４２であり、ｚ＝１〜４２であり、Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、又はＩである）；あらゆる芳香族基（例えば、フェニル、アルキルフェニル、アルコキシフェニル、ピリジン、ナフタレンなど）；少なくとも１個の窒素が環内に含まれる環状複合体（例えば、ピリジン、ピロール、ピロリジン、ピペリジン、テトラヒドロキノリンなど）；あらゆる硫黄含有基（例えば、スルホキシド、チオール、アルキルスルフィドなど）；あらゆる窒素含有基（窒素酸化物、アミン）；あらゆるリン含有基（ホスフェート）；あらゆるホウ素含有基（例えば、ボロン酸など）；あらゆる有機酸（例えば、酢酸、プロパン酸など）；及びそれらのエステル又はアミド誘導体；アルファ、ベータ、ガンマ、及びより大きい誘導体を含む、あらゆるアミノ酸（例えば、グリシン、システイン、プロリン、グルタミン酸、アルギン、セリン、ヒスチジン、５−アンモニウム吉草酸など）；あらゆるケイ素含有基（例えば、シロキサンなど）；並びにあらゆるアルコキシ基、−ＯＣｘＨｙ（式中、ｘ＝０〜２０であり、ｙ＝１〜４２である）が含まれる。
【００４２】
ある特定の実施形態において、Ｃは、ホルムアミジニウム、一般式［Ｒ２ＮＣＨＮＲ２］＋（式中、Ｒ基は、同じか又は異なる基であり得る）の有機カチオンを含んでもよい。好適なＲ基には、これに限定されないが、水素、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル基又はその異性体；あらゆるアルカン、アルケン、又はアルキンＣｘＨｙ（式中、ｘ＝１〜２０であり、ｙ＝１〜４２であり、環状、分岐又は直鎖）；アルキルハライド、ＣｘＨｙＸｚ（ｘ＝１〜２０であり、ｙ＝０〜４２であり、ｚ＝１〜４２であり、Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、又はＩである）；あらゆる芳香族基（例えば、フェニル、アルキルフェニル、アルコキシフェニル、ピリジン、ナフタレンなど）；少なくとも１個の窒素が環内に含まれる環状複合体（例えば、イミダゾール、ベンズイミダゾール、ジヒドロピリミジン、（アゾリジニリデンメチル）ピロリジン、トリアゾールなど）；あらゆる硫黄含有基（例えば、スルホキシド、チオール、アルキルスルフィドなど）；あらゆる窒素含有基（ニトロキシド、アミン）；あらゆるリン含有基（ホスフェート）；あらゆるホウ素含有基（例えば、ボロン酸など）；あらゆる有機酸（酢酸、プロパン酸）及びそれらのエステル又はアミド誘導体；アルファ、ベータ、ガンマ、及びより大きい誘導体を含む、あらゆるアミノ酸（例えば、グリシン、システイン、プロリン、グルタミン酸、アルギニン、セリン、ヒスチジン、５−アンモニウム吉草酸など）；あらゆるケイ素含有基（例えば、シロキサンなど）；並びにあらゆるアルコキシ基、−ＯＣｘＨｙ（式中、ｘ＝０〜２０であり、ｙ＝１〜４２である）が含まれる。
【００４３】
ある特定の実施形態において、Ｃは、グアニジニウム、一般式［（Ｒ２Ｎ）２Ｃ＝ＮＲ２］＋（式中、Ｒ基は、同じか又は異なる基であり得る）の有機カチオンを含んでもよい。好適なＲ基には、これに限定されないが、水素、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル基又はその異性体；あらゆるアルカン、アルケン、又はアルキンＣｘＨｙ（式中、ｘ＝１〜２０であり、ｙ＝１〜４２であり、環状、分岐又は直鎖）；アルキルハライド、ＣｘＨｙＸｚ（ｘ＝１〜２０であり、ｙ＝０〜４２であり、ｚ＝１〜４２であり、Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、又はＩである）；あらゆる芳香族基（例えば、フェニル、アルキルフェニル、アルコキシフェニル、ピリジン、ナフタレンなど）；少なくとも１個の窒素が環内に含まれる環状複合体（例えば、オクタヒドロピリミド［１，２−ａ］ピリミジン、ピリミド［１，２−ａ］ピリミジン、ヘキサヒドロイミダゾ［１，２−ａ］イミダゾール、ヘキサヒドロピリミジン−２−イミンなど）；あらゆる硫黄含有基（例えば、スルホキシド、チオール、アルキルスルフィドなど）；あらゆる窒素含有基（ニトロキシド、アミン）；あらゆるリン含有基（ホスフェート）；あらゆるホウ素含有基（例えば、ボロン酸など）；任意の有機酸（酢酸、プロパン酸）及びそれらのエステル又はアミド誘導体；アルファ、ベータ、ガンマ、及びより大きい誘導体を含む、あらゆるアミノ酸（例えば、グリシン、システイン、プロリン、グルタミン酸、アルギニン、セリン、ヒスチジン、５−アンモニウム吉草酸）；あらゆるケイ素含有基（例えば、シロキサンなど）；並びにあらゆるアルコキシ基、−ＯＣｘＨｙ（式中、ｘ＝０〜２０であり、ｙ＝１〜４２である）が含まれる。
【００４４】
ある特定の実施形態において、Ｃは、エテンテトラミンカチオン、一般式［（Ｒ２Ｎ）２Ｃ＝Ｃ（ＮＲ２）２］＋（式中、Ｒ基は、同じか又は異なる基であり得る）の有機カチオンを含んでもよい。好適なＲ基には、これに限定されないが、水素、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル基又はその異性体；あらゆるアルカン、アルケン、又はアルキンＣｘＨｙ（式中、ｘ＝１〜２０であり、ｙ＝１〜４２であり、環状、分岐又は直鎖）；アルキルハライド、ＣｘＨｙＸｚ（ｘ＝１〜２０であり、ｙ＝０〜４２であり、ｚ＝１〜４２であり、Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、又はＩである）；あらゆる芳香族基（例えば、フェニル、アルキルフェニル、アルコキシフェニル、ピリジン、ナフタレンなど）；少なくとも１個の窒素が環内に含まれる環状複合体（例えば、２−ヘキサヒドロピリミジン−２−イリデンヘキサヒドロピリミジン、オクタヒドロピラジノ［２，３−ｂ］ピラジン、ピラジノ［２，３−ｂ］ピラジン、キノキサリノ［２，３−ｂ］キノキサリンなど）；あらゆる硫黄含有基（例えば、スルホキシド、チオール、アルキルスルフィドなど）；あらゆる窒素含有基（ニトロキシド、アミン）；あらゆるリン含有基（ホスフェート）；あらゆるホウ素含有基（例えば、ボロン酸など）；あらゆる有機酸（酢酸、プロパン酸）及びそれらのエステル又はアミド誘導体；アルファ、ベータ、ガンマ、及びより大きい誘導体を含む、あらゆるアミノ酸（例えば、グリシン、システイン、プロリン、グルタミン酸、アルギニン、セリン、ヒスチジン、５−アンモニウム吉草酸）；あらゆるケイ素含有基（例えば、シロキサンなど）；並びにあらゆるアルコキシ基、−ＯＣｘＨｙ（式中、ｘ＝０〜２０であり、ｙ＝１〜４２である）が含まれる。
【００４５】
一部の実施形態において、Ｘは、１種又はそれより多いハロゲン化物を含んでもよい。ある特定の実施形態において、Ｘは、第１６族アニオンを代わりに又はさらに含んでもよい。ある特定の実施形態において、第１６族アニオンは硫化物又はセレン化物であってもよい。ある特定の実施形態において、各有機カチオンＣは、各金属Ｍより大きくてもよく、各アニオンＸは、カチオンＣと金属Ｍの両方と結合することができてもよい。様々な実施形態によるペロブスカイト材料の例には、ＣｓＳｎＩ３（本明細書で前に検討されたもの）及びＣｓｘＳｎｙＩｚ（ｘ、ｙ、及びｚは、前の検討に従って変化するもの）が含まれる。他の例には、一般式ＣｓＳｎＸ３（式中、Ｘは、Ｉ３、Ｉ２．９５Ｆ０．０５；Ｉ２Ｃｌ；ＩＣｌ２；及びＣＩ３のいずれか１個又はそれより多いものであってもよい）の化合物が含まれる。他の実施形態において、Ｘは、Ｃｓ及びＳｎと比較したＸの合計の比がＣｓＳｎＸ３の一般的化学量論をもたらすような量でＩ、Ｃｌ、Ｆ、及びＢｒのいずれか１種又はそれより多いものを含んでもよい。一部の実施形態において、Ｘを構成する元素の合わせた化学量論は、ＣｓｘＳｎｙＩｚに関して前に検討されたとおり、Ｉｚと同じ規則に従ってもよい。さらに他の例には、一般式ＲＮＨ３ＰｂＸ３［ここで、Ｒは、ＣｎＨ２ｎ＋１（ｎは、０〜１０の範囲である）であってもよい］の化合物が含まれ、Ｘは、カチオンＲＮＨ３及び金属Ｐｂと比較したＸの合計の比が、ＲＮＨ３ＰｂＸ３の一般的化学量論をもたらすような量でＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、及びＩのいずれか１種又はそれより多いものを含んでもよい。さらに、Ｒの一部の具体例には、Ｈ、アルキル鎖（例えば、ＣＨ３、ＣＨ３ＣＨ２、ＣＨ３ＣＨ２ＣＨ２など）、及びアルファ、ベータ、ガンマ、及びより大きい誘導体を含む、アミノ酸（例えば、グリシン、システイン、プロリン、グルタミン酸、アルギニン、セリン、ヒスチジン、５−アンモニウム吉草酸など）が含まれる。
【００４６】
一部の実施形態において、ペロブスカイト材料は、活性材料としてＰＶ又は他のデバイスに含まれてもよい。例えば、１種又はそれより多いペロブスカイト材料は、一部の実施形態の第１及び第２の活性材料のいずれか又は両方（例えば、図５の活性材料２８１０及び２８１５など）として作用してもよい。より一般的に言えば、本開示の一部の実施形態は、１種又はそれより多いペロブスカイト材料を含む活性層を有するＰＶ又は他のデバイスを提供する。このような実施形態において、ペロブスカイト材料（すなわち、いずれか１種又はそれより多いペロブスカイト材料（単数又は複数）を含む材料）は、様々なアーキテクチャの活性層で用いられてもよい。さらに、ペロブスカイト材料は、活性層のいずれか１種又はそれより多い成分（例えば、電荷輸送材料、メソポーラス材料、光活性材料、及び／又は界面材料などであり、これらのそれぞれは、以下により詳細に検討される）の機能（単数又は複数）を果たし得る。一部の実施形態において、同じペロブスカイト材料は、複数のこのような機能を果たし得るが、他の実施形態において、複数のペロブスカイト材料が、デバイスに含まれてもよく、各ペロブスカイト材料は１つ又はそれより多いこのような機能を果たす。ある特定の実施形態において、ペロブスカイト材料がどのような役割を果たし得るとしても、それは、様々な状態でデバイス中で調製され及び／又はそこに存在してもよい。例えば、一部の実施形態においてそれは実質的に固体であってよい。他の実施形態において、それは溶液であってもよく（例えば、ペロブスカイト材料は、液体に溶解されて、その個別のイオン性サブ種で前記液体中に存在するなどしてもよく）；又はそれは、懸濁液（例えば、ペロブスカイト材料粒子のものなど）であってもよい。溶液又は懸濁液は、コーティングされてもいてもよく、又はそうでなければデバイス内で（例えば、メソポーラス、界面、電荷輸送、光活性、若しくは他の層などのデバイスの別の構成要素上に、及び／又は電極上に）堆積されてもよい。一部の実施形態におけるペロブスカイト材料は、デバイスの別の構成要素の表面上に（例えば、薄膜固体として蒸着によるなどして）その場で形成されてもよい。ペロブスカイト材料を含む固体又は液体層を形成するあらゆる他の適切な手段が用いられてもよい。
【００４７】
一般的に、ペロブスカイト材料デバイスは、第１の電極、第２の電極、及び第１と第２の電極の間に少なくとも部分的に配置された、ペロブスカイト材料を含む活性層を含んでもよい。一部の実施形態において、第１の電極は、アノード及びカソードの一方であってもよく、第２の電極は、アノード及びカソードの他方であってもよい。ある特定の実施形態による活性層は、電荷輸送材料；液体電解質；メソポーラス材料；光活性材料（例えば、色素、ケイ素、テルル化カドミウム、硫化カドミウム、セレン化カドミウム、セレン化銅インジウムガリウム、ヒ化ガリウム、リン化ゲルマニウムインジウム、半導体ポリマー、他の光活性材料など）；及び界面材料のいずれか１種又はそれより多いものを含む、いずれか１種又はそれより多い活性層成分を含んでもよい。これらの活性層成分のいずれか１種又はそれより多いものは、１種又はそれより多いペロブスカイト材料を含んでもよい。一部の実施形態において、活性層成分の一部又はすべては、サブ層に全体的又は部分的に配列されていてもよい。例えば、活性層は、界面材料を含む界面層；メソポーラス材料を含むメソポーラス層；及び電荷輸送材料を含む電荷輸送層のいずれか１つ又はそれより多いものを含んでもよい。一部の実施形態において、例えば色素などの光活性材料は、これらの層のいずれか１つ又はそれより多いものの上にコーティングされても、又はそうでなければ、配置されてもよい。ある特定の実施形態において、いずれか１つ又はそれより多い層は、液体電解質でコーティングされてもよい。さらに、界面層は、一部の実施形態による活性層のいずれか２つ以上の他の層の間に、及び／又は層とコーティングの間（色素とメソポーラス層の間など）に、及び／又は２つのコーティングの間（液体電解質と色素の間など）に、及び／又は活性層成分と電極の間に含まれてもよい。本明細書での層（複数）への言及は、最終配列（例えば、デバイス内に別個に定義できる各材料の実質的な個別の部分）のいずれかを含んでもよく、及び／又は層（単数）への言及は、各層における材料（単数又は複数）のその後の混合の可能性にかかわらず、デバイスの構築中の配列を意味してもよい。層は、一部の実施形態において個別的であっても、実質的に隣接する材料を含んでもよい（例えば、層は、図１に定型的に例示されたとおりであってもよい）。他の実施形態において、層は、実質的に混合されていてもよく（例えば、ＢＨＪ、ハイブリッド、及び一部のＤＳＳＣセルの場合におけるように）、この例は、図４における光活性層２６１６内の第１及び第２の活性材料２６１８及び２６２０により示される。一部の実施形態において、第１及び第２の活性材料２６１８及び２６２０の混合層を含む光活性層２６１６に加えて、個別的隣接層２６２７、２６２６、及び２６２２を含む、図４のデバイスによっても示されるとおりのデバイスは、これらの２種類の層の混合物を含んでもよい。いずれの場合でも、どのような種類であってもいずれか２つ以上の層は、ある特定の実施形態において、大きな接触表面積を達成するようなやり方で互いに隣接して（及び／又は互いと混合されて）配置されてもよい。ある特定の実施形態において、ペロブスカイト材料を含む層は、大きな接触表面積を達成するように１つ又はそれより多い他の層に隣接して配置されてもよい（例えば、ここで、ペロブスカイト材料は、低い電荷移動度を示す）。他の実施形態において、大きな接触表面積は、必ずしも必要でなくてもよい（例えば、ここで、ペロブスカイト材料は、高い電荷移動度を示す）。
【００４８】
一部の実施形態によるペロブスカイト材料デバイスは、１つ又はそれより多い基板を任意に含んでもよい。一部の実施形態において、第１及び第２の電極のいずれか一方又は両方は、基板上にコーティングされても、又はそうでなければ配置されてもよく、それにより、電極は、実質的に基板と活性層の間に配置される。デバイスの構成の材料（例えば、基板、電極、活性層及び／又は活性層の成分）は、様々な実施形態において全体的又は部分的に剛性又は可撓性のいずれかであってもよい。一部の実施形態において、電極は、基板として作用し、それにより、別個の基板に対する必要性をなくしてもよい。
【００４９】
さらに、ある特定の実施形態によるペロブスカイト材料デバイスは、集光材料（例えば、図２に表される例示的ＰＶで描かれたとおりの集光層１６０１などの、集光層におけるもの）を任意で含んでもよい。さらに、ペロブスカイト材料デバイスは、いずれか１種又はそれより多い添加剤、例えば、本開示の一部の実施形態に関して上で検討された添加剤のいずれか１種又はそれより多いものを含んでもよい。
【００５０】
ペロブスカイト材料デバイスに含まれてもよい様々な材料の一部の説明は、図９を参照して部分的に行われる。図９は、一部の実施形態によるペロブスカイト材料デバイス３９００の定型図である。デバイス３９００の様々な構成要素が、隣接材料を含む個別的層として例示されるが、図９は定型図であり；したがって、それに従う実施形態は、本明細書で前に検討された「層」の使用と一致して、このような個別的層、及び／又は実質的に混合された非隣接層を含んでもよいことが理解されるべきである。デバイス３９００は、第１及び第２の基板３９０１及び３９１３を含む。第１の電極３９０２は、第１の基板３９０１の内側表面上に配置され、第２の電極３９１２は、第２の基板３９１３の内側表面上に配置される。活性層３９５０は、２つの電極３９０２と３９１２の間に挟まれている。活性層３９５０は、メソポーラス層３９０４；第１及び第２の光活性材料３９０６及び３９０８；電荷輸送層３９１０、及びいくつかの界面層を含む。図９は、活性層３９５０のサブ層が界面層によって分離され且つさらには界面層が各電極３９０２及び３９１２上に配置される実施形態によるデバイス３９００の例をさらに例示する。特に、第２、第３、及び第４の界面層３９０５、３９０７、及び３９０９は、それぞれ、メソポーラス層３９０４、第１の光活性材料３９０６、第２の光活性材料３９０８、及び電荷輸送層３９１０のそれぞれの間に配置される。第１及び第５の界面層３９０３及び３９１１は、それぞれ、（ｉ）第１の電極３９０２とメソポーラス層３９０４の間；及び（ｉｉ）電荷輸送層３９１０と第２の電極３９１２の間に配置される。したがって、図９に描かれるデバイスの例のアーキテクチャは、基板−電極−活性層−電極−基板として特徴付けられてもよい。活性層３９５０のアーキテクチャは、界面層−メソポーラス層−界面層−光活性材料−界面層−光活性材料−界面層−電荷輸送層−界面層ととして特徴付けられてもよい。前に述べられたとおりに、一部の実施形態において、界面層は存在することを必要としないか；又は１つ若しくはそれより多い界面層は、すべてではないが、ある特定の、活性層の構成要素間、及び／又はデバイスの構成要素間のみに含まれてもよい。
【００５１】
基板、例えば、第１及び第２の基板３９０１及び３９１３のいずれか一方又は両方は、可撓性又は剛性であってもよい。２つの基板が含まれる場合、少なくとも一方は電磁（ＥＭ）放射線（例えば、ＵＶ、可視、又はＩＲ放射線など）に対して透明又は半透明であるべきである。１つの基板が含まれる場合、それは同様に透明又は半透明であってもよいが、それは、デバイスの一部がＥＭ放射線を活性層３９５０と接触させる限り、そうである必要はない。好適な基板材料には、ガラス；サファイア；酸化マグネシウム（ＭｇＯ）；マイカ；ポリマー（例えば、ＰＥＴ、ＰＥＧ、ポリプロピレン、ポリエチレンなど）；セラミック；ファブリック（例えば、綿、絹、羊毛など）；木材；壁板；金属；及びそれらの組合せのいずれか１種又はそれより多いものが含まれる。
【００５２】
前に述べられたとおり、電極（例えば、図９の電極３９０２及び３９１２の一方）は、アノード又はカソードのいずれであってもよい。一部の実施形態において、一方の電極はカソードとして機能してもよく、他方はアノードとして機能してもよい。電極３９０２及び３９１２のいずれか一方又は両方は、リード、ケーブル、ワイヤ、又はデバイス３９００へ及び／又はデバイス３９００からの電荷輸送を可能にする他の手段に連結されていてもよい。電極は、あらゆる導電性材料を構成してもよく、少なくとも一方の電極は、ＥＭ放射線に対して透明若しくは半透明であるべきであり、及び／又はＥＭ放射線が活性層３９５０の少なくとも一部と接触させることが可能であるように配列されるべきである。好適な電極材料には、酸化インジウムスズ又はスズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）；フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）；酸化カドミウム（ＣｄＯ）；酸化亜鉛インジウムスズ（ＺＩＴＯ）；酸化アルミニウム亜鉛（ＡＺＯ）；アルミニウム（Ａｌ）；金（Ａｕ）；カルシウム（Ｃａ）；マグネシウム（Ｍｇ）；チタン（Ｔｉ）；鋼；炭素（及びその同素体）；及びそれらの組合せのいずれか１種又はそれより多いものが含まれてもよい。
【００５３】
メソポーラス材料（例えば、図９のメソポーラス層３９０４に含まれる材料など）は、あらゆる孔含有材料を含んでもよい。一部の実施形態において、孔は、約１〜約１００ｎｍの範囲の直径を有してもよく；他の実施形態において、孔直径は、約２〜約５０ｎｍの範囲であってもよい。好適なメソポーラス材料には、本明細書で他の箇所にて検討されたあらゆる界面材料及び／又はメソポーラス材料；アルミニウム（Ａｌ）；ビスマス（Ｂｉ）；インジウム（Ｉｎ）；モリブデン（Ｍｏ）；ニオブ（Ｎｂ）；ニッケル（Ｎｉ）；ケイ素（Ｓｉ）；チタン（Ｔｉ）；バナジウム（Ｖ）；亜鉛（Ｚｎ）；ジルコニウム（Ｚｒ）；前述の金属のいずれか１種又はそれより多い酸化物（例えば、アルミナ、セリア、チタニア、酸化亜鉛、ジルコニアなど）；前述の金属のいずれか１種又はそれより多いものの硫化物；前述の金属のいずれか１種又はそれより多いものの窒化物；並びにそれらの組合せのいずれか１種又はそれより多いものが含まれる。
【００５４】
光活性材料（例えば、図９の第１又は第２の光活性材料３９０６又は３９０８など）は、あらゆる光活性化合物、例えば、ケイ素（場合によっては、単結晶シリコン）、テルル化カドミウム、硫化カドミウム、セレン化カドミウム、セレン化銅インジウムガリウム、ヒ化ガリウム、リン化ゲルマニウムインジウム、１種又はそれより多い半導体ポリマー、及びそれらの組合せのいずれか１種又はそれより多いものを含んでもよい。ある特定の実施形態において、光活性材料は、色素（例えば、Ｎ７１９、Ｎ３、他のルテニウム系色素など）を代わりに又はそれに加えて含んでもよい。一部の実施形態において、色素（どのような組成のものであっても）は、別の層（例えば、メソポーラス層及び／又は界面層）の上にコーティングされてもよい。一部の実施形態において、光活性材料は、１種又はそれより多いペロブスカイト材料を含んでもよい。ペロブスカイト材料含有光活性物質は、固体形態のものであってもよく、又は一部の実施形態において、それは、ペロブスカイト材料を含む懸濁液又は溶液を含む色素の形態であってもよい。このような溶液又は懸濁液は、他の色素と同様なやり方で他のデバイス構成要素の上にコーティングされてもよい。一部の実施形態において、固体ペロブスカイト含有材料は、あらゆる適切な手段（例えば、蒸着、溶液堆積、固体材料の直接配置など）によって堆積されてもよい。様々な実施形態によるデバイスは、１種、２種、３種、又はそれより多い光活性化合物（例えば、１種、２種、３種、又はそれより多いペロブスカイト材料、色素、又はそれらの組合せ）を含んでもよい。複数の色素又は他の光活性材料を含むある特定の実施形態において、２種以上の色素又は他の光活性材料のそれぞれは、１つ又はそれより多い界面層によって分離されていてもよい。一部の実施形態において、複数の色素及び／又は光活性化合物は、少なくとも部分的に混合されてもよい。
【００５５】
電荷輸送材料（例えば、図９における電荷輸送層３９１０の電荷輸送材料）は、固体電荷輸送材料（すなわち、口語的には標識固体電解質）を含んでもよく、又はそれは、液体電解質及び／又はイオン液体を含んでもよい。液体電解質、イオン液体、及び固体電荷輸送材料のいずれも、電荷輸送材料と称されてもよい。本明細書で使用されるとおり、「電荷輸送材料」は、電荷キャリアを収集し及び／又は電荷キャリアを輸送することができる、固体、液体、又はそうでないもののあらゆる材料を指す。例えば、一部の実施形態によるＰＶデバイスにおいて、電荷輸送材料は、電荷キャリアを電極に輸送することができてもよい。電荷キャリアには、ホール（この輸送は、電荷輸送材料をまさに「ホール輸送材料」と適切に名付けられるようにさせ得る）及び電子が含まれてもよい。ＰＶ又は他のデバイスにおけるカソード又はアノードのいずれかに関連する電荷輸送材料の配置に応じて、ホールはアノードに向けて、電子はカソードに向けて輸送されてもよい。一部の実施形態による電荷輸送材料の好適な例には、ペロブスカイト材料；Ｉ−／Ｉ３−；Ｃｏ複合体；ポリチオフェン（例えば、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）及びその誘導体、又はＰ３ＨＴなど）；ポリヘプタデカニルカルバゾールジチエニルベンゾチアジアゾール及びその誘導体（例えば、ＰＣＤＴＢＴなど）などのカルバゾール系コポリマー；ポリシクロペンタジチオフェン−ベンゾチアジアゾール及びその誘導体（例えば、ＰＣＰＤＴＢＴなど）などの他のコポリマー；ポリ（トリアリールアミン）化合物及びその誘導体（例えば、ＰＴＡＡなど）；スピロ−ＯＭｅＴＡＤ；フラーレン及び／又はフラーレン誘導体（例えば、Ｃ６０、ＰＣＢＭなど）；並びにそれらの組合せの１種又はそれより多いものが含まれてもよい。ある特定の実施形態において、電荷輸送材料は、電荷キャリア（電子又はホール）を収集することができ、及び／又は電荷キャリアを輸送することができる固体又は液体の、あらゆる材料が含まれてもよい。したがって、一部の実施形態の電荷輸送材料は、ｎ型又はｐ型の活性及び／又は半導電体材料であってもよい。電荷輸送材料は、デバイスの電極のうち一方の最も近くに配置されてもよい。それは、一部の実施形態において、電極に隣接して配置されてもよいが、他の実施形態において、界面層は、電荷輸送材料と電極の間に配置されてもよい（例えば、第５の界面層３９１１を有する図９に示されるとおりのものなど）。ある特定の実施形態において、電荷輸送材料のタイプは、それが最も近い電極に基づいて選択されてもよい。例えば、電荷輸送材料がホールを収集し及び／又は輸送する場合、それは、ホールをアノードへ輸送するようにアノードに最も近くてもよい。しかしながら、電荷輸送材料は、代わりに、カソードの最も近くに配置され、電子をカソードへ輸送するように選択されるか又は構築されてもよい。
【００５６】
前に述べられたとおり、様々な実施形態によるデバイスは、あらゆる２つの他の層及び／又は材料間に界面層を任意に含んでもよいが、一部の実施形態によるデバイスは、いかなる界面層も含む必要がない。したがって、例えば、ペロブスカイト材料デバイスは、０、１、２、３、４、５つ、又はそれを超える界面層を含んでもよい（例えば、図９のデバイス例であり、これは、５つの界面層３９０３、３９０５、３９０７、３９０９、及び３９１１を含む）。界面層は、本明細書で前に検討された実施形態に従う薄いコーティングの界面層（例えば、アルミナ及び／若しくは他の金属酸化物粒子、並びに／又はチタニア／金属酸化物二層、並びに／又は本明細書で他の箇所にて検討されたとおりの薄いコーティングの界面層に従う他の化合物を含むもの）を含んでもよい。一部の実施形態による界面層は、２つの層又は材料間に電荷輸送及び／又は収集の増強のためのあらゆる適切な材料を含んでもよく；それはまた、いったん電荷が界面層に隣接する材料の１つから離れて輸送されると、電荷再結合の可能性を妨げ又は減少させるのを助け得る。好適な界面材料には、本明細書で他の箇所にて検討されたあらゆるメソポーラス材料及び／又は界面材料；Ａｌ；Ｂｉ；Ｉｎ；Ｍｏ；Ｎｉ；白金（Ｐｔ）；Ｓｉ；Ｔｉ；Ｖ；Ｎｂ；Ｚｎ；Ｚｒ；前述の金属のいずれかの酸化物（例えば、アルミナ、シリカ、チタニアなど）；前述の金属のいずれかの硫化物；前述の金属のいずれかの窒化物；官能化された又は非官能化されたアルキルシリル基；黒鉛；グラフェン；フラーレン；カーボンナノチューブ；並びにそれらの組合せ（一部の実施形態において、組み合わせられた材料の二層を含む）の１種又はそれより多いものが含まれてもよい。一部の実施形態において、界面層は、ペロブスカイト材料を含んでもよい。
【００５７】
図９の定型図によるデバイスは、一部の実施形態において、ＰＶ、例えば、ＤＳＳＣ、ＢＨＪ、又はハイブリッド太陽電池であってもよい。一部の実施形態において、図９によるデバイスは、並列若しくは直列マルチセルＰＶ、バッテリ、ハイブリッドＰＶバッテリ、ＦＥＴ、ＬＥＤＳ、及び／又は本明細書で検討されたあらゆる他のデバイスを構成してもよい。例えば、一部の実施形態のＢＨＪは、電極３９０２及び３９１２に対応する２つの電極、及びヘテロ接合界面に少なくとも２種の材料（例えば、活性層３９５０の材料及び／又は層のいずれか２種）を含む活性層を含んでもよい。ある特定の実施形態において、他のデバイス（例えば、ハイブリッドＰＶバッテリ、並列又は直列マルチセルＰＶなど）は、図９の活性層３９５０に対応する、ペロブスカイト材料を含む活性層を含んでもよい。要するに、図９のデバイス典型例の描写の定型化された性質は、図９に従う様々な実施形態のデバイスの許容される構造又はアーキテクチャをいかなる意味においても限定してはならない。
【００５８】
ペロブスカイトデバイスのさらなるより具体的な実施形態例は、デバイス例のさらなる定型化された描写の観点から検討される。これらの描写（図１１〜図１２）の定型化された性質は、同様に、一部の実施形態において図１１〜図１２のいずれか１つ又はそれより多いものに従って構築されてもよいデバイスのタイプを制限することを意図しない。すなわち、図１１〜図１２で示されたアーキテクチャは、あらゆる適切な手段（本明細書で他の箇所にて明示的に検討されたものと、本開示の利益によって当業者には明らかであろう他の適切な手段との両方を含む）に従って、ＢＨＪ、バッテリ、ＦＥＴ、ハイブリッドＰＶバッテリ、直列マルチセルＰＶ、並列マルチセルＰＶ、及び本開示の他の実施形態の他の同様なデバイスを提供するように適合されてもよい。
【００５９】
図１０は、様々な実施形態に従うデバイス４１００の例を描く。デバイス４１００は、第１及び第２のガラス基板４１０１及び４１０９を含む実施形態を例示する。各ガラス基板は、その内側表面上に配置されたＦＴＯ電極（それぞれ、第１の電極４１０２及び第２の電極４１０８）を有し、各電極は、その内側表面上に堆積された界面層を有し：ＴｉＯ２第１界面層４１０３は、第１の電極４１０２上に堆積され、Ｐｔ第２界面層４１０７は、第２の電極４１０８上に堆積される。これらの２つの界面層間に挟まれたものは：メソポーラス層４１０４（ＴｉＯ２を含む）；光活性材料４１０５（ペロブスカイト材料ＭＡＰｂＩ３を含む）；及び電荷輸送層４１０６（ここではＣｓＳｎＩ３を含む）である。
【００６０】
図１１は、メソポーラス層を省略するデバイス４３００の例を描く。デバイス４３００は、第１及び第２の界面層４３０３及び４３０５（それぞれ、チタニア及びアルミナを含む）間に挟まれたペロブスカイト材料光活性化合物４３０４（ＭＡＰｂＩ３を含む）を含む。チタニア界面層４３０３は、ＦＴＯ第１電極４３０２上にコーティングされ、そして次に、これは、ガラス基板４３０１の内側表面上に配置される。スピロ−ＯＭｅＴＡＤ電荷輸送層４３０６は、アルミナ界面層４３０５上にコーティングされ、金の第２電極４３０７の内側表面上に配置される。
【００６１】
本開示の利益によって当業者に明らかであろうように、様々な他の実施形態、例えば、複数の光活性層（図９のデバイス例の光活性層３９０６及び３９０８により例示されるとおりのもの）を有するデバイスが可能である。一部の実施形態において、上で検討されたとおり、各光活性層は、界面層で分離されてもよい（図９で第３の界面層３９０７により示されるとおり）。さらに、メソポーラス層は、第１の電極３９０２上に配置されているメソポーラス層３９０４により図９で例示されるような電極上に配置されてもよい。図９は、前記２つのものの間に配置された介在界面層３９０３を描くが、一部の実施形態において、メソポーラス層は、電極上に直接配置されてもよい。
【００６２】
追加のペロブスカイト材料デバイス例
他のペロブスカイト材料デバイスアーキテクチャ例は、本開示の利益によって当業者に明らかであろう。例には、これに限定されないが、以下のアーキテクチャ：（１）液体電解質−ペロブスカイト材料−メソポーラス層；（２）ペロブスカイト材料−色素−メソポーラス層；（３）第１のペロブスカイト材料−第２のペロブスカイト材料−メソポーラス層；（４）第１のペロブスカイト材料−第２のペロブスカイト材料；（５）第１のペロブスカイト材料−色素−第２のペロブスカイト材料；（６）固体電荷輸送材料−ペロブスカイト材料；（７）固体電荷輸送材料−色素−ペロブスカイト材料−メソポーラス層；（８）固体電荷輸送材料−ペロブスカイト材料−色素−メソポーラス層；（９）固体電荷輸送材料−色素−ペロブスカイト材料−メソポーラス層；及び（１０）固体電荷輸送材料−ペロブスカイト材料−色素−メソポーラス層のいずれかを有する活性層を含むデバイスが含まれる。各アーキテクチャ例の個別の構成要素（例えば、メソポーラス層、電荷輸送材料など）は、各構成要素についての上での検討に従ってもよい。さらに、各アーキテクチャ例は、以下により詳細に検討される。
【００６３】
前述の活性層の一部の特定の例として、一部の実施形態において、活性層は、液体電解質、ペロブスカイト材料、及びメソポーラス層を含んでもよい。これらの実施形態のいくつかの活性層は、実質的にアーキテクチャ：液体電解質−ペロブスカイト材料−メソポーラス層を有してもよい。あらゆる液体電解質が適切であり得；あらゆるメソポーラス層（例えば、ＴｉＯ２など）が適切であり得る。一部の実施形態において、ペロブスカイト材料は、メソポーラス層上に堆積され、その上に液体電解質でコーティングされてもよい。一部のこのような実施形態のペロブスカイト材料は、色素として少なくとも部分的に作用してもよい（したがって、それは、光活性であってもよい）。
【００６４】
他の実施形態例において、活性層は、ペロブスカイト材料、色素、及びメソポーラス層を含んでもよい。これらの実施形態のいくつかの活性層は、実質的にアーキテクチャ：ペロブスカイト材料−色素−メソポーラス層を有してもよい。色素は、メソポーラス層上でコーティングされてもよく、ペロブスカイト材料は、色素コーティングされたメソポーラス層上に配置されてもよい。ペロブスカイト材料は、これらの実施形態のいくつかにおいてホール輸送材料として機能してもよい。
【００６５】
さらに他の実施形態例において、活性層は、第１のベロブスカイト材料、第２のペロブスカイト材料、及びメソポーラス層を含んでもよい。これらの実施形態のいくつかの活性層は、実質的にアーキテクチャ：第１のペロブスカイト材料−第２のペロブスカイト材料−メソポーラス層を有してもよい。第１及び第２のペロブスカイト材料は、それぞれ同じペロブスカイト材料（単数又は複数）を含んでもよく、又はそれらは異なるペロブスカイト材料を含んでもよい。第１及び第２のペロブスカイト材料のいずれか一方は、光活性であってもよい（例えば、このような実施形態の第１及び／又は第２のペロブスカイト材料は、色素として少なくとも部分的に機能してもよい）。
【００６６】
ある特定の実施形態例において、活性層は、第１のペロブスカイト材料及び第２のペロブスカイト材料を含んでもよい。これらの実施形態のいくつかの活性層は、実質的にアーキテクチャ：第１のペロブスカイト材料−第２のペロブスカイト材料を有してもよい。第１及び第２のペロブスカイト材料は、それぞれ同じペロブスカイト材料（単数又は複数）を含んでもよく、又はそれらは異なるペロブスカイト材料を含んでもよい。第１及び第２のペロブスカイト材料のいずれか一方は、光活性であってもよい（例えば、このような実施形態の第１及び／又は第２のペロブスカイト材料は、色素として少なくとも部分的に機能してもよい）。さらに、第１及び第２のペロブスカイト材料のいずれか一方は、ホール輸送材料として機能することができてもよい。一部の実施形態において、第１及び第２のペロブスカイト材料の一方は、電子輸送材料として機能し、第１及び第２のペロブスカイト材料の他方は、色素として機能する。一部の実施形態において、第１及び第２のペロブスカイト材料は、図５において、それぞれ、第１及び第２の活性材料２８１０及び２８１５について示された配列におけるような（又は図４において、それぞれ、ｐ型及びｎ型材料２６１８及び２６２０によって同様に示されるような）、第１のペロブスカイト材料と第２のペロブスカイト材料の間での高い界面面積を達成するように活性層内に配置されてもよい。
【００６７】
さらなる実施形態例において、活性層は、第１のペロブスカイト材料、色素、及び第２のペロブスカイト材料を含んでもよい。これらの実施形態のいくつかの活性層は、実質的にアーキテクチャ：第１のペロブスカイト材料−色素−第２のペロブスカイト材料を有してもよい。第１及び第２のペロブスカイト材料のいずれか一方は、電荷輸送材料として機能してもよく、第１及び第２のペロブスカイト材料の他方は、色素として機能してもよい。一部の実施形態において、第１及び第２のペロブスカイト材料の両方は、重複する、同様の、及び／又は同一の機能に少なくとも部分的に作用してもよい（例えば、両方は、色素として作用してもよく、及び／又は両方は、ホール輸送材料として作用してもよい）。
【００６８】
一部の他の実施形態例において、活性層は、固体電荷輸送材料及びペロブスカイト材料を含んでもよい。これらの実施形態のいくつかの活性層は、実質的にアーキテクチャ：固体電荷輸送材料−ペロブスカイト材料を含んでもよい。例えば、ペロブスカイト材料及び固体電荷輸送材料は、図５において、それぞれ、第１及び第２の活性材料２８１０及び２８１５について示された配列におけるような（又は図４において、それぞれ、ｐ型及びｎ型材料２６１８及び２６２０によって同様に示されたような）、高い界面面積を達成するように活性層内に配置されてもよい。
【００６９】
他の実施形態例において、活性層は、固体電荷輸送材料、色素、ペロブスカイト材料、及びメソポーラス層を含んでもよい。これらの実施形態のいくつかの活性層は、実質的にアーキテクチャ：固体電荷輸送材料−色素−ペロブスカイト材料−メソポーラス層を含んでもよい。これらの実施形態のいくつかの他の活性層は、実質的にアーキテクチャ：固体電荷輸送材料−ペロブスカイト材料−色素−メソポーラス層を有してもよい。ペロブスカイト材料は、一部の実施形態において第２の色素として作用してもよい。ペロブスカイト材料は、このような実施形態において、このような実施形態の活性層を含むＰＶ又は他のデバイスにより吸収される可視光のスペクトルの幅を増加させ得る。ある特定の実施形態において、ペロブスカイト材料は、色素とメソポーラス層の間、及び／又は色素と電荷輸送材料の間の界面層としてまた又は代わりに作用してもよい。
【００７０】
一部の実施形態例において、活性層は、液体電解質、色素、ペロブスカイト材料、及びメソポーラス層を含んでもよい。これらの実施形態のいくつかの活性層は、実質的にアーキテクチャ：固体電荷輸送材料−色素−ペロブスカイト材料−メソポーラス層を有してもよい。これらの実施形態のいくつかの他の活性層は、実質的にアーキテクチャ：固体電荷輸送材料−ペロブスカイト材料−色素−メソポーラス層を有してもよい。ペロブスカイト材料は、光活性材料、界面層、及び／又はそれらの組合せとして作用してもよい。
【００７１】
一部の実施形態は、ペロブスカイト材料を含むＢＨＪ  ＰＶデバイスを提供する。例えば、一部の実施形態のＢＨＪは、光活性層（例えば、図３の光活性層２４０４など）を含んでもよく、これは、１種又はそれより多いペロブスカイト材料を含んでもよい。このようなＢＨＪの光活性層は、ＤＳＳＣ活性層に関して上で検討された、上で列挙された構成要素例のいずれか１つ又はそれより多いものをまた又は代わりに含んでもよい。さらに、一部の実施形態において、ＢＨＪ光活性層は、上で検討されたＤＳＳＣ活性層の実施形態典型例のいずれか１つによるアーキテクチャを有してもよい。
【００７２】
一部の実施形態において、あらゆるＰＶ又は他の同様のデバイスは、上で検討された構成及び／又はアーキテクチャのいずれか１つ又はそれより多いものによる活性層を含んでもよい。例えば、ペロブスカイト材料を含む活性層は、例えば、図６で描かれた例示的ハイブリッドＰＶバッテリのＰＶ活性層３６０３として、及び／又は図６のバッテリ活性層３６０５として、ハイブリッドＰＶバッテリに含まれてもよい。別の実施形態例において、ペロブスカイト材料を含む活性層は、図７の定型図に示された例示的セルの第１及び第２の光活性層３７０１及び３７０５のいずれか一方又は両方などの、マルチ光活性層ＰＶセルに含まれてもよい。ペロブスカイト材料と共に活性層を含むこのようなマルチ光活性層ＰＶセルは、一連の電気的に連結されたマルチ光活性層ＰＶセル内にさらに組み込まれ得る（一部の実施形態において、例えば、図８Ａにおいて示されたとおりの構造に従う）。
【００７３】
一部の実施形態において、本明細書で検討されるとおりのＰＶ又は他のデバイスに組み込まれた、ペロブスカイト材料を含む活性層のいずれかは、活性層内の包含物に適切であると本明細書でやはり検討され様々な追加の材料のいずれかをさらに含んでもよい。例えば、ペロブスカイト材料を含むあらゆる活性層は、本明細書で検討される様々な実施形態による界面層をさらに含んでもよい（例えば、薄いコーティングの界面層など）。さらなる一例として、ペロブスカイト材料を含む活性層は、図２で表される例示的ＰＶにおいて描かれたとおりの集光層１６０１などの、集光層をさらに含んでもよい。
【００７４】
したがって、本発明は、述べられた目的及び利点並びにそれらにおいて固有であるものを達成するように十分に適合される。本発明は、本明細書における教示の利益を有する当業者に明らかな、異なるが同等のやり方で修正又は実施されてもよいので、上で開示された特定の実施形態は、単に例示的なものである。さらに、以下の特許請求の範囲に記載されるもの以外に、本明細書で示される構築又は設計の詳細への限定は意図されない。したがって、上で開示された特定の例示的実施形態は、変更又は修正されてもよく、このような変形のすべては、本発明の範囲及び趣旨の範囲内とみなされる。特に、本明細書で開示される値のあらゆる範囲（「約ａから約ｂ」又は等しく、「およそａからｂ」又は等しく、「およそａ〜ｂ」の形式）は、値のそれぞれの範囲のべき集合（すべての部分集合の集合）を指すと理解されるべきであり、値のより広い範囲内に包含されるあらゆる範囲を示す。また、特許請求の範囲における用語は、特に特許権者による明示的に及び明瞭に定義されない限り、それらの単純な、通常の意味を有する。
【図１】
2017504188.tif 000003
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年7月27日(2016.7.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極；
第２の電極；及び
前記第１の電極と前記第２の電極の間に少なくとも部分的に配置された活性層であって、前記活性層は、ＮｉＯ、ペロブスカイト材料、及び前記第２の電極及び前記ＮｉＯの間に配置されたＺｎＯ界面層を含む活性層、を含む光起電力デバイスであって、前記ペロブスカイト材料が式ＣＭＸ３を有し、前記ＮｉＯと前記ＺｎＯの間に配置され、さらに隣接して接触し；
式中、Ｃは、第１族金属、第２族金属、有機カチオン、及びそれらの組合せからなる群からそれぞれ選択される１種又はそれより多いカチオンを含み、
Ｍは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｎ、及びそれらの組合せからなる群からそれぞれ選択される１種又はそれより多い金属を含み；
Ｘは、ハロゲン化物、硫化物、セレン化物、及びそれらの組合せからなる群からそれぞれ選択される１種又はそれより多いアニオンを含む、
光起電力デバイス。
【請求項２】
Ｃがメチルアンモニウムであり、ＭがＰｂであり、Ｘが１種又はそれより多いハロゲン化物を含む、請求項１に記載の光起電力デバイス。
【請求項３】
Ｃがメチルアンモニウムであり、ＭがＳｎであり、Ｘが１種又はそれより多いハロゲン化物を含む、請求項１に記載の光起電力デバイス。
【請求項４】
Ｃがホルムアミジニウムであり、ＭがＰｂであり、Ｘが１種又はそれより多いハロゲン化物を含む、請求項１に記載の光起電力デバイス。
【請求項５】
Ｃがホルムアミジニウムであり、ＭがＳｎであり、Ｘが１種又はそれより多いハロゲン化物を含む、請求項１に記載の光起電力デバイス。
【請求項６】
前記ＮｉＯがメソポーラス材料である、請求項１に記載の光起電力デバイス。
【請求項７】
前記ＮｉＯが、界面層の少なくとも一部を形成する、請求項１に記載の光起電力デバイス。
【請求項８】
前記ＮｉＯが前記第１の電極に最も近く、前記ＺｎＯが、前記第２の電極に最も近く、さらに、前記第１の電極がアノードであり、前記第２の電極がカソードである、請求項１に記載の光起電力デバイス。
【請求項９】
前記ＺｎＯが、メソポーラス材料である、請求項１に記載の光起電力デバイス。
【請求項１０】
前記ＮｉＯが前記第１の電極に最も近く、前記ＺｎＯが前記第２の電極に最も近く、さらに、前記第１の電極がアノードであり、前記第２の電極がカソードである、請求項９に記載の光起電力デバイス。
【請求項１１】
Ｐ３ＨＴを含む電荷輸送材料をさらに含む、請求項１に記載の光起電力デバイス。
【請求項１２】
第１の電極；
第２の電極；及び
前記第１の電極と前記第２の電極の間に少なくとも部分的に配置された活性層、を含む光起電力デバイスであって、前記活性層は：
ＮｉＯを含む第１の界面層；
ＺｎＯを含む第２の界面層；
前記ＮｉＯに隣接して接触して配置された電荷輸送材料；及び
前記第２の界面層と前記第１の界面層の間に隣接して接触して配置された光活性層を含み、前記光活性層は、式ＣＭＸ３を有するペロブスカイトを含み；
式中、Ｃは、第１族金属、第２族金属、有機カチオン、及びそれらの組合せからなる群からそれぞれ選択される１種又はそれより多いカチオンを含み、
Ｍは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｎ、及びそれらの組合せからなる群からそれぞれ選択される１種又はそれより多い金属を含み；
Ｘは、ハロゲン化物、硫化物、セレン化物、及びそれらの組合せからなる群からそれぞれ選択される１種又はそれより多いアニオンを含む、
光起電力デバイス。
【請求項１３】
Ｃがメチルアンモニウムであり、ＭがＰｂであり、Ｘが１種又はそれより多いハロゲン化物を含む、請求項１２に記載の光起電力デバイス。
【請求項１４】
Ｃがメチルアンモニウムであり、ＭがＳｎであり、Ｘが１種又はそれより多いハロゲン化物を含む、請求項１２に記載の光起電力デバイス。
【請求項１５】
Ｃがホルムアミジニウムであり、ＭがＰｂであり、Ｘが１種又はそれより多いハロゲン化物を含む、請求項１２に記載の光起電力デバイス。
【請求項１６】
Ｃがホルムアミジニウムであり、ＭがＳｎであり、Ｘが１種又はそれより多いハロゲン化物を含む、請求項１２に記載の光起電力デバイス。
【請求項１７】
前記第１の界面層が、前記第２の界面層よりも前記第１の電極に近く、
前記第２の界面層が、前記第１の界面層よりも前記第２の電極に近く、
前記第１の電極がアノードであり、前記第２の電極がカソードである、
請求項１２に記載の光起電力デバイス。
【請求項１８】
電荷輸送材料が、Ｐ３ＨＴを含む、請求項１２に記載の光起電力デバイス。
【国際調査報告】
2017504188.tif 000015
2017504188.tif 000016