(57)【要約】  本発明は、足場構造層を有しない光起電力セルなどの装置を提供する。【選択図】図２Ａ
2016502282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、少なくとも１つのペロブスカイト層と、導電層と、任意選択的に少なくとも１つの追加層とを含む素子において、前記少なくとも１つのペロブスカイト層は、前記基板上に直接、または前記基板上に配置された少なくとも１つの追加層の上の何れかで前記基板上に設けられ、前記少なくとも１つの追加層は足場層とは異なることを特徴とする素子。
【請求項２】
基板と、少なくとも１つのペロブスカイト層と、導電層と、任意選択的に少なくとも１つの追加層とを含む素子において、前記素子が足場層を有しないことを特徴とする素子。
【請求項３】
基板と、少なくとも１つのペロブスカイト層と、導電層と、任意選択的に少なくとも１つの追加層と、さらに任意選択的に少なくとも１つの足場層とを含む素子において、前記ペロブスカイト層が前記基板上に直接設けられることを特徴とする素子。
【請求項４】
基板と、少なくとも１つのペロブスカイト層と、導電層と、任意選択的に少なくとも１つの追加層とを含む素子において、前記基板上の前記少なくとも１つのペロブスカイト層によって平面接合が得られることを特徴とする素子。
【請求項５】
請求項１に記載の素子において、前記少なくとも１つのペロブスカイト層が前記基板上に直接配置されることを特徴とする素子。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載の素子において、前記ペロブスカイトが有機−無機ハイブリッド材料であることを特徴とする素子。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料が三次元材料または二次元材料であることを特徴とする素子。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料がＡＭＸ３、ＡＭＸ４、Ａ２ＭＸ４、Ａ３ＭＸ５、Ａ２Ａ’ＭＸ５、およびＡＭＸ３−ｎＸ’ｎ
（式中、
ＡおよびＡ’は、独立して、有機カチオン、金属カチオン、およびそのようなカチオンのあらゆる組み合わせから選択され；
Ｍは、金属カチオン、または金属カチオンのあらゆる組み合わせであり；
ＸおよびＸ’は、独立して、アニオン、およびアニオンのあらゆる組み合わせから選択され；
ｎは０〜３の間である）
から選択されるペロブスカイト材料であることを特徴とする素子。
【請求項９】
請求項８に記載の素子において、前記金属カチオンが、元素周期表のブロックｄのＩＩＩＢ族、ＩＶＢ族、ＶＢ族、ＶＩＢ族、ＶＩＩＢ族、ＶＩＩＩＢ族、ＩＢ族、ＩＩＢ族、ＩＩＩＡ族、ＩＶＡ族、およびＶＡ族の金属原子から選択されることを特徴とする素子。
【請求項１０】
請求項９に記載の素子において、前記金属カチオンがＬｉまたはＭｇまたはＮａまたはＫまたはＲｂまたはＣｓまたはＢｅまたはＣａまたはＳｒまたはＢａ、ＳｃまたはＴｉまたはＶまたはＣｒまたはＦｅまたはＮｉまたはＣｕまたはＺｎまたはＹまたはＬａまたはＺｒまたはＮｂまたはＴｃまたはＲｕまたはＭｏまたはＲｈまたはＷまたはＡｕまたはＰｔまたはＰｄまたはＡｇまたはＣｏまたはＣｄまたはＨｆまたはＴａまたはＲｅまたはＯｓまたはＩｒまたはＨｇまたはＢまたはＡｌまたはＧａまたはＩｎまたはＴｌまたはＣまたはＳｉまたはＧｅまたはＳｎまたはＰｂまたはＰまたはＡｓまたはＳｂまたはＢｉまたはＯまたはＳまたはＳｅまたはＴｅまたはＰｏまたはそれらのあらゆる組み合わせであることを特徴とする素子。
【請求項１１】
請求項９に記載の素子において、前記金属カチオンが、ブロックｄ周期表ＩＩＩＢ族、ＩＶＢ族、ＶＢ族、ＶＩＢ族、ＶＩＩＢ族、ＶＩＩＩＢ族、ＩＢ族、およびＩＩＢ族から選択される遷移金属であることを特徴とする素子。
【請求項１２】
請求項１１に記載の素子において、前記遷移金属がＳｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｗ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｏｓ、ＩｒおよびＨｇまたはそれらのあらゆる組み合わせから選択される金属であることを特徴とする素子。
【請求項１３】
請求項９に記載の素子において、前記金属カチオンがＩＩＩＡ族、ＩＶＡ族、およびＶＡ族から選択されるポスト遷移金属であることを特徴とする素子。
【請求項１４】
請求項１３に記載の素子において、前記金属カチオンがＡｌまたはＧａまたはＩｎまたはＴｌまたはＳｎまたはＰｂまたはＢｉまたはそれらのあらゆる組み合わせであることを特徴とする素子。
【請求項１５】
請求項９に記載の素子において、前記金属カチオンがＩＩＩＡ族、ＩＶＡ族、ＶＡ族、およびＶＩＡ族から選択される半金属であることを特徴とする素子。
【請求項１６】
請求項１５に記載の素子において、前記金属カチオンがＢまたはＳｉまたはＧｅまたはＡｓまたはＳｂまたはＰｏまたはそれらのあらゆる組み合わせであることを特徴とする素子。
【請求項１７】
請求項９に記載の素子において、前記金属カチオンがＩＡ族から選択されるアルカリ金属であることを特徴とする素子。
【請求項１８】
請求項１７に記載の素子において、前記金属カチオンがアルカリ金属のＬｉまたはＭｇまたはＮａまたはＫまたはＲｂまたはＣｓであることを特徴とする素子。
【請求項１９】
請求項９に記載の素子において、前記金属カチオンがＩＩＡ族から選択されるアルカリ土類金属であることを特徴とする素子。
【請求項２０】
請求項１９に記載の素子において、前記金属カチオンがＢｅまたはＣａまたはＳｒまたはＢａであることを特徴とする素子。
【請求項２１】
請求項９に記載の素子において、前記金属カチオンがランタニド元素であることを特徴とする素子。
【請求項２２】
請求項２１に記載の素子において、前記元素がＣｅまたはＰｒまたはＧｄまたはＥｕまたはＴｂまたはＤｙまたはＥｒまたはＴｍまたはＮｄまたはＹｂまたはそれらのあらゆる組み合わせであることを特徴とする素子。
【請求項２３】
請求項９に記載の素子において、前記金属カチオンがアクチニド元素であることを特徴とする素子。
【請求項２４】
請求項２３に記載の素子において、前記アクチニド元素がＡｃまたはＴｈまたはＰａまたはＵまたはＮｐまたはＰｕまたはＡｍまたはＣｍまたはＢｋまたはＣｆまたはＥｓまたはＦｍまたはＭｄまたはＮｏまたはＬｒまたはそれらのあらゆる組み合わせであることを特徴とする素子。
【請求項２５】
請求項９に記載の素子において、前記金属カチオンが二価の金属カチオンであることを特徴とする素子。
【請求項２６】
請求項２５に記載の素子において、前記二価の金属がＣｕ＋２、Ｎｉ＋２、Ｃｏ＋２、Ｆｅ＋２、Ｍｎ＋２、Ｃｒ＋２、Ｐｄ＋２、Ｃｄ＋２、Ｇｅ＋２、Ｓｎ＋２、Ｐｂ＋２、Ｅｕ＋２、およびＹｂ＋２から選択されることを特徴とする素子。
【請求項２７】
請求項９に記載の素子において、前記金属カチオンが三価の金属カチオンであることを特徴とする素子。
【請求項２８】
請求項２７に記載の素子において、前記三価の金属がＢｉ＋３またはＳｂ＋３であることを特徴とする素子。
【請求項２９】
請求項２６に記載の素子において、前記金属カチオンがＰｂ＋２であることを特徴とする素子。
【請求項３０】
請求項８に記載の素子において、前記有機カチオンが少なくとも１つの有機部分を含むことを特徴とする素子。
【請求項３１】
請求項９に記載の素子において、前記有機部分が置換または非置換のアルキル、置換または非置換のアルケニル、置換または非置換のアルキニル、置換または非置換のシクロアルキル、置換または非置換のシクロアルケニル、置換または非置換のシクロアルキニル、置換または非置換のアリール、置換または非置換のヘテロアリール、置換または非置換のヘテロシクリル、置換または非置換の−ＮＲ１Ｒ２、置換または非置換の−ＯＲ３、置換または非置換の−ＳＲ４、置換または非置換の−Ｓ（Ｏ）Ｒ５、置換または非置換のアルキレン−ＣＯＯＨ、ならびに置換または非置換のエステルから選択されることを特徴とする素子。
【請求項３２】
請求項１乃至３１の何れか１項に記載の素子において、前記ペロブスカイトが１種類のペロブスカイト材料であることを特徴とする素子。
【請求項３３】
請求項１乃至３１の何れか１項に記載の素子において、前記ペロブスカイトが複数の異なる種類の異なるペロブスカイト材料の組み合わせであることを特徴とする素子。
【請求項３４】
請求項１乃至３１の何れか１項に記載の素子において、異なる種類の異なるペロブスカイト材料の数が２または３または４または５または６または７または８または９または１０の異なるペロブスカイト種であることを特徴とする素子。
【請求項３５】
請求項１乃至３４の何れか１項に記載の素子において、前記ペロブスカイト層が層状ペロブスカイト材料の多層構造であり、各層が異なるものであり、異なる種類のペロブスカイト材料、またはいくつかの異なる種類のペロブスカイト材料の異なる混合物の何れかを含むことを特徴とする素子。
【請求項３６】
請求項３５に記載の素子において、ペロブスカイト多層中の各層が、異なる組み合わせでできている、または同じ組み合わせでできているがペロブスカイト材料の比率が異なることを特徴とする素子。
【請求項３７】
請求項３５に記載の素子において、前記多層ペロブスカイトが、２または３または４または５または６または７または８または９または１０のペロブスカイト層を含むことを特徴とする素子。
【請求項３８】
請求項８に記載の素子において、前記アニオンがハロゲン化物アニオンまたはカルコゲナイドアニオンまたは有機アニオンまたはオキソアニオンまたはそれらのあらゆる組み合わせであることを特徴とする素子。
【請求項３９】
請求項８に記載の素子において、前記アニオンがＯ−２、Ｎ−３、Ｓ−２、およびそれらのあらゆる組み合わせから選択されることを特徴とする素子。
【請求項４０】
請求項３８に記載の素子において、前記アニオンがハロゲン化物アニオンであることを特徴とする素子。
【請求項４１】
請求項３８に記載の素子において、前記アニオンが、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅおよびそれらのあらゆる組み合わせから選択される原子のアニオンから選択されることを特徴とする素子。
【請求項４２】
請求項３８に記載の素子において、前記アニオンがアセテート（ＣＨ３ＣＯＯ−）、ホルメート（ＨＣＯＯ−）、オキサレート（Ｃ２Ｏ４−２）、シアニド（ＣＮ−）、およびそれらのあらゆる組み合わせから選択されることを特徴とする素子。
【請求項４３】
請求項３８に記載の素子において、前記アニオンがＡｓＯ４−３、ＡｓＯ３−３、ＣＯ３−２、ＨＣＯ３−、ＯＨ−、ＮＯ３−、ＮＯ２−、ＰＯ４−３、ＨＰＯ４−２、ＳＯ４−２、ＨＳＯ４−、Ｓ２Ｏ３−２、ＳＯ３−２、ＣｌＯ４−、ＣｌＯ３−、ＣｌＯ２−、ＯＣｌ−、ＩＯ３−、ＢｒＯ３−、ＯＢｒ−、ＣｒＯ４−２、Ｃｒ２Ｏ７−２、およびそれらのあらゆる組み合わせから選択されるオキソアニオンであることを特徴とする素子。
【請求項４４】
請求項３８に記載の素子において、前記アニオンがＢｒ−、Ｉ−、ＮＣＳ−、ＣＮ−、およびＮＣＯ−から選択されることを特徴とする素子。
【請求項４５】
請求項３８に記載の素子において、前記アニオンがＩＢｒ−３、Ｃｌ２Ｉ−３、Ｂｒ２Ｉ−３、およびＩ２Ｃｌ−３から選択されることを特徴とする素子。
【請求項４６】
請求項８乃至４５の何れか１項に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料が有機−無機ペロブスカイトハイブリッドであることを特徴とする素子。
【請求項４７】
請求項４６に記載の素子において、有機−無機ペロブスカイトハイブリッド中、前記有機カチオンが有機一価カチオンであることを特徴とする素子。
【請求項４８】
請求項４６に記載の素子において、有機−無機ペロブスカイトハイブリッド中、前記有機カチオンが第１級、第２級、第３級、または第４級の有機アンモニウム化合物であることを特徴とする素子。
【請求項４９】
請求項４６に記載の素子において、有機−無機ペロブスカイトハイブリッド中、前記有機カチオンが１つ以上のヘテロ原子を含む炭素（炭化水素）鎖であり、前記ヘテロ原子がＮ、Ｏ、およびＳから選択されることを特徴とする素子。
【請求項５０】
請求項４９に記載の素子において、前記ヘテロ原子が窒素原子であることを特徴とする素子。
【請求項５１】
請求項４９に記載の素子において、前記炭素鎖が１つ以上のハロゲンを含むことを特徴とする素子。
【請求項５２】
請求項４９に記載の素子において、前記炭素鎖がヘテロシクリルおよび／またはヘテロアリールを含むことを特徴とする素子。
【請求項５３】
請求項４９に記載の素子において、前記有機カチオンが、２つの正に帯電した窒素原子を有する第１級、第２級、第３級、または第４級の有機アンモニウム化合物であることを特徴とする素子。
【請求項５４】
請求項５３に記載の素子において、前記有機カチオンが（ＲＲ’Ｒ’’Ｒ’’’Ｎ）＋（式中、前記Ｒ、Ｒ’、Ｒ’’、およびＲ’’’のそれぞれは、互いに独立して、水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロシクリル、ハロゲン、アルキレン−ＣＯＯＨ、エステル、−ＯＨ、−ＳＨ、および−ＮＨから選択される）から選択されることを特徴とする素子。
【請求項５５】
請求項５４に記載の素子において、前記カチオンがＲＮＨ３、ＲＲ’ＮＨ２、ＲＲ’Ｒ’’ＮＨ、ＮＨ３ＲＮＨ３、またはそれらのあらゆる組み合わせから選択され、Ｒ、Ｒ’、Ｒ’’およびＲ’’’のそれぞれが、請求項５４に記載の定義のように選択されることを特徴とする素子。
【請求項５６】
請求項５４に記載の素子において、前記カチオンが、ＲＮＨ＝Ｒ’、ＮＨ２＝Ｒ、ＲＮ＝Ｒ’Ｒ’’、Ｒ’＝Ｎ＝Ｒ、ＲＲ’Ｎ＝Ｒ＝ＮＲ’’Ｒ’’’、Ｈ２Ｎ＝Ｒ＝ＮＨ２、およびＲＲ’Ｎ＝ＣＨＮＲ’’Ｒ’’’から選択され、Ｒ、Ｒ’、Ｒ’’、およびＲ’’’のそれぞれが請求項５４に記載の定義の通りであることを特徴とする素子。
【請求項５７】
請求項５４に記載の素子において、前記カチオンが（Ｈ２Ｎ＝ＣＨＮＨ２）＋であることを特徴とする素子。
【請求項５８】
請求項８に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料が、式ＡＭＸ３のペロブスカイト材料であり、ＡおよびＭおよびＸがそれぞれ請求項８に記載のように定義されることを特徴とする素子。
【請求項５９】
請求項８に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料が、式ＡＭＸ’Ｘ２のペロブスカイト材料であり、Ａ、Ｍ、Ｘ、およびＸ’のそれぞれが請求項８に記載のように定義されることを特徴とする素子。
【請求項６０】
請求項８に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料が、式ＲＮＨ３ＭＸ’Ｘ２のペロブスカイト材料であり、Ｒが水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロシクリル、ハロゲン、アルキレン−ＣＯＯＨ、エステル、−ＯＨ、−ＳＨ、および−ＮＨから選択されることを特徴とする素子。
【請求項６１】
請求項６０に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料が、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＦ３、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＣｌ３、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＢｒ３、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＢｒＩ２、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＢｒＣｌ２、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩＢｒ２、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩＣｌ２、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＣｌＢｒ２、およびＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ２Ｃｌを含む、あるいはそれらから選択されることを特徴とする素子。
【請求項６２】
請求項６０に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料が、ＣＨ３ＮＨ３ＳｎＩＣｌ２、ＣＨ３ＮＨ３ＳｎＢｒＩ２、ＣＨ３ＮＨ３ＳｎＢｒＣｌ２、ＣＨ３ＮＨ３ＳｎＦ２Ｂｒ、ＣＨ３ＮＨ３ＳｎＩＢｒ２、ＣＨ３ＮＨ３ＳｎＦ２Ｉ、ＣＨ３ＮＨ３ＳｎＣｌＢｒ２、ＣＨ３ＮＨ３ＳｎＩ２Ｃｌ、およびＣＨ３ＮＨ３ＳｎＦ２Ｃｌを含む、あるいはそれらから選択されることを特徴とする素子。
【請求項６３】
請求項８に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料が式ＲＮＨ３ＭＸ３のペロブスカイト材料であり、Ｒが水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロシクリル、ハロゲン、アルキレン−ＣＯＯＨ、エステル、−ＯＨ、−ＳＨ、および−ＮＨから選択されることを特徴とする素子。
【請求項６４】
請求項６３に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料が、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＦ３、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＣｌ３、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３、およびＣＨ３ＮＨ３ＰｂＢｒ３を含む、あるいはそれらから選択されることを特徴とする素子。
【請求項６５】
請求項６３に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料がＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３であることを特徴とする素子。
【請求項６６】
請求項８に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料が式（ＮＨ２＝ＣＨ−ＮＨ２）ＭＸ３のペロブスカイト材料であることを特徴とする素子。
【請求項６７】
請求項６６に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料が、（ＮＨ２＝ＣＨ−ＮＨ２）ＰｂＢｒ３、（ＮＨ２＝ＣＨ−ＮＨ２）ＰｂＩ３、（ＮＨ２＝ＣＨ−ＮＨ２）ＰｂＣｌ３、（ＮＨ２＝ＣＨ−ＮＨ２）ＰｂＦＣｌ２、（ＮＨ２＝ＣＨ−ＮＨ２）ＰｂＢｒＣｌ２、（ＮＨ２＝ＣＨ−ＮＨ２）ＰｂＩＣｌ２、（ＮＨ２＝ＣＨ−ＮＨ２）ＰｂＦＣｌ２、（ＮＨ２＝ＣＨ−ＮＨ２）ＰｂＦＢｒ２、（ＮＨ２＝ＣＨ−ＮＨ２）ＰｂＦＩ２、および（ＮＨ２＝ＣＨ−ＮＨ２）ＰｂＩＢｒ２を含む、あるいはそれらから選択されることを特徴とする素子。
【請求項６８】
請求項８に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料が式ＡＭＸ３のペロブスカイト材料であり、Ｍが金属カチオンであることを特徴とする素子。
【請求項６９】
請求項６８に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料が式Ｍ’ＭＸ’Ｘ２のペロブスカイト材料であることを特徴とする素子。
【請求項７０】
請求項６９に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料が、ＣｓＰｂＩ２Ｃｌ、ＣｓＰｂＩＣｌ２、ＣｓＰｂＩ２Ｆ、ＣｓＰｂＩＦ２、ＣｓＰｂＩ２Ｂｒ、およびＣｓＰｂＩＢｒ２を含む、あるいはそれらから選択されることを特徴とする素子。
【請求項７１】
請求項６９に記載の素子において、前記ペロブスカイト材料が、ＣｓＳｎＩ２Ｆ、ＣｓＳｎＩＦ２、ＣｓＳｎＩ２Ｃｌ、ＣｓＳｎＩＣｌ２、ＣｓＳｎＩ２Ｂｒ、およびＣｓＳｎＩＢｒ２を含む、あるいはそれらから選択されることを特徴とする素子。
【請求項７２】
請求項１乃至７１の何れか１項に記載の素子において、前記基板が二次元表面および三次元表面から選択される可撓性基板または剛性基板であることを特徴とする素子。
【請求項７３】
請求項７２に記載の素子において、前記基板が、ガラス、紙、半導体無機または有機材料、ポリマー材料、ならびにセラミック表面から選択される固体材料の基板であることを特徴とする素子。
【請求項７４】
請求項１乃至７３の何れか１項に記載の素子において、前記基板が可撓性であることを特徴とする素子。
【請求項７５】
請求項１乃至７４の何れか１項に記載の素子において、前記基板が導電性であることを特徴とする素子。
【請求項７６】
請求項１乃至７５の何れか１項に記載の素子において、前記基板が透明であることを特徴とする素子。
【請求項７７】
請求項１乃至７６の何れか１項に記載の素子において、前記基板が導電性および透明であることを特徴とする素子。
【請求項７８】
請求項７２に記載の素子において、前記基板が、シリコン、スズ、ホウ素の化合物、テルル、ゲラニウム（ｇｅｒａｎｉｕｍ）、ガリウム、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、ガリウムアルミニウムヒ素（ＧａＡｌＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ガリウムヒ素リン（ＧａＡｓＰ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、銅インジウムガリウムジセレニド（ＣＩＧＳ）、水銀カドミウムテルル（ＨｇＣｄＴｅ）、ならびに銅インジウム硫化物またはセレン化物から選択される無機半導体材料であることを特徴とする素子。
【請求項７９】
請求項７２に記載の素子において、前記基板が、ガラス、多孔質ガラス、石英、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素化酸化スズ（ＦＴＯ）、アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）、マイカ、ＳｒＧｅＯ３、および酸化亜鉛から選択されることを特徴とする素子。
【請求項８０】
請求項７２に記載の素子において、前記基板がＳｎＯ２：Ｆ、ＳｎＯ２：Ｓｂ、Ｉｎ２ＳＯ３：Ｓｎ、ＺｎＯ：Ａｌ、ＺｎＯ：Ａｌ２Ｏ３、およびＺｎＯ：Ｇａ２Ｏ３から選択されることを特徴とする素子。
【請求項８１】
請求項７２に記載の素子において、前記基板がインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）またはフッ素化酸化スズ（ＦＴＯ）であることを特徴とする素子。
【請求項８２】
請求項７２に記載の素子において、前記基板が、ポリアズレン類、ポリフェニレン類、ポリピレン類、ポリナフタレン類、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリイミド、ポリ（ピロール）類、（ＰＰＹ）、ポリ（チオフェン）類（ＰＴ）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、ポリアゼピン類、ポリインドール類、ポリカルバゾール類、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）、ポリ（アセチレン）類（ＰＡＣ）、ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）（ＰＰＳ）、ポリ−３−ヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）、およびポリアニリン類から選択されるポリマー材料（導電性ポリマー）から形成されることを特徴とする素子。
【請求項８３】
請求項７２に記載の素子において、前記基板が炭素基板またはＨＯＰＧ（黒鉛）であることを特徴とする素子。
【請求項８４】
請求項７２に記載の素子において、前記基板が金属であるまたは金属を含むことを特徴とする素子。
【請求項８５】
請求項７２に記載の素子において、前記基板がＳｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｗ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｈｇ、およびそれらのあらゆる組み合わせから選択される遷移金属を含むことを特徴とする素子。
【請求項８６】
請求項８４に記載の素子において、前記金属が金、銀、銅、白金、ニッケル、パラジウム、チタン、イリジウム、およびそれらのあらゆる組み合わせから選択されることを特徴とする素子。
【請求項８７】
請求項７２に記載の素子において、前記基板が、導電性材料または金属ナノ粒子がコーティングされたガラス材料で構成されるガラスまたはプラスチック基板であることを特徴とする素子。
【請求項８８】
請求項１乃至８７の何れか１項に記載の素子において、前記導電層が金属、遷移金属、または金属合金である、またはそれらを含むことを特徴とする素子。
【請求項８９】
請求項８８に記載の素子において、前記導電層がＳｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｗ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｈｇ、およびそれらのあらゆる組み合わせから選択される遷移金属を含むことを特徴とする素子。
【請求項９０】
請求項８８に記載の素子において、前記金属が金、銀、銅、白金、ニッケル、パラジウム、チタン、イリジウム、およびそれらのあらゆる組み合わせから選択されることを特徴とする素子。
【請求項９１】
請求項８８に記載の素子において、前記金属がＡｕおよび／またはＡｇであることを特徴とする素子。
【請求項９２】
請求項１乃至８７の何れか１項に記載の素子において、前記導電層が炭素基板またはＨＯＰＧ（黒鉛）であるまたはそれらを含むことを特徴とする素子。
【請求項９３】
請求項１乃至８７の何れか１項に記載の素子において、前記導電層が、限定するものではないが、シリコン、スズ、ホウ素の化合物、テルル、ゲラニウム（ｇｅｒａｎｉｕｍ）、ガリウム、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、ガリウムアルミニウムヒ素（ＧａＡｌＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ガリウムヒ素リン（ＧａＡｓＰ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、銅インジウムガリウムジセレニド（ＣＩＧＳ）、水銀カドミウムテルル（ＨｇＣｄＴｅ）、ならびに銅インジウム硫化物またはセレン化物などの無機半導体材料である、またはそれらを含むことを特徴とする素子。
【請求項９４】
請求項１乃至８７の何れか１項に記載の素子において、前記導電層が、ポリアズレン類、ポリフェニレン類、ポリピレン類、ポリナフタレン類、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリイミド、ポリ（ピロール）類、（ＰＰＹ）、ポリ（チオフェン）類（ＰＴ）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、ポリアゼピン類、ポリインドール類、ポリカルバゾール類、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）、ポリ（アセチレン）類（ＰＡＣ）、ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）（ＰＰＳ）、ポリ−３−ヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）、およびポリアニリン類などのポリマー（導電性ポリマー）であるまたはそれらを含むことを特徴とする素子。
【請求項９５】
請求項１乃至９４の何れか１項に記載の素子において、前記追加層が足場層ではないことを特徴とする素子。
【請求項９６】
請求項１乃至９５の何れか１項に記載の素子において、少なくとも１つの追加層が、（ａ）前記ペロブスカイト層と前記基板との間；および／または（ｂ）前記ペロブスカイトと前記導電層との間；および／または（ｃ）少なくとも２つのペロブスカイト層の間に配置されることを特徴とする素子。
【請求項９７】
請求項１乃至９６の何れか１項に記載の素子において、前記追加層が保護層であることを特徴とする素子。
【請求項９８】
請求項９７に記載の素子において、前記保護層が無機材料または金属酸化物層であることを特徴とする素子。
【請求項９９】
請求項９７に記載の素子において、前記保護層が反射防止層であることを特徴とする素子。
【請求項１００】
請求項９７に記載の素子において、前記保護層が誘電体材料の保護層であることを特徴とする素子。
【請求項１０１】
請求項９７に記載の素子において、前記保護層がＩＴＯまたはＦＴＯであることを特徴とする素子。
【請求項１０２】
請求項９７に記載の素子において、前記金属酸化物がＳｉＯ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｎｄ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＭｇＯ、ＳｒＦ２、ＺｎＯ、ＭｏＯ３、Ｉｎ−ＺｎＯ、およびＨｆ２Ｏから選択されることを特徴とする素子。
【請求項１０３】
請求項９７に記載の素子において、前記保護層が防湿材であることを特徴とする素子。
【請求項１０４】
請求項９７に記載の素子において、前記保護層がフッ素化ポリマーを含むことを特徴とする素子。
【請求項１０５】
請求項１乃至１０４の何れか１項に記載の素子において、前記少なくとも１つの追加層が正孔輸送材料であることを特徴とする素子。
【請求項１０６】
請求項１０５に記載の素子において、前記正孔輸送材料が導電性ポリマーでできていることを特徴とする素子。
【請求項１０７】
請求項１乃至１０６の何れか１項に記載の素子において、可撓性であることを特徴とする素子。
【請求項１０８】
請求項１乃至１０７の何れか１項に記載の素子において、前記基板を除いた前記素子が可撓性であることを特徴とする素子。
【請求項１０９】
請求項１乃至１０８の何れか１項に記載の素子において、前記素子が固体であることを特徴とする素子。
【請求項１１０】
本発明の素子の形成方法において：
−基板を得るステップと；
−任意選択的に、前記基板上に、少なくとも１つの追加層を配置（または塗布または堆積）するステップと；
−前記基板上または少なくとも１つの追加層上に、少なくとも１つのペロブスカイト層を配置（または塗布または堆積）するステップと；
−前記ペロブスカイト層の上、または少なくとも１つの追加層上に導電層を配置（または塗布または堆積）するステップとを含み；
それによって、規定の本発明の素子が得られることを特徴とする形成方法。
【請求項１１１】
請求項１１０に記載のように製造されたことを特徴とする素子。
【請求項１１２】
請求項１１１に記載の素子において、低温で形成されたことを特徴とする素子。
【請求項１１３】
請求項１乃至１０９の何れか１項に記載の素子を含むまたはからなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ）ヘテロ接合。
【請求項１１４】
請求項１１３に記載のヘテロ接合において、固体状態であることを特徴とするヘテロ接合。
【請求項１１５】
請求項１乃至１０９の何れか１項に記載の少なくとも１つの素子を実装するまたは含むことを特徴とするデバイス。
【請求項１１６】
能動素子を含むデバイスにおいて、前記能動素子が、基板と、少なくとも１つのペロブスカイト層、導電層と、任意選択的に少なくとも１つの追加層とからなり（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ）、前記少なくとも１つのペロブスカイト層が、前記基板上に直接または前記少なくとも１つの追加層上の何れかで前記基板上に設けられ、前記少なくとも１つの追加層は足場層とは異なることを特徴とするデバイス。
【請求項１１７】
能動素子を含むデバイスにおいて、前記能動素子が、基板と、少なくとも１つのペロブスカイト層と、導電層と、任意選択的に少なくとも１つの追加層とからなり（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ）、前記素子が足場層を有しないことを特徴とするデバイス。
【請求項１１８】
能動素子を含むデバイスにおいて、前記能動素子が、基板と、少なくとも１つのペロブスカイト層と、導電層と、任意選択的に少なくとも１つの追加層とからなり（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ）、前記素子が、前記基板と前記ペロブスカイト層との間に足場層を有しないことを特徴とするデバイス。
【請求項１１９】
能動素子を含むデバイスにおいて、前記能動素子が、基板と、少なくとも１つのペロブスカイト層と、導電層と、任意選択的に少なくとも１つの追加層とからなり（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ）、前記少なくとも１つのペロブスカイト層が前記基板上に直接配置されることを特徴とするデバイス。
【請求項１２０】
請求項１１５乃至１１９の何れか１項に記載のデバイスにおいて、電子デバイスまたは光電子デバイスであることを特徴とするデバイス。
【請求項１２１】
請求項１１５乃至１２０の何れか１項に記載のデバイスにおいて、電気から光および／または光から電気への変換器であることを特徴とするデバイス。
【請求項１２２】
請求項１１５乃至１２１の何れか１項に記載のデバイスにおいて、光伝導体および／またはフォトダイオードおよび／または太陽電池および／または発光型集光器、発光ダイオード（ＬＥＤ）および／またはたとえば有機発光ダイオードおよびレーザー；および／または光センサおよび／またはピクセルセンサ、および／または特殊トランジスタおよび／またはたとえば有機トランジスタおよび／または無機トランジスタおよび／またはハイブリッドトランジスタであることを特徴とするデバイス。
【請求項１２３】
請求項１１５乃至１２２の何れか１項に記載のデバイスにおいて、印刷エレクトロニクスおよび／またはタッチスクリーンおよび／またはディスプレイバックプレーンおよび／または大面積または小面積可撓性要素に使用されることを特徴とするデバイス。
【請求項１２４】
請求項１１５乃至１２２の何れか１項に記載のデバイスにおいて、光電子用途および／またはＲＦ無線機および／または大電力整流器および／または光依存性抵抗器（ＬＤＲ）および／またはその他に使用されることを特徴とするデバイス。
【請求項１２５】
請求項１１５乃至１２２の何れか１項に記載のデバイスにおいて、光起電力セルデバイスに使用されることを特徴とするデバイス。
【請求項１２６】
基板と、少なくとも１つのペロブスカイト層と、導電層と、任意選択的に少なくとも１つの追加層とを含む光起電力セルにおいて、前記少なくとも１つのペロブスカイト層が、前記基板上に直接または前記少なくとも１つの追加層上の何れかで前記基板上に設けられ、前記少なくとも１つの追加層が足場層とは異なることを特徴とする光起電力セル。
【請求項１２７】
請求項１２６に記載の光起電力セルにおいて、前記導電層が前記セルの対極であることを特徴とする光起電力セル。
【請求項１２８】
請求項１２７に記載の光起電力セルにおいて、前記対極が、直接、または外部電流に接続される集電体を介しての何れかで、電導性支持層に接続されることを特徴とする光起電力セル。
【請求項１２９】
足場構造層を有しないことを特徴とする光起電力セル。
【請求項１３０】
請求項１２６乃至１２９の何れか１項に記載の光起電力セルにおいて、導電性ガラス基板上に堆積されることを特徴とする光起電力セル。
【請求項１３１】
請求項１２６乃至１３０の何れか１項に記載の光起電力セルにおいて、太陽電池であることを特徴とする光起電力セル。
【請求項１３２】
請求項１乃至１０９の何れか１項に記載の素子を含むことを特徴とする太陽電池。
【請求項１３３】
足場構造層を有しないことを特徴とする太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、新しい種類の太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機−無機ペロブスカイトは、太陽電池の集光体としての使用に魅力的な材料である。太陽電池における使用に有望な有機−無機ペロブスカイトの１つは、有機ハロゲン化鉛ペロブスカイトである。これらは、直接バンドギャップ、大きな吸収係数［１，２］、および高いキャリア移動度［３］を有する。これらの電子特性は調整することができ、使用される有機成分の構造により無機シート間の距離および電子結合を制御するために層状材料を形成することができる。層状ペロブスカイトは、乾燥空気中で高い安定性を有する。
【０００３】
いくつかの研究では、液体電解質を有する光電子化学セル中の増感剤としてＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３ペロブスカイトナノ結晶を使用が報告されている［４−６］。しかし、これらの系の性能はペロブスカイトの溶解により急速に低下する。
【０００４】
Ｓｎａｉｔｈら［７］およびＧｒａｅｔｚｅｌら［８］は、メソ超構造有機ハロゲン化物ペロブスカイトを主成分とし、１０％を超える電力変換効率が得られる効率的なハイブリッド有機−無機太陽電池を報告している。
【０００５】
さらに、Ｅｔｇａｒら［９］は、正孔導体を有しないペロブスカイトヘテロ接合太陽電池の使用を報告している。この著者らは、ハロゲン化鉛ペロブスカイトは、その吸収体としての機能に加えて正孔を輸送することができ、低光強度下で７％を超える電力変換効率を有する優れた光起電力性能が達成されることを見いだした。Ｅｔｇａｒらは、γ−ブチロラクトン中のＣＨ３ＮＨ３ＩおよびＰｂＩ２の溶液から、ＴｉＯ２（アナターゼ）ナノシートの厚さ４００ｎｍのフィルム上にペロブスカイトナノ粒子を堆積することによって形成されたメソスコピックメチルアンモニウム鉛ヨウ化物（ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３）ペロブスカイト／ＴｉＯ２を含むメソスコピックＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３／ＴｉＯ２ヘテロ接合太陽電池も開示している。著者らは、表面領域を増加させるために主として足場としてＴｉＯ２が必要であったと主張しており、ＴｉＯ２の存在が重要であることが分かった。
【０００６】
参考文献
［１］Ａｋｉｈｉｒｏ  Ｋｏｊｉｍａ；Ｍａｓａｓｈｉ  Ｉｋｅｇａｍｉ；ＫｅｎｊｉｒｏＴｅｓｈｉｍａ；ａｎｄ  Ｔｓｕｔｏｍｕ  Ｍｉｙａｓａｋａ．Ｈｉｇｈｌｙ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｌｅａｄ  Ｂｒｏｍｉｄｅ  Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ  Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ  ｗｉｔｈ  Ｐｏｒｏｕｓ  Ａｌｕｍｉｎａ  Ｍｅｄｉａ  Ｃｈｅｍ．Ｌｅｔｔ．２０１２，４１，３９７．
［２］Ｃ．Ｒ．Ｋａｇａｎ；Ｄ．Ｂ．Ｍｉｔｚｉ；Ｃ．Ｄ．Ｄｉｍｉｔｒａｋｏｐｏｕｌｏｓ．Ｏｒｇａｎｉｃ−Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｓ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｃｈａｎｎｅｌｓ  ｉｎ  Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ．Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９９９，２８６，９４５．
［３］Ｄ．Ｂ  Ｍｉｔｚｉ；Ｃ．Ａ．Ｆｅｉｌｄ；Ｚ．Ｓｃｈｌｅｓｉｎｇｅｒ；Ｒ．Ｂ．Ｌａｉｂｏｗｉｔｚ．Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｏｐｔｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｈａｌｉｄｅ  Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ  ＣＨ３ＮＨ３ＳｎＩ３．Ｊ．Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｃｈｅｍ．１９９５，１１４，１５９．
［４］Ｋｏｊｉｍａ，Ａ．；Ｔｅｓｈｉｍａ  Ｋ．；Ｓｈｉｒａｉ，Ｙ．；Ｍｉｙａｓａｋａ，Ｔ．Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌ  Ｈａｌｉｄｅ  Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅｓ  ａｓ  Ｖｉｓｉｂｌｅ−Ｌｉｇｈｔ  Ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｒｓ  ｆｏｒ  Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ  Ｃｅｌｌｓ．Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２００９，１３１，６０５０−６０５１．
［５］ＨｙｏｅｋＩｍ，Ｊ．；Ｃｈｕｎｇ，Ｊ．；Ｋｉｍ，Ｓ．−Ｊ．；Ｐａｒｋ，Ｎ．−Ｇ．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄ  ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ  ｐｒｏｐｅｒｔｙ  ｏｆ  ａ  ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ２Ｈ  ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ−ｔｙｐｅ  ｎｏｖｅｌ  ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｒ（ＣＨ３ＣＨ２ＮＨ３）ＰｂＩ３．Ｎａｎｏｓｃａｌｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，２０１２，７，３５３．
［６］ＨｙｏｅｋＩｍ，Ｊ．；Ｌｅｅ，Ｃ．−Ｒ．；Ｌｅｅ，Ｊ．−Ｗ．；Ｐａｒｋ，Ｓ．−Ｗ．；Ｐａｒｋ，Ｎ．−Ｇ．６．５％  ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ  ｑｕａｎｔｕｍ−ｄｏｔ−ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ  ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌ．Ｎａｎｏｓｃａｌｅ．２０１１，３，４０８８．
［７］Ｌｅｅ，Ｍ．；Ｔｅｕｓｃｈｅｒ，Ｍ．Ｊ．；Ｍｉｙａｓａｋａ，Ｔ．；Ｍｕｒａｋａｍｉ，Ｔ．Ｎ．；Ｓｎａｉｔｈ，Ｈ．Ｊ．Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｓｏｌａｒ  Ｃｅｌｌｓ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｍｅｓｏ−ＳｕｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄＯｒｇａｎｏｍｅｔａｌ  Ｈａｌｉｄｅ  Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅｓ．Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２０１２，３３８，６４３−６４４．
［８］Ｋｉｍ，Ｈ．−Ｓ．；Ｌｅｅ，Ｃ．−Ｒ．；Ｉｍ，Ｊ．−Ｈ．；Ｌｅｅ，Ｋ．−Ｂ．；Ｍｏｅｈｌ，Ｔ．；Ｍａｒｃｈｉｏｒｏ，Ａ．；Ｍｏｏｎ，Ｓ．−Ｊ．；Ｂａｋｅｒ，Ｒ．Ｈｕｍｐｈｒｙ；Ｙｕｍ，Ｊ．Ｈ．；Ｍｏｓｅｒ，Ｊ．Ｅ．；Ｇｒａｅｔｚｅｌ，Ｍ．；Ｐａｒｋ，Ｎ．−Ｇ．Ｌｅａｄ  Ｉｏｄｉｄｅ  Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ  Ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ  Ａｌｌ−Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｓｕｂｍｉｃｒｏｎ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｍｅｓｏｓｃｏｐｉｃ  Ｓｏｌａｒ  Ｃｅｌｌ  ｗｉｔｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｅｘｃｅｅｄｉｎｇ  ９％．Ｎａｔｕｒｅ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｒｅｐｏｒｔｓ  ２０１２，２，５９１．
［９］Ｅｔｇａｒ，Ｌ．；Ｇａｏ，Ｐ．；Ｘｕｅ，Ｚ．；Ｐｅｎｇ，Ｑ．；Ｃｈａｎｄｉｒａｎ，Ａ．Ｋ．；Ｌｉｕ，Ｂ．；Ｎａｚｅｅｒｕｄｄｉｎ，Ｍｄ．Ｋ．；Ｇｒａｅｔｚｅｌ，Ｍ．Ｍｅｓｏｓｃｏｐｉｃ  ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３／ＴｉＯ２Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｓｏｌａｒ  Ｃｅｌｌｓ．Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２０１２，１３４，１７３９６−１７３９９．
【発明の概要】
【０００７】
現在知られている有機−無機ペロブスカイトに基づく太陽電池またはヘテロ接合では、足場層（たとえば、ＴｉＯ２層）が使用され、これはそのようなセル中の重要な構成要素と見なされている。足場層は、典型的には、ペロブスカイト層とガラス基板との間に位置する。これは主として、足場層によって表面領域を増加させ、それによって再結合プロセスの減少または縮小を促進し、それによってデバイス効率を増加させるためである。
【０００８】
本発明は、表面を増加させる足場構造層を太陽電池中に含む必要なしに、ペロブスカイト材料から効率的なペロブスカイト太陽電池を製造可能であるという驚くべき発見に基づいている。
【０００９】
したがって、本発明は、光電子デバイス中に使用可能な新規積層素子において、デバイスが表面を増加させる足場構造／層を有しない新規積層素子を提供する。これらのデバイスは、改善された光電子デバイス／ヘテロ接合／光起電力セルとなる。本発明の積層された層は、本明細書において以下にさらに明らかにされるように、以下の特徴の１つ以上を示す：
１．積層は単純な構造を有し、表面を増加させる足場要素を排除した結果として、費用対効果が高くおよび構築が容易なデバイスを構築することができる。
【００１０】
２．表面を増加させる足場構造を使用しない方法のため、低温および／または単純な堆積ステップで積層が形成され、そのため費用対効果の高いデバイスが得られる。
【００１１】
３．積層された層は可撓性である、および／または可撓性基板および／または熱に弱い表面の上に堆積され、それによって使用可能な基板の選択、および最終用途が広がる。
【００１２】
４．ヘテロ接合／光起電力セル／デバイスの空乏層が表面に非常に近いため、積層された層は電荷キャリア再結合による影響がより少ない。
【００１３】
５．積層された層によって高電流密度デバイスが得られる。
【００１４】
したがって、本発明は、その態様の１つでは、基板と、少なくとも１つのペロブスカイト層（たとえば、有機−無機）と、導電層と、任意選択的に少なくとも１つの追加層とを含み（またはからなり（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ））、少なくとも１つのペロブスカイト層は、基板の直接上、または前記基板上に配置された少なくとも１つの追加層の上の何れかで前記基板上に設けられ、前記少なくとも１つの追加層は足場構造層とは異なる、素子を提供する。
【００１５】
ある実施形態においては、基板は、ペロブスカイト層がその上に設けられる最底層であり、ペロブスカイト層の上には導電層が設けられる。足場構造層ではない少なくとも１つの追加層は、前述の基板、ペロブスカイト、および導電層の何れか１つの間の介在層であってよいし、あるいは前記導電層の上の最上層として存在することもできる。
【００１６】
本発明は、基板と、少なくとも１つのペロブスカイト層と、導電層と、任意選択的に少なくとも１つの追加層とを含む素子において、足場構造層がない（または有しない）素子をも提供する。
【００１７】
本発明は、基板と、少なくとも１つのペロブスカイト層と、導電層と、任意選択的に少なくとも１つの追加層と、さらに任意選択的に少なくとも１つの足場構造層とを含み、ペロブスカイト層が前記基板上に直接設けられる素子をも提供する。
【００１８】
本発明は、基板と、少なくとも１つのペロブスカイト層と、導電層と、任意選択的に少なくとも１つの追加層とを含み、前記基板の上の少なくとも１つのペロブスカイト層に平面接合が形成され、すなわち基板とペロブスカイト層との間に足場構造層は設けられない素子をさらに提供する。
【００１９】
本発明は、基板と、少なくとも１つのペロブスカイト層と、導電層と、任意選択的に少なくとも１つの追加層とを含み、少なくとも１つのペロブスカイト層が前記基板の上に直接配置される素子をさらに提供する。
【００２０】
本明細書に提供される開示から理解できるように、本発明の趣旨は、光電子デバイスとして使用できるまたは光電子デバイスに実装できる素子を提供することであり、この素子は足場構造層を有しない。当技術分野において周知のように、足場層は光電子セル（たとえば、太陽電池）の表面領域を増加させ、それによって非平面接合を形成することができる。したがって足場層を有しないセルを実装できることは驚くべきことである。ペロブスカイトに基づくセルにおいて、通常は基板表面とペロブスカイト層との間に足場層が配置される。本発明の素子およびデバイスにおいては、このような足場層が不要であり、したがってそれらの素子またはデバイスは、ペロブスカイト層が上に取り付けられる層の有効表面を増加させる（すなわち、表面領域を増加させる）層を有しない。
【００２１】
少なくとも１つの追加層が基板とペロブスカイト層との間に存在するある実施形態においては、追加層は、基板の有効表面領域を増加させるものではなく、すなわち以下の１つ以上を特徴とする少なくとも１つの追加層である：
−層は、多孔質層または微粉末を含む層ではない；
−層は、ナノ構造および／またはナノポーラスではない；
−層は、通常数百から数ナノメートルの範囲の直径を有する粉末（粒子）を含まない（ある実施形態においては、ナノ粒子のサイズは１ｎｍ〜５００ｎｍの間であり；ある実施形態においては、ナノ粒子のサイズは１ｎｍ〜３００ｎｍの間であり；ある実施形態においては、ナノ粒子のサイズは３ｎｍ〜３００ｎｍの間であり；ある実施形態においては、ナノ粒子のサイズは３ｎｍ〜２００ｎｍの間である）；
−層は、１．１未満または１．２未満または１．２５未満または１．５未満または１．７５未満または２未満または２．５未満または３未満または３．５未満または４未満または４．５未満または５未満だけ、基板表面または（ペロブスカイト層と（直接）接触する表面の体積当たりの表面を増加させる。
【００２２】
少なくとも１つの追加層は、その層が上に配置される基板の「表面領域を増加させる」ことはないと説明される。同様に、本発明の素子は、基板の「表面領域を増加させる」足場層を有しない。言い換えると、本発明の素子の基板に、基板をペロブスカイト層から分離する介在層（たとえば、少なくとも１つの追加層）がコーティングされる、または積層される実施形態において、介在層は素子基板の全表面領域を増加させる層でなくてよい。ある実施形態においては、表面領域は基板または追加層の全表面領域である。ある実施形態においては、表面領域は基板または追加層の１つ以上の面（たとえば、上面）であり、その１つ以上の面は、上にペロブスカイト層が設けられる面である。ある実施形態においては、表面領域は、ペロブスカイト層と（直接）接触する表面である。この領域は、基板表面の全体または部分的または連続または間隔を開けた区域を意味する。
【００２３】
ある実施形態においては、少なくとも１つの追加層は基板とペロブスカイト層との間に配置され、少なくとも１つの追加層は、基板表面の表面領域を増加させない半導体または金属酸化物材料で構成される。
【００２４】
当技術分野において周知のように、「ペロブスカイト層」または「ペロブスカイト材料」は、当技術分野において周知のあらゆるペロブスカイト構造を含む１種類以上のペロブスカイト種を含むまたはからなる材料を意味する。
【００２５】
ペロブスカイト材料は、典型的には、角を共有するＭＸ６八面体の三次元網目構造を有する構造モチーフＡＭＸ３を特徴とし、ここでＭは、Ｘアニオンの八面体配位を採用できる金属カチオンであり、Ａは、典型的には、ＭＸ６八面体の間の１２の配位孔中に位置するカチオンである。
【００２６】
ある実施形態においては、ＡおよびＭは金属カチオンであり、すなわち、ペロブスカイト材料は金属酸化物ペロブスカイト材料である。別の実施形態においては、Ａは有機カチオンであり、Ｍは金属カチオンであり、すなわち、ペロブスカイト材料は有機−無機ペロブスカイト材料である。
【００２７】
有機−無機ペロブスカイト材料は、有機−無機ハイブリッド構造である。有機−無機材料は、交互のシートとしての自己組織化配列を含み、シート間の電子結合およびそれらの互いの距離によって電子特性が制御される。本発明の有機−無機ペロブスカイト構造は、当技術分野において周知のあらゆるそのような構造を含む。
【００２８】
有機成分は、複数のシート、１つ以上のそれぞれが有機カチオンを含む複数のシートからなることができる。ある実施形態においては、有機成分は、１つの有機シート（たとえば、モノアンモニウム）で構成され、カチオンおよびハロゲンは１つの無機シート中に存在し、有機基は無機シート間の空間中に延在する。有機成分が２つのシート（たとえば、ジアンモニウムカチオン）で構成される別の実施形態においては、分子が有機シート間の距離中に延在し、これはシート間にファンデルワールス力が存在しないことを意味する。
【００２９】
有機基は、アルキル鎖または単環芳香族基を含むことができる。これらの単純な有機層は、無機シート間の相互作用の程度および無機シート中で得られる性質の画定に役立つ。これらの重要な調節は、膜または結晶の成長に使用される前駆体溶液中の有機塩および無機塩の化学量論または組成の変更の結果であってよい。記載の層状（多重シート）ペロブスカイトは、無機シートが単結晶層の形成を決定することができ、それによってより高い移動度（より高い電子移動度および正孔移動度）が実現されることを示している。
【００３０】
ある実施形態においては、有機−無機ペロブスカイトの構造は多層構造に類似しており、半導体無機シートと有機シートとが交互に配置される。有機シートは大きなエネルギーギャップを有することができる。
【００３１】
ある実施形態においては、無機シートの伝導帯は、有機シートの伝導帯よりも実質的に低く、無機シートの価電子帯も同様に有機シートの価電子帯より高い場合があり、Ｉ型バンド構造が形成されうる。ある実施形態においては、有機および無機シートのバンドギャップは、ＩＩ型バンド構造を形成するねじれ型配置であってもよい。
【００３２】
ある実施形態においては、ペロブスカイト材料は三次元材料である。ある実施形態においては、ペロブスカイト材料は二次元材料である。
【００３３】
ある実施形態においては、ペロブスカイト材料は、式ＡＭＸ３またはＡＭＸ４またはＡ２ＭＸ４またはＡ３ＭＸ５またはＡ２Ａ’ＭＸ５またはＡＭＸ３−ｎＸ’ｎのペロブスカイト材料であり、式中、
ＡおよびＡは独立して、有機カチオン、金属カチオン、およびそのようなカチオンのあらゆる組み合わせから選択され；
Ｍは、金属カチオン、または金属カチオンのあらゆる組み合わせであり；
ＸおよびＸ’は独立して、アニオン、およびアニオンのあらゆる組み合わせから選択され；
ｎは０〜３の間である。
【００３４】
上記のペロブスカイトの何れかの式中の繰り返し要素または複数の要素（たとえば、Ａ２ＭＸ４中のＡ２またはＸ４）は同じ場合も異なる場合もある。たとえば、Ａ２ＭＸ４は実際には構造ＡＡ’ＭＸＸ’Ｘ’’Ｘ’’’であってよい。
【００３５】
カチオン部分およびアニオン部分は、あらゆる価数であってよい。ある実施形態においては、カチオンおよび／またはアニオンは１または２または３または４または５または６または７の価数を有する。ある実施形態においては、カチオンおよび／またはアニオンは一価の原子である。ある実施形態においては、カチオンおよび／またはアニオンは二価の原子である。ある実施形態においてはカチオンおよび／またはアニオンは三価の原子である。
【００３６】
金属カチオンは、元素周期表のブロックｄのＩＩＩＢ族、ＩＶＢ族、ＶＢ族、ＶＩＢ族、ＶＩＩＢ族、ＶＩＩＩＢ族、ＩＢ族、ＩＩＢ族、ＩＩＩＡ族、ＩＶＡ族、およびＶＡ族の金属元素から選択することができる。
【００３７】
ある実施形態においては、金属カチオンは、ＬｉまたはＭｇまたはＮａまたはＫまたはＲｂまたはＣｓまたはＢｅまたはＣａまたはＳｒまたはＢａ、ＳｃまたはＴｉまたはＶまたはＣｒまたはＦｅまたはＮｉまたはＣｕまたはＺｎまたはＹまたはＬａまたはＺｒまたはＮｂまたはＴｃまたはＲｕまたはＭｏまたはＲｈまたはＷまたはＡｕまたはＰｔまたはＰｄまたはＡｇまたはＣｏまたはＣｄまたはＨｆまたはＴａまたはＲｅまたはＯｓまたはＩｒまたはＨｇまたはＢまたはＡｌまたはＧａまたはＩｎまたはＴｌまたはＣまたはＳｉまたはＧｅまたはＳｎまたはＰｂまたはＰまたはＡｓまたはＳｂまたはＢｉまたはＯまたはＳまたはＳｅまたはＴｅまたはＰｏまたはそれらのあらゆる組み合わせである。
【００３８】
ある実施形態においては、金属カチオンは、ブロックｄ周期表のＩＩＩＢ族、ＩＶＢ族、ＶＢ族、ＶＩＢ族、ＶＩＩＢ族、ＶＩＩＩＢ族、ＩＢ族、およびＩＩＢ族から選択される遷移金属である。ある実施形態においては、遷移金属は、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｗ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、およびＨｇ、またはそれらのあらゆる組み合わせから選択される金属である。
【００３９】
ある実施形態においては、金属カチオンは、ＩＩＩＡ族、ＩＶＡ族、およびＶＡ族から選択されるポスト遷移金属である。ある実施形態においては、金属カチオンはＡｌまたはＧａまたはＩｎまたはＴｌまたはＳｎまたはＰｂまたはＢｉまたはそれらのあらゆる組み合わせである。
【００４０】
ある実施形態においては、金属カチオンは、ＩＩＩＡ族、ＩＶＡ族、ＶＡ族、およびＶＩＡ族から選択される半金属である。ある実施形態においては、金属カチオンはＢまたはＳｉまたはＧｅまたはＡｓまたはＳｂまたはＰｏまたはそれらのあらゆる組み合わせである。
【００４１】
ある実施形態においては、金属カチオンは、ＩＡ族から選択されるアルカリ金属である。ある実施形態においては、金属カチオンがアルカリ金属のＬｉまたはＭｇまたはＮａまたはＫまたはＲｂまたはＣｓである。
【００４２】
ある実施形態においては、金属カチオンは、ＩＩＡ族から選択されるアルカリ土類金属である。ある実施形態においては、金属カチオンはＢｅまたはＣａまたはＳｒまたはＢａである。
【００４３】
ある実施形態においては、金属カチオンは、ＣｅまたはＰｒまたはＧｄまたはＥｕまたはＴｂまたはＤｙまたはＥｒまたはＴｍまたはＮｄまたはＹｂまたはそれらのあらゆる組み合わせなどのランタニド元素である。
【００４４】
ある実施形態においては、金属カチオンは、ＡｃまたはＴｈまたはＰａまたはＵまたはＮｐまたはＰｕまたはＡｍまたはＣｍまたはＢｋまたはＣｆまたはＥｓまたはＦｍまたはＭｄまたはＮｏまたはＬｒまたはそれらのあらゆる組み合わせなどのアクチニド元素である。
【００４５】
ある実施形態においては、金属カチオンは二価の金属カチオンである。二価の金属の非限定的な例としてはＣｕ＋２、Ｎｉ＋２、Ｃｏ＋２、Ｆｅ＋２、Ｍｎ＋２、Ｃｒ＋２、Ｐｄ＋２、Ｃｄ＋２、Ｇｅ＋２、Ｓｎ＋２、Ｐｂ＋２、Ｅｕ＋２、およびＹｂ＋２が挙げられる。
【００４６】
ある実施形態においては、金属カチオンは三価の金属カチオンである。三価の金属の非限定的なとしてはＢｉ＋３およびＳｂ＋３が挙げられる。
【００４７】
ある実施形態においては、金属カチオンはＰｂ＋２である。
【００４８】
有機カチオンは、少なくとも１つの有機部分（１つ以上の炭素鎖または炭化水素鎖または１つ以上の有機基を含有する）を含むカチオンである。
【００４９】
有機部分は、置換または非置換のアルキル、置換または非置換のアルケニル、置換または非置換のアルキニル、置換または非置換のシクロアルキル、置換または非置換のシクロアルケニル、置換または非置換のシクロアルキニル、置換または非置換のアリール、置換または非置換のヘテロアリール、置換または非置換のヘテロシクリル、置換または非置換の−ＮＲ１Ｒ２、置換または非置換の−ＯＲ３、置換または非置換の−ＳＲ４、置換または非置換の−Ｓ（Ｏ）Ｒ５、置換または非置換のアルキレン−ＣＯＯＨ、ならびに置換または非置換のエステルから選択することができる。
【００５０】
「Ｒ」で示される可変の基は、本明細書における定義のような水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロシクリル、ハロゲン、アルキレン−ＣＯＯＨ、エステル、−ＯＨ、−ＳＨ、および−ＮＨ、あるいはそれらのあらゆる組み合わせから選択される１つ以上の基を意味する。ある実施形態においては、Ｒ基の数は０または１または２または３または４または５または６または７または８または９または２０であってよい。本明細書において使用される場合、基Ｒは、特定の定義が示されるのでなければ、本明細書において使用されるあらゆる個別のＲを総称的に意味し；言い換えると、特に他の記載がなければ、上記定義は、任意のＲ基、たとえば、Ｒ’、Ｒ”、Ｒ’’’、Ｒ’’’’、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８などに関するものである。
【００５１】
ある実施形態においては、ペロブスカイト材料は１種類のペロブスカイト材料である。別の実施形態においては、ペロブスカイト材料は、２つ以上の（数種類の）異なる種類の異なるペロブスカイト材料の組み合わせである。ある実施形態においては、異なるペロブスカイト材料の異なる種類の数は、２または３または４または５または６または７または８または９または１０のペロブスカイトの異なるペロブスカイト種であってよい。
【００５２】
ある実施形態においては、ペロブスカイト層は、層状ペロブスカイト材料の多層構造であり、各層は異なるものであり、異なる種類のペロブスカイト材料を含むか、数種類の異なるペロブスカイト材料の異なる混合物を含むかの何れかである。ある実施形態においては、ペロブスカイト多層中の各層は、異なる組み合わせのペロブスカイト材料、または同じ組み合わせであるが比率が異なるペロブスカイト材料でできている。
【００５３】
ペロブスカイト層が多層ペロブスカイト材料の形態となるある実施形態においては、ペロブスカイト層は、それぞれが同じペロブスカイト材料の場合もあるし、それぞれが異なるペロブスカイト材料の場合もある。ある実施形態においては、多層ペロブスカイトは、２または３または４または５または６または７または８または９または１０のペロブスカイト層を含む。
【００５４】
ある実施形態においては、ペロブスカイト層は、２または３または４または５または６または７または８または９または１０の異なるペロブスカイト材料を含み、それぞれが前述のように選択され規定される。
【００５５】
ある実施形態においては、ペロブスカイト層は、１：１または１：２または１：３または１：４または１：５の比率で２種類のペロブスカイト材料を含む。
【００５６】
有機−無機ハイブリッド材料を構成する有機部分中、以下の定義を適用できる：
−「アルキル」、「アルケニル」、および「アルキニル」炭素鎖は、特に指定されない場合は、１〜２０個の炭素、あるいは１または２〜１６個の炭素を含有する炭素鎖を含み、これらは直鎖または分岐である。このような基のそれぞれは置換されていてよい。ある実施形態においては、炭素鎖は１〜１０個の炭素原子を含有する。ある実施形態においては、炭素鎖は１〜６個の炭素原子を含有する。ある実施形態においては、炭素鎖は２〜６個の炭素原子を含有する。アルケニル炭素鎖は、２〜２０個の炭素、または２〜１８個の炭素、または２〜１６個の炭素、または２〜１４個の炭素、または２〜１２個の炭素、または２〜１０個の炭素、または２〜８個の炭素、または２〜６個の炭素、または２〜４個の炭素を含有することができる。アルケニル炭素鎖は同様に、１〜８個の二重結合、または１〜７個の二重結合、または１〜６個の二重結合、または１〜５個の二重結合、または１〜４個の二重結合、または１〜３個の二重結合、または１個の二重結合、または２個の二重結合を含有することができる。２〜２０個の炭素、または２〜１８個の炭素、または２〜１６個の炭素、または２〜１４個の炭素、または２〜１２、または炭素２〜１０個の炭素、または２〜８個の炭素、または２〜６個の炭素、または２〜４個の炭素のアルキニル炭素鎖。アルキニル炭素鎖は同様に、１〜８個の三重結合、または１〜７個の三重結合、または１〜６個の三重結合、または１〜５個の三重結合、または１〜４個の三重結合、または１〜３個の三重結合、または１個の三重結合、または２個の三重結合を含有することができる。代表的なアルキル基、アルケニル基、およびアルキニル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、イソブチル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、イソヘキシル、アリル（プロペニル）、およびプロパルギル（プロピニル）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００５７】
−「シクロアルキル」は、ある実施形態においては３〜１０個の炭素原子、別の実施形態においては３〜６個の炭素原子の飽和単環式または多環式環系を意味し；シクロアルケニルおよびシクロアルキニルは、それぞれ少なくとも１つの二重結合および少なくとも１つの三重結合を含む単環式または多環式環系を意味する。シクロアルケニル基およびシクロアルキニル基は、ある実施形態においては３〜１０個の間の炭素原子、さらなる実施形態においては４〜７個の間の炭素原子を含有することができ、シクロアルキニル基は、さらなる実施形態においては、８〜１０個の炭素原子を含有することができる。シクロアルキル基、シクロアルケニル基、およびシクロアルキニル基の環系は、１つの環、あるいは縮合、架橋、またはスピロ結合で互いに連結することができる２つ以上の環で構成することができる。
【００５８】
−「アリール」は、６〜１０個の炭素原子を含有する芳香族単環式または多環式基を意味する。アリール基としては、非置換または置換のフルオレニル、非置換または置換のフェニル、ならびに非置換または置換のナフチルなどの基が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００５９】
−「ヘテロアリール」は、環系中の原子の１個以上、ある実施形態においては１〜３個がヘテロ原子、すなわち、窒素、酸素、または硫黄などの炭素以外の元素である、ある実施形態においては約５〜約１５員の単環式または多環式芳香環系を意味する。ヘテロアリール基は任意選択的にベンゼン環に縮合することができる。ヘテロアリール基としては、フリル、イミダゾリル、ピリミジニル、テトラゾリル、チエニル、ピリジル、ピロリル、チアゾリル、イソチアゾリル、オキサゾリル、イソオキサゾリル、トリアゾリル、キノリニル、およびイソキノリニルが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００６０】
−「ヘテロシクリル」は、環系中の原子の１つ以上、ある実施形態においては１〜３個、がヘテロ原子である、すなわち炭素以外の元素、たとえば限定するものではないが窒素、酸素、または硫黄である、一実施形態においては３〜１０員、別の一実施形態においては４〜７員、さらなる実施形態においては５〜６員の飽和単環式または多環式環系を意味する。ヘテロ原子が窒素である実施形態において、窒素は、任意選択的にアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル、ヘテロアラルキル、シクロアルキル、ヘテロシクリル、シクロアルキルアルキル、ヘテロシクリルアルキル、アシル、グアニジンで置換されるか、あるいは窒素は第４級化されて、置換基が上記のものから選択されるアンモニウム基を形成することができる。
【００６１】
−「−ＮＲ１Ｒ２」は、Ｒ１およびＲ２が独立して、それぞれが本明細書において定義される、または当技術分野において周知である、水素、アルキル、アルケニル、アルケニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロシクリル、エステル、およびカルボニルから選択されるアミン基を意味する。
【００６２】
−「−ＯＲ３」は、Ｒ３が水素、アルキル、アルケニル、アルケニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロシクリル、ハロゲン、スルフィニル、エステル、およびカルボニルから選択されるヒドロキシル基またはアルコキシ基または誘導体を意味する。
【００６３】
−「−ＳＲ４」は、Ｒ４が、水素、アルキル、アルケニル、アルケニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロシクリル、ハロゲン、スルフィニル、エステル、およびカルボニルから選択されるチオール基またはチオエーテル基または誘導体を意味する。
【００６４】
−「−Ｓ（Ｏ）Ｒ５」は、Ｒ５が、水素、アルキル、アルケニル、アルケニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロシクリル、ハロゲン、スルフィニル、エステル、およびカルボニルから選択されるスルフィニル基を意味する。
【００６５】
−「エステル」は、−Ｃ（Ｏ）ＯＲ８（式中、Ｒ８は、水素、アルキル、アルケニル、アルケニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロシクリル、ハロゲン、−ＮＲ１Ｒ２、スルフィニル、カルボニル、−ＯＲ３、ＳＲ４、−Ｓ（Ｏ）Ｒ５−ＯＨ、−ＳＨ、および−ＮＨから選択される）を意味する。
【００６６】
用語「置換された」は、置換基が本明細書における前述の定義のような配位子である、（さらに置換された）１つ以上の置換基を有する本明細書における前述の定義のような任意の基または任意の配位子を意味する。ある実施形態においては、置換基は、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロシクリル、ハロゲン、アルキレン−ＣＯＯＨ、エステル、−ＯＨ、−ＳＨ、および−ＮＨから選択される。ある実施形態においては、特定の配位子上の置換基の数は、０または１または２または３または４または５または６または７または８または９または２０個の置換基である。
【００６７】
アニオンは、単純アニオンまたはハロゲン化物アニオンまたはカルコゲナイドアニオンまたは有機アニオンまたはオキソアニオンまたはそれらのあらゆる組み合わせであってよい。
【００６８】
ある実施形態においては、アニオンはＯ−２、Ｎ−３、Ｓ−２またはそれらのあらゆる組み合わせなどの単純アニオンである。
【００６９】
ある実施形態においては、アニオンはハロゲン化物アニオンであり、ハロゲン化物はＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ａｔ、またはそれらのあらゆる組み合わせであってよい。
【００７０】
ある実施形態においては、アニオンは、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、およびそれらのあらゆる組み合わせから選択される原子のアニオンから選択される。
【００７１】
ある実施形態においては、アニオンは、アセテート（ＣＨ３ＣＯＯ−）、ホルメート（ＨＣＯＯ−）、オキサレート（Ｃ２Ｏ４−２）、シアニド（ＣＮ−）、またはそれらのあらゆる組み合わせなどの有機アニオンから選択される。
【００７２】
ある実施形態においては、アニオンは、ＡｓＯ４−３、ＡｓＯ３−３、ＣＯ３−２、ＨＣＯ３−、ＯＨ−、ＮＯ３−、ＮＯ２−、ＰＯ４−３、ＨＰＯ４−２、ＳＯ４−２、ＨＳＯ４−、Ｓ２Ｏ３−２、ＳＯ３−２、ＣｌＯ４−、ＣｌＯ３−、ＣｌＯ２−、ＯＣｌ−、ＩＯ３−、ＢｒＯ３−、ＯＢｒ−、ＣｒＯ４−２、Ｃｒ２Ｏ７−２、またはそれらのあらゆる組み合わせなどのオキソアニオンである。
【００７３】
ある実施形態においては、アニオンはＢｒ−、Ｉ−、ＮＣＳ−、ＣＮ−、およびＮＣＯ−から選択することができる。さらなる実施形態においては、アニオンはＩＢｒ−３、Ｃｌ２Ｉ−３、Ｂｒ２Ｉ−３、およびＩ２Ｃｌ−３から選択することができる。
【００７４】
ある実施形態においては、ペロブスカイト構造は有機−無機ペロブスカイト構造である。ある実施形態においては、有機−無機ペロブスカイト構造は（Ｒ−ＮＨ３）２ＭＸ４および（ＮＨ−Ｒ−ＮＨ）ＭＸ（式中、ＸはＣｌ−１、Ｂｒ−１、またはＩ−１であってよい）から選択され、ペロブスカイト構造は図１に概略的に示されている。無機層は、角を共有する金属ハロゲン化物八面体のシートからなることができる。Ｍカチオンは、電荷バランスを満たし八面体アニオン配位を採用する二価または三価の金属であってよい。
【００７５】
通常ペロブスカイトシートと呼ばれる無機層は、三次元結晶格子の＜１００＞方向に沿って１層の厚さで切断することによる三次元ＡＭＸ３ペロブスカイト構造から誘導される。その構造変化は、電子特性、光学特性、および磁気特性の調節を可能にするために出発溶液中の有機塩および無機塩の組成を変更することによって実現できる。
【００７６】
ある実施形態においては、有機カチオンは有機一価カチオンである。
【００７７】
ある実施形態においては、有機カチオンは、第１級、第２級、第３級、または第４級の有機アンモニウム化合物、たとえばＮを含有する複素環および環系である。
【００７８】
ある実施形態においては、有機カチオンは、１つ以上のヘテロ原子を含む炭素（炭化水素）鎖である。ヘテロ原子はＮ、Ｏ、およびＳから選択することができる。ある実施形態においては、ヘテロ原子の数は１または２または３個である。
【００７９】
ある実施形態においては、ヘテロ原子は窒素原子である。
【００８０】
ある実施形態においては、炭素鎖は１つ以上のハロゲンを含む。
【００８１】
ある実施形態においては、炭素鎖はヘテロシクリルおよび／またはヘテロアリールを含む。
【００８２】
ある実施形態においては、有機カチオンは、一価または二価のカチオンまたはあらゆる他の価数であり、それらは２つの正に帯電した窒素原子を有する第１級、第２級、第３級、または第４級の有機アンモニウム化合物であってよい。
【００８３】
ある実施形態においては、前述の定義のようなペロブスカイト構造において、カチオン（ＡまたはＡ’）は（ＲＲ’Ｒ’’Ｒ’’’Ｎ）＋から選択される有機カチオンであり、各Ｒ基は独立して本明細書に定義のように選択することができる。ある実施形態においては、カチオンは、ＲＮＨ３、ＲＲ’ＮＨ２、ＲＲ’Ｒ’’ＮＨ、ＮＨ３ＲＮＨ３またはそれらのあらゆる組み合わせから選択される。ある実施形態においては、カチオンは、ＲＮＨ＝Ｒ’、ＮＨ２＝Ｒ、ＲＮ＝Ｒ’Ｒ’’、Ｒ’＝Ｎ＝Ｒ、ＲＲ’Ｎ＝Ｒ＝ＮＲ’’Ｒ’’’、Ｈ２Ｎ＝Ｒ＝ＮＨ２、ＲＲ’Ｎ＝ＣＨＮＲ’’Ｒ’’’から選択される。ある実施形態においては、カチオンは（Ｈ２Ｎ＝ＣＨＮＨ２）＋またはそれらのあらゆる組み合わせである。
【００８４】
ある実施形態においては、ペロブスカイト材料は式ＡＭＸ３のペロブスカイト材料である。
【００８５】
さらなる実施形態においては、ペロブスカイト材料は式ＡＭＸ’Ｘ２のペロブスカイト材料である。
【００８６】
さらなる実施形態においては、ペロブスカイト材料は式ＲＮＨ３ＭＸ’Ｘ２のペロブスカイト材料である。
【００８７】
ある実施形態においては、ペロブスカイト材料は、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＦ３、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＣｌ３、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＢｒ３、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＢｒＩ２、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＢｒＣｌ２、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩＢｒ２、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩＣｌ２、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＣｌＢｒ２、およびＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ２Ｃｌを含む、またはそれらから選択される。ある実施形態においては、ペロブスカイト材料は、ＣＨ３ＮＨ３ＳｎＩＣｌ２、ＣＨ３ＮＨ３ＳｎＢｒＩ２、ＣＨ３ＮＨ３ＳｎＢｒＣｌ２、ＣＨ３ＮＨ３ＳｎＦ２Ｂｒ、ＣＨ３ＮＨ３ＳｎＩＢｒ２、ＣＨ３ＮＨ３ＳｎＦ２Ｉ、ＣＨ３ＮＨ３ＳｎＣｌＢｒ２、ＣＨ３ＮＨ３ＳｎＩ２Ｃｌ、およびＣＨ３ＮＨ３ＳｎＦ２Ｃｌを含む、またはそれらから選択される。
【００８８】
さらなる実施形態においては、ペロブスカイト材料は式ＲＮＨ３ＭＸ３のペロブスカイト材料である。ある実施形態においては、ペロブスカイト材料は、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＦ３、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＣｌ３、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３、およびＣＨ３ＮＨ３ＰｂＢｒ３を含む、またはそれらから選択される。ある実施形態においては、ペロブスカイト材料ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３である。
【００８９】
さらなる実施形態においては、ペロブスカイト材料は式（ＮＨ２＝ＣＨ−ＮＨ２）ＭＸ３のペロブスカイト材料である。ある実施形態においては、ペロブスカイト材料は、（ＮＨ２＝ＣＨ−ＮＨ２）ＰｂＢｒ３、（ＮＨ２＝ＣＨ−ＮＨ２）ＰｂＩ３、（ＮＨ２＝ＣＨ−ＮＨ２）ＰｂＣｌ３、（ＮＨ２＝ＣＨ−ＮＨ２）ＰｂＦＣｌ２、（ＮＨ２＝ＣＨ−ＮＨ２）ＰｂＢｒＣｌ２、（ＮＨ２＝ＣＨ−ＮＨ２）ＰｂＩＣｌ２、（ＮＨ２＝ＣＨ−ＮＨ２）ＰｂＦＣｌ２、（ＮＨ２＝ＣＨ−ＮＨ２）ＰｂＦＢｒ２、（ＮＨ２＝ＣＨ−ＮＨ２）ＰｂＦＩ２、および（ＮＨ２＝ＣＨ−ＮＨ２）ＰｂＩＢｒ２を含む、またはそれらから選択される。
【００９０】
さらなる実施形態においては、ペロブスカイト材料は、式ＡＭＸ３（Ｍは金属カチオンである）のペロブスカイト材料であり、すなわちＭ’ＭＸ３である。さらなる実施形態においては、ペロブスカイト材料は式Ｍ’ＭＸ’Ｘ２のペロブスカイト材料である。ある実施形態においては、ペロブスカイト材料は、ＣｓＰｂＩ２Ｃｌ、ＣｓＰｂＩＣｌ２、ＣｓＰｂＩ２Ｆ、ＣｓＰｂＩＦ２、ＣｓＰｂＩ２Ｂｒ、およびＣｓＰｂＩＢｒ２を含む、またはそれらから選択される。
【００９１】
ある実施形態においては、ペロブスカイト材料は、ＣｓＳｎＩ２Ｆ、ＣｓＳｎＩＦ２、ＣｓＳｎＩ２Ｃｌ、ＣｓＳｎＩＣｌ２、ＣｓＳｎＩ２Ｂｒ、およびＣｓＳｎＩＢｒ２を含む、またはそれらから選択される。
【００９２】
本発明による光起電力セル中のペロブスカイト層は、最終用途に適切なバンドギャップを有する。ある実施形態においては、バンドギャップは可視領域内にある。ある実施形態においては、バンドギャップはＩＲ領域内にある。ある実施形態においては、バンドギャップは近ＩＲ領域内にある。
【００９３】
ある実施形態においては、バンドギャップは３ｅＶ未満である。ある実施形態においては、バンドギャップは２．５ｅＶ未満である。ある実施形態においては、バンドギャップは２ｅＶ未満である。ある実施形態においては、バンドギャップは０．１〜３ｅＶの間である。ある実施形態においては、バンドギャップは０．５〜３ｅＶの間である。ある実施形態においては、バンドギャップは１〜３ｅＶの間である。ある実施形態においては、バンドギャップは１〜２．５ｅＶの間である。ある実施形態においては、バンドギャップは１〜２．０ｅＶの間である。
【００９４】
ペロブスカイト層の厚さは、特にペロブスカイト材料、全体の層中の層の数、層間の相互作用の程度、およびその他の要因に依存する。ペロブスカイト層の厚さは、所望の用途によって決定することができる。ある最終用途においては、ペロブスカイト層の厚さはマイクロメートル領域内（１〜１０００マイクロメートル）であってよい。ある用途の場合、ペロブスカイト層の厚さはナノメートル領域内（１〜１０００ｎｍ）であってよい。
【００９５】
したがって、ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは１０ｎｍ〜１００μｍの間である。ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは１００ｎｍ〜１０μｍの間である。
【００９６】
ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは１０００μｍ未満である。ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは１００μｍ未満である。ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは１０μｍ未満である。ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは１０μｍ未満である。ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは１μｍ未満である。
【００９７】
ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは５００μｍ未満である。ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは５０μｍ未満である。ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは５μｍ未満である。
【００９８】
ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは１０００ｎｍ未満である。ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは１００ｎｍ未満である。ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは１０ｎｍ未満である。ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは１ｎｍ未満である。
【００９９】
ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは５００ｎｍ未満である。
【０１００】
ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは約１００ｎｍ〜５００ｎｍの間である。
【０１０１】
可撓性基板または剛性基板であってよく、実質的に二次元（薄く平坦な基板）または三次元で湾曲した（非平坦）表面であってよい「基板」上にペロブスカイト層が直接または間接的に設けられる。基板は任意の平坦性を有することができる。ほとんどの一般用語では、基板は、ガラス、紙、無機または有機の半導体、ポリマー材料、あるいはセラミック表面などの固体材料であってよい。上にペロブスカイト層が形成される基板である表面材料は、ペロブスカイト層が形成される表面上の物体全体と必ずしも同じ材料である必要はない場合がある。
【０１０２】
ある実施形態においては、基板は可撓性である。
【０１０３】
ある実施形態においては、基板は導電性である。
【０１０４】
ある実施形態においては、基板は透明である。
【０１０５】
ある実施形態においては、基板は、最終用途で使用されるすべての波長に対して透明である。ある実施形態においては、基板は、太陽電池で使用されるすべての波長に対して透明である。ある実施形態においては、基板は、可視スペクトル領域において透明である。ある実施形態においては、基板は、ＮＩＲおよび／またはＩＲスペクトル領域において透明である。ある実施形態においては、基板は、可視−ＩＲスペクトル領域において透明である。
【０１０６】
ある実施形態においては、基板は導電性および透明である。
【０１０７】
ある実施形態においては、基板は、シリコン、スズ、ホウ素の化合物、テルル、ゲラニウム（ｇｅｒａｎｉｕｍ）、ガリウム、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、ガリウムアルミニウムヒ素（ＧａＡｌＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ガリウムヒ素リン（ＧａＡｓＰ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、銅インジウムガリウムジセレニド（ＣＩＧＳ）、水銀カドミウムテルル（ＨｇＣｄＴｅ）、ならびに銅インジウム硫化物またはセレン化物から選択される無機半導体材料である。
【０１０８】
ある実施形態においては、基板は、ガラス、多孔質ガラス、石英、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素化酸化スズ（ＦＴＯ）、アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）、マイカ、ＳｒＧｅＯ３、または酸化亜鉛から選択することができる。さらなる実施形態においては、基板は、ＳｎＯ２：Ｆ、ＳｎＯ２：Ｓｂ、Ｉｎ２ＳＯ３：Ｓｎ、ＺｎＯ：Ａｌ、ＺｎＯ：Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ：Ｇａ２Ｏ３から選択することができる。
【０１０９】
ある実施形態においては、基板はインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）またはフッ素化酸化スズ（ＦＴＯ）である。
【０１１０】
ある実施形態においては、基板は、ポリアズレン類、ポリフェニレン類、ポリピレン類、ポリナフタレン類、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリイミド、ポリ（ピロール）類、（ＰＰＹ）、ポリ（チオフェン）類（ＰＴ）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、ポリアゼピン類、ポリインドール類、ポリカルバゾール類、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）、ポリ（アセチレン）類（ＰＡＣ）、ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）（ＰＰＳ）、ポリ−３−ヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）、およびポリアニリン類などのポリマー材料（導電性ポリマー）から形成される。
【０１１１】
ある実施形態においては、基板は炭素基板またはＨＯＰＧ（黒鉛）である。
【０１１２】
ある実施形態においては、基板は金属である、または金属を含む。
【０１１３】
ある実施形態においては、基板は、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｗ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｈｇ、およびそれらのあらゆる組み合わせから選択される遷移金属を含む。
【０１１４】
ある実施形態においては、基板は、金、銀、銅、白金、ニッケル、パラジウム、チタン、イリジウム、およびそれらのあらゆる組み合わせから選択される金属でできた金属基板である。
【０１１５】
ある実施形態においては、基板は、ＳｎＯ２：Ｆ（ＦＴＯ）、または金属ナノ粒子（たとえば、Ａｕおよび／またはＡｇナノ粒子）などの導電性材料がコーティングされたガラス材料で構成されるガラスまたはプラスチック基板である。
【０１１６】
本発明のある素子においては、ペロブスカイト層の上に導電層が設けられる。ある実施形態においては、導電層は、純粋形態または金属合金の何れかの金属である、またはそれらを含む。
【０１１７】
ある実施形態においては、導電層は、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｗ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｈｇおよびそれらのあらゆる組み合わせから選択される遷移金属を含む。
【０１１８】
さらなる実施形態においては、導電層は、金、銀、銅、白金、ニッケル、パラジウム、チタン、イリジウム、またはそれらのあらゆる組み合わせなどの金属を含む。
【０１１９】
さらなる実施形態においては、導電層はＡｕおよび／またはＡｇを含む。
【０１２０】
ある実施形態においては、導電層は炭素基板またはＨＯＰＧ（黒鉛）である。
【０１２１】
ある実施形態においては、導電層は、限定するものではないが、シリコン、スズ、ホウ素の化合物、テルル、ゲラニウム（ｇｅｒａｎｉｕｍ）、ガリウム、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、ガリウムアルミニウムヒ素（ＧａＡｌＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ガリウムヒ素リン（ＧａＡｓＰ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、銅インジウムガリウムジセレニド（ＣＩＧＳ）、水銀カドミウムテルル（ＨｇＣｄＴｅ）、ならびに銅インジウム硫化物またはセレン化物などの無機半導体材料である。
【０１２２】
ある実施形態においては、導電層は可撓性である。
【０１２３】
ある実施形態においては、導電層は透明である。
【０１２４】
ある実施形態においては、導電層は、最終用途で使用されるすべての波長に対して透明である。ある実施形態においては、導電層は、太陽電池で使用されるすべての波長に対して透明である。ある実施形態においては、導電層は、可視スペクトル領域において透明である。ある実施形態においては、導電層は、ＮＩＲおよび／またはＩＲスペクトル領域において透明である。ある実施形態においては、導電層は、可視−ＩＲスペクトル領域において透明である。
【０１２５】
ある実施形態においては、基板は、ガラス、多孔質ガラス、石英、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素化酸化スズ（ＦＴＯ）、およびマイカから選択することができる。
【０１２６】
ある実施形態においては、導電層は、ポリアズレン類、ポリフェニレン類、ポリピレン類、ポリナフタレン類、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリイミド、ポリ（ピロール）類、（ＰＰＹ）、ポリ（チオフェン）類（ＰＴ）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、ポリアゼピン類、ポリインドール類、ポリカルバゾール類、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）、ポリ（アセチレン）類（ＰＡＣ）、ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）（ＰＰＳ）、ポリ−３−ヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）、およびポリアニリン類などのポリマー（導電性ポリマー）である。
【０１２７】
ペロブスカイト層の厚さは、所望の用途によって決定することができる。ある最終用途の場合、ペロブスカイト層の厚さはマイクロメートル領域内（１〜１０００マイクロメートル）であってよい。ある用途の場合、ペロブスカイト層の厚さはナノメートル領域内（１〜１０００ｎｍ）であってよい。
【０１２８】
したがって、ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは１０ｎｍ〜１００μｍの間である。ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは１００ｎｍ〜１０μｍの間である。
【０１２９】
ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは１０００μｍ未満である。ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは１００μｍ未満である。ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは１０μｍ未満である。ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは１０μｍ未満である。ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは１μｍ未満である。
【０１３０】
ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは５００μｍ未満である。ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは５０μｍ未満である。ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは５μｍ未満である。
【０１３１】
ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは１０００ｎｍ未満である。ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは１００ｎｍ未満である。ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは１０ｎｍ未満である。ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは１ｎｍ未満である。
【０１３２】
ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは５００ｎｍ未満である。
【０１３３】
ある実施形態においては、ペロブスカイト層の厚さは約１００ｎｍ〜５００ｎｍの間である。
【０１３４】
本明細書ですでに規定されているように、本発明の素子は、基板と、少なくとも１つのペロブスカイト層と、導電層とを含み、ペロブスカイト層および導電層は、互いの上に直接積層される（設けられる、塗布される）。言い換えると、これら２つの層は、介在する層または材料を全く有することなく互いに密接に接触している。介在層が存在する場合、それは足場構造層、たとえばＴｉＯ２ではない。
【０１３５】
足場構造層（たとえば、ＴｉＯ２層）ではなく、ある実施形態においては、ペロブスカイト層と基板との間に配置することができ、１つ以上の追加層であってよい介在層（本明細書においては「追加層」と記載される）は、通常、最終用途（デバイス中に組み込まれる場合）における素子（太陽電池）の動作または機能の最適化を促進する１つ以上の層である。
【０１３６】
ある実施形態においては、少なくとも１つの追加層は、本明細書において定義される足場構造ではない。
【０１３７】
ある実施形態においては、少なくとも１つの追加層は、金属酸化物または特にＴｉＯ２を含み、少なくとも追加層は、基板の有効表面領域を実質的に増加させるものではなく、任意選択的に少なくとも１つの追加層は、基板とペロブスカイト層との間に存在する。
【０１３８】
ある実施形態においては、少なくとも１つの追加層は、金属酸化物または特にＴｉＯ２を含み、少なくとも１つの追加層は、多孔質層および微粉末を含む層ではなく、任意選択的に少なくとも１つの追加層は、基板とペロブスカイト層との間に存在する。
【０１３９】
ある実施形態においては、少なくとも１つの追加層は、金属酸化物または特にＴｉＯ２を含み、少なくとも１つの追加層は、ナノ構造化および／またはナノポーラスではなく、任意選択的に少なくとも１つの追加層は、基板とペロブスカイト層との間に存在する。
【０１４０】
ある実施形態においては、少なくとも１つの追加層は、金属酸化物または特にＴｉＯ２を含み、少なくとも１つの追加層はナノ粒子の形態の粉末（粒子）を含まず、任意選択的に少なくとも１つの追加層は、基板とペロブスカイト層との間に存在する。
【０１４１】
ある実施形態においては、少なくとも１つの追加層は、金属酸化物または特にＴｉＯ２を含み、少なくとも１つの追加層は、数百から数ナノメートルの範囲内の直径を有する粉末（粒子）を含まず、任意選択的に少なくとも１つの追加層は、基板とペロブスカイト層との間に存在する。
【０１４２】
ある実施形態においては、少なくとも１つの追加層は、金属酸化物または特にＴｉＯ２を含み、少なくとも１つの追加層は、１ｎｍ〜５００ｎｍの間のナノ粒子サイズを有するナノ粒子の形態の粉末（粒子）を含まず、任意選択的に少なくとも１つの追加層は、基板とペロブスカイト層との間に存在する。
【０１４３】
ある実施形態においては、少なくとも１つの追加層は、金属酸化物または特にＴｉＯ２を含み、少なくとも１つの追加層は、１ｎｍ〜３００ｎｍの間のナノ粒子サイズを有するナノ粒子の形態の粉末（粒子）を含まず、任意選択的に少なくとも１つの追加層は、基板とペロブスカイト層との間に存在する。
【０１４４】
ある実施形態においては、少なくとも１つの追加層は、金属酸化物または特にＴｉＯ２を含み、少なくとも１つの追加層は、３ｎｍ〜３００ｎｍの間のナノ粒子サイズを有するナノ粒子の形態の粉末（粒子）を含まず、任意選択的に少なくとも１つの追加層は、基板とペロブスカイト層との間に存在する。
【０１４５】
ある実施形態においては、少なくとも１つの追加層は、金属酸化物または特にＴｉＯ２を含み、少なくとも１つの追加層は、３ｎｍ〜２００ｎｍの間のナノ粒子サイズを有するナノ粒子の形態の粉末（粒子）を含まず、任意選択的に少なくとも１つの追加層は、基板とペロブスカイト層との間に存在する。
【０１４６】
ある実施形態においては、少なくとも１つの追加層は、金属酸化物または特にＴｉＯ２を含み、少なくとも１つの追加層は、基板表面、またはペロブスカイト層と（直接）接触する表面の体積当たりの表面領域を、１．１未満または１．２未満または１．２５未満または１．５未満または１．７５未満または２未満または２．５未満または３未満または３．５未満または４未満または４．５未満または５未満だけ増加させ、任意選択的に少なくとも１つの追加層は、基板とペロブスカイト層との間に存在する。
【０１４７】
本発明の素子中の追加層の数は制限されない。ある実施形態においては、追加層の数は１〜１００の間である。別の実施形態においては、追加層の数は１〜５０の間である。さらなる実施形態においては、追加層の数は１〜１０の間である。さらなる実施形態においては、追加層の数は１または２または３または４または５または６または７または８または９または１０である。
【０１４８】
ある実施形態においては、追加層は可撓性である。
【０１４９】
ある実施形態においては、追加層は導電性である。
【０１５０】
ある実施形態においては、追加層は透明である。
【０１５１】
ある実施形態においては、追加層は、最終用途で使用されるすべての波長に対して透明である。ある実施形態においては、追加層は、太陽電池で使用されるすべての波長に対して透明である。ある実施形態においては、追加層は、可視スペクトル領域において透明である。ある実施形態においては、追加層は、ＮＩＲおよび／またはＩＲスペクトル領域において透明である。ある実施形態においては、追加層は、可視−ＩＲスペクトル領域において透明である。
【０１５２】
ある実施形態においては、少なくとも１つの追加層は、ペロブスカイト層と基板との間に配置される。ある実施形態においては、少なくとも１つの追加層は、ペロブスカイト層と導電層との間に配置される。ある実施形態においては、少なくとも１つの追加層は、少なくとも２つのペロブスカイト層（多層ペロブスカイト層中）の間に配置される。ある実施形態においては、少なくとも２つの追加層が各層または基板の上（たとえば、ペロブスカイト（多）層の下、上、および間）に設けられる。
【０１５３】
ある実施形態においては、追加層は保護層である。保護層は、金属接点に対するペロブスカイトの逆反応を阻止する目的で広いバンドギャップを有する薄い無機材料または別の金属酸化物層でできていてよい。
【０１５４】
ある実施形態においては、保護層は反射防止層である。ある実施形態においては、保護層は誘電体材料の保護層である。
【０１５５】
さらなる実施形態においては、保護層は、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｎｄ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＭｇＯ、ＳｒＦ２、ＺｎＯ、ＭｏＯ３、Ｉｎ−ＺｎＯ、およびＨｆ２Ｏなどの金属酸化物である。保護層が足場構造材料の層、たとえばＴｉＯ２の層である場合は、基板とペロブスカイト材料との間には配置されない。
【０１５６】
ある実施形態においては、保護層は、湿気によって誘発される不安定性をから保護するための防湿材である。別の実施形態においては、保護層は、ホットスポット熱分解を最小限にするのに役立てるための熱導体である。
【０１５７】
ある実施形態においては、保護層はフッ素化ポリマーを含む。
【０１５８】
別の実施形態においては、追加層は正孔輸送材料である。この正孔輸送材料は、ＯＭＥＴＡＤ  Ｓｐｉｒｏ、ポリアズレン類、ポリフェニレン類、ポリピレン類、ポリナフタレン類、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリイミド、ポリ（ピロール）類、（ＰＰＹ）、ポリ（チオフェン）類（ＰＴ）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、ポリアゼピン類、ポリインドール類、ポリカルバゾール類、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）、ポリ（アセチレン）類（ＰＡＣ）、ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）（ＰＰＳ）、ポリ−３−ヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）、およびポリアニリン類などの導電性ポリマーでできていてよい。
【０１５９】
ある実施形態においては、保護層はＩＴＯまたはＦＴＯである。
【０１６０】
本明細書において言及される単層、二層、またはその他の多層構造の何れかに関連して使用される用語「層」は、別の層または膜の上または下の層全体または膜、あるいは異なる材料の異なる層を覆う１つの材料の間隔を開けた１つ以上の区域を表すことを意味する。間隔を開けた区域は、異なる材料または別の層または積層された層（たとえば、異なる種類のペロブスカイト層および／またはペロブスカイト層の配列を含む）の原子（材料）の区域によって、または材料のない区域によって分離された、材料の区域（層および／または積層された層）であってよい。ある実施形態においては、層は部分的な層であってよい。ある実施形態においては、部分的な層は、連続である、または分離した区域（間隔が開いており、接続されていない）を含む。
【０１６１】
ある実施形態においては、導電層は、ペロブスカイト層または１つ以上の追加層を部分的に覆う。ある実施形態においては、ペロブスカイト層は基板を部分的に覆う。
【０１６２】
積層された層を含む本発明の層（すべてまたは一部）は、基板上の特定のパターンであってよい。このパターンは、反復的または不規則であってよい。パターンは、あらゆる形状であってよく、たとえば、反復的または非反復的な立方体、環、円、ストリップ、格子であってよい。パターンのサイズは、ナノメートルスケールまたはマイクロメートルスケールまたはミリメートルスケールであってよい。
【０１６３】
本発明の素子の厚さは、層および基板のそれぞれの厚さに依存する。素子の厚さは、ミリメートル領域内またはマイクロメートル領域内またはナノメートル領域内であってよい。素子（基板を有するまたは有しない）の厚さは１ｎｍ〜１００ｍｍの間であってよい。ある実施形態においては、素子（基板を有するまたは有しない）の厚さは１ｎｍ〜１００μｍの間であってよい。ある実施形態においては、素子（基板を有するまたは有しない）の厚さは１０ｎｍ〜１００μｍの間であってよい。ある実施形態においては、素子（基板を有するまたは有しない）厚さは１０ｎｍ〜１０μｍの間であってよい。
【０１６４】
ある実施形態においては、本発明の素子（基板を含む）は可撓性である。別の実施形態においては、基板を除いた本発明の素子は可撓性である。
【０１６５】
ある実施形態においては、本発明の素子は固体である。
【０１６６】
別の一態様において、本発明は、本発明の素子の形成方法において：
−基板を得るステップと；
−任意選択的に、基板上に、少なくとも１つの追加層を配置（または塗布または堆積）するステップと；
−基板上または少なくとも１つの追加層上に、少なくとも１つのペロブスカイト層を配置（または塗布または堆積）するステップと；
−前記ペロブスカイト層の上、または少なくとも１つの追加層上に導電層を配置（または塗布または堆積）するステップとを含み；
それによって、規定される本発明の素子が得られる、形成方法を提供する。
【０１６７】
本発明に使用される基板、ペロブスカイト層、導電層、および／または追加層を含む材料は、あらかじめ作製された（市販の）ものであってよいし、または基板上に配置する前に合成してもよい。基板および／または少なくとも１つのペロブスカイト層および／または導電層および／または少なくとも１つの追加層は、塗布ステップと同時または塗布ステップの後に形成することができ、たとえば、ペロブスカイト層は、基板上に塗布するときに形成することができる。この形成はいくつかのステップを含むことができ、たとえば、基板上にペロブスカイト前駆体を塗布するステップを含むことができ、続いて加熱することができる。
【０１６８】
ある実施形態においては、ペロブスカイト層は、基板上に配置するときまたは配置した後に形成される。ある実施形態においては、ペロブスカイト層（ペロブスカイト材料またはペロブスカイト種）は、基板上に少なくとも１つの金属前駆体および少なくとも１つの有機前駆体を同時に配置（コーティング）することによって、基板上に形成される。別の実施形態においては、ペロブスカイト層は、基板上に少なくとも１つの金属前駆体を配置（コーティング）し、続いて少なくとも１つの有機前駆体を配置（コーティング）することによって、またはその逆によって、基板上に形成される。
【０１６９】
ある実施形態においては、基板は、ペロブスカイト前駆体を配置する少なくとも１つのステップ（同時または別々の何れか）の後または同時に熱処理される。
【０１７０】
ある実施形態においては、熱処理は５０℃を超えるまでの加熱を含む。ある実施形態においては、熱処理は５０℃〜４００℃の間の加熱を含む。ある実施形態においては、熱処理は５０℃〜２００℃の間の加熱を含む。ある実施形態においては、熱処理は１００℃〜２００℃の間の加熱を含む。ある実施形態においては、熱処理は１００℃〜１５０℃の間の加熱を含む。ある実施形態においては、熱処理は５０℃〜１００℃の間の加熱を含む。ある実施形態においては、熱処理は７０℃までの加熱を含む。
【０１７１】
ある実施形態においては、本発明の方法は、基板またはその上の任意の層の前処理または後処理の１つ以上のステップを含む。前処理または後処理としては、非限定的には、溶剤洗浄または化学洗浄（たとえば、気体などの非液体媒体による）、エッチング、加熱、任意選択的にパターン化された中間層の堆積、ならびにプラズマ処理、ＵＶオゾン処理、またはコロナ放電などのさらなる表面処理を挙げることができる。
【０１７２】
配置ステップは、当技術分野において周知のあらゆるプロトコルおよび手段によって行うことができる。ある実施形態においては、層を配置する手段は堆積による手段である。ある実施形態においては、堆積手段は、浸漬、スピンコーティング、ロールコーティング、吹き付け、計量分配、印刷、インクジェット印刷、リソグラフィ、スタンピング、ドロップキャスティング、およびそれらのあらゆる組み合わせから選択される。
【０１７３】
ある実施形態においては、配置ステップは、印刷によるステップである。さらなる実施形態においては、配置ステップはインクジェットによるステップである。
【０１７４】
本発明の方法は種々の印刷ステップを使用できるので、本発明の層および積層された層はパターン化することができる。
【０１７５】
別の一態様において、本発明は、基板上にペロブスカイト層を形成する方法において：
−基板を得るステップと；
−金属元素（または有機種）を含む少なくとも１種類のペロブスカイト前駆体を基板上に配置し、任意選択的に前記前駆体の熱（あるいは前または後）処理を行うステップと；
−有機種（または金属元素）を含む少なくとも１種類のペロブスカイト前駆体を基板上に配置するステップとを含み；
それによってペロブスカイト層が得られる方法を提供する。
【０１７６】
別の一態様において、本発明は、本発明の方法により形成された本発明の素子を提供する。ある実施形態においては、本発明の素子は低温で形成される。
【０１７７】
ある実施形態においては、本発明の素子は６００℃以下の温度で形成される。別の実施形態においては、本発明の素子は５００℃以下の温度で形成される。さらに別の実施形態においては、本発明の素子は４００℃以下の温度で形成される。さらに別の実施形態においては、本発明の素子は３００℃以下の温度で形成される。さらに別の実施形態においては、本発明の素子は２００℃以下の温度で形成される。さらに別の実施形態においては、本発明の素子は１５０℃以下の温度で形成される。さらに別の実施形態においては、本発明の素子は１００℃以下の温度で形成される。
【０１７８】
別の一態様において、本発明は、本発明の素子を含むまたはからなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ）ヘテロ接合を提供する。ある実施形態においては、ヘテロ接合は固体である。
【０１７９】
本発明は、本発明の少なくとも１つの素子またはヘテロ接合を実装するまたは含むデバイスをも提供する。
【０１８０】
別の一態様において、本発明は、能動素子（たとえば、増感体または集光体または集光器）を含むデバイスにおいて、能動素子が、基板と、少なくとも１つのペロブスカイト層と、導電層と、任意選択的に少なくとも１つの追加層とからなり（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ）、少なくとも１つのペロブスカイト層が、基板上に直接または前記少なくとも１つの追加層上の何れかで前記基板上に設けられ、前記少なくとも１つの追加層が足場構造層とは異なる、デバイスを提供する。
【０１８１】
別の一態様において本発明は、能動素子を含むデバイスにおいて、能動素子が、基板と、少なくとも１つのペロブスカイト層と、導電層と、任意選択的に少なくとも１つの追加層とからなり（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ）、前記要素は足場構造層がない（または有しない）、デバイスを提供する。
【０１８２】
別の一態様において、本発明は、能動素子を含むデバイスにおいて、能動素子が、基板と、少なくとも１つのペロブスカイト層と、導電層と、任意選択的に少なくとも１つの追加層とからなり（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ）、前記要素は、基板とペロブスカイト層との間に足場構造層がない、デバイスを提供する。
【０１８３】
別の一態様においては、本発明は、能動素子を含むデバイスにおいて、能動素子が、基板と、少なくとも１つのペロブスカイト層と、導電層と、任意選択的に少なくとも１つの追加層とからなり（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ）、少なくとも１つのペロブスカイト層が前記基板上に直接配置される、デバイスを提供する。
【０１８４】
上記実施形態において、本発明の素子（基板を含むまたは含まない）は、デバイスの一体部分であってよいし、または記載のような処理後にデバイス中に実装される基板であってもよい。このデバイスは電子デバイスまたは光電子デバイスであってよい。
【０１８５】
本発明の素子またはヘテロ接合は、電磁スペクトルの可視、ＵＶ、ＩＲ、および／またはＮＩＲ領域を含む光の透過および／または効率的な変換を必要とするデバイス中に組み込むことができる。このようなデバイスは、電気から光および／または光から電気への変換器であってよい。
【０１８６】
また、このようなデバイスは、たとえば、光伝導体および／またはフォトダイオードおよび／または太陽電池および／または発光型集光器、発光ダイオード（ＬＥＤ）および／またはたとえば有機発光ダイオードおよびレーザー；および／または光センサおよび／またはピクセルセンサ、および／または特殊トランジスタおよび／またはたとえば有機トランジスタおよび／または無機トランジスタおよび／またはハイブリッドトランジスタであってよい。
【０１８７】
本発明の素子を利用するための別の用途は、印刷エレクトロニクスおよび／またはタッチスクリーンおよび／またはディスプレイバックプレーンおよび／または大面積または小面積可撓性要素に関するものであってよい。
【０１８８】
本発明のデバイスは、光電子用途および／またはＲＦ無線機および／または大電力整流器および／または光依存性抵抗器（ＬＤＲ）および／またはその他に使用することができる。
【０１８９】
ある実施形態においては、本発明の素子またはヘテロ接合は光起電力セル（太陽電池）デバイスである。
【０１９０】
したがって、本発明は、基板と、少なくとも１つの（たとえば、有機−無機）ペロブスカイト層と、導電層と、任意選択的に少なくとも１つの追加層とを含む太陽電池において、少なくとも１つのペロブスカイト層が、基板上に直接または前記少なくとも１つの追加層上の何れかで前記基板上に設けられ、前記少なくとも１つの追加層が足場構造層とは異なる、太陽電池をも提供する。
【０１９１】
本発明の太陽電池は、電池の対極であり、金属などの導電性材料でできている導電層をさらに含むことができる。対極は、直接、または外部電流に接続される集電体を介しての何れかで、導電性支持層（導電性のガラスまたはプラスチック）に接続することができる。
【０１９２】
本発明は、足場構造層を有しない光起電力セルをさらに提供する。
【０１９３】
ガラス、導電性ガラス、ＦＴＯ、ＩＴＯ、シリコン（単結晶または多結晶）、導電性ポリマー、金属、薄膜であってＣＶＤ（化学蒸着）、ＰＶＤ（加圧蒸着）などの手段によって堆積される半導体材料からなる（ｃｏｎｓｉｓｔ）ことができる）薄膜、および有機半導体基板から選択される基板上に本明細書に記載されるような素子を形成することによって、本発明の素子またはヘテロ接合を電子デバイス、特に、光起電力セルの中に組み込むことができる。
【０１９４】
ある実施形態においては、光起電力装置は導電性ガラス基板上に堆積される。
【０１９５】
ある実施形態においては、本発明の素子またはヘテロ接合は、発光型太陽（光）集光器であり、基板はシリコンまたはガラス（またはその他の任意のもの）であってよい。ある実施形態においては、この集光器は光起電力セルデバイス中の素子である。
【０１９６】
ある実施形態においては、本発明の素子またはヘテロ接合は、基板上のマルチセルアレイとして組み込まれて、ソーラーパネルデバイスを得ることができる。
【０１９７】
ある実施形態においては、本発明のデバイスは、可撓性である、および／または低温で形成される。
【０１９８】
ある実施形態においては、本発明のデバイスは高電流で動作する。
【０１９９】
本明細書に開示される主題をより十分に理解し、実際に行う方法を例示するために、添付の図面を参照しながら非限定的な例のみによって、これより実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【０２００】
【図１】図１は、モノアンモニウム（Ｒ−ＮＨ３＋）またはジアンモニウム（ＮＨ３＋−Ｒ−ＮＨ３＋）有機カチオンを有する単層配向ペロブスカイトを示している。全体的に二価（Ｍ２＋）の金属が金属部位を示している。
【図２Ａ】図２Ａは、代表的なペロブスカイトショットキー太陽電池の図を示しており、太陽電池構造の図である。図示されるように、光が層状ペロブスカイトによって吸収され、伝導および原子価によって、それぞれ金属および導電性透明基板への電子注入および正孔輸送が可能となる。
【図２Ｂ】図２Ｂは、代表的なペロブスカイトショットキー太陽電池の図を示しており、エネルギー準位図を示している。図示されるように、光が層状ペロブスカイトによって吸収され、伝導および原子価によって、それぞれ金属および導電性透明基板への電子注入および正孔輸送が可能となる。
【図３Ａ】図３Ａは、ＦＴＯガラス上に堆積したＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３ペロブスカイト結晶の異なる倍率（２０，０００倍）の２つの高解像度ＳＥＭ画像を示している。
【図３Ｂ】図３Ｂは、ＦＴＯガラス上に堆積したＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３ペロブスカイト結晶の異なる倍率（１００，０００倍）の２つの高解像度ＳＥＭ画像を示している。
【発明を実施するための形態】
【０２０１】
当技術分野において周知の太陽電池は、一般に、セルの表面領域を増加させる３−Ｄマトリックス中の足場層を含むセル構造を利用しており、それによって、セルの単位体積当たりに吸収される光が増加し、および／または再結合事象が減少することで、セル効率が増加する。通常、足場構造は、金属酸化物（酸化チタン）などの半導体材料によって得られる。足場構造は、実質的に多孔質の層、または微粉末（数百ナノメートル以下の規模の粒子であってよい）を含む層であってよい。
【０２０２】
周知の太陽電池とは対照的に、本発明は、動作のために足場構造層を必要としない太陽電池を提供する。ペロブスカイト層は、ＴｉＯ２などの介在足場構造層を全く使用せずに（本明細書に規定されるように）直接または間接的に基板上に存在する。
【０２０３】
製造方法
有機−無機ペロブスカイトはスピンコーティングによって導電性透明基板上に堆積され、得られた膜を室温で乾燥させると、その色が変化によって、固体のペロブスカイトの形成が示される。堆積後、ペロブスカイト膜をアルゴン下１００℃で１５分間アニールする。最後に、金属の熱蒸着によって対極を堆積する。
【０２０４】
太陽電池構造を図２に示している。図２Ａは太陽電池構造の図であり、図２Ｂはエネルギー準位図を示しており、光が層状ペロブスカイトによって吸収され、伝導および原子価によって、それぞれ金属および導電性透明基板への電子注入および正孔輸送が可能となる。
【０２０５】
方法およびデバイスの製造
１．３０ｍＬのメチルアミン（メタノール中４０％、ＴＣＩ）および３２．３ｍＬのヨウ化水素酸（水中５７重量％、Ａｌｄｒｉｃｈ）を２５０ｍＬの丸底フラスコ中０℃において撹拌しながら２時間反応させることによって、前述のようにＣＨ３ＮＨ３Ｉを合成した。得られた溶液をロタバップ（ｒｏｔａｖａｐ）に入れて、５０℃で注意深く溶媒を除去することによって、沈殿物を回収した。ヨウ化メチルアンモニウム（ＣＨ３ＮＨ３Ｉ）の黄みがかった粗生成物のエタノールによる洗浄を、混合物を３０分間撹拌することによって行った。次に混合物を濾過し、ジエチルエーテルで洗浄した。この洗浄ステップを３回繰り返した。濾過後、固形分を収集し、真空オーブン中６０℃で２４時間乾燥させた。
【０２０６】
デバイスの製造：
１．デバイスの基板はＳｎＯ２：Ｆ（ＦＴＯ）導電性ガラス（１５Ω・ｃｍ−１、Ｐｉｌｋｉｎｇｔｏｎ）であった。ジイソプロオキシドビス（アセチルアセトネート）チタン（ＴｉＤＩＰ、イソプロパノール中７５％、Ａｌｄｒｉｃｈ）のエタノール中の溶液を用いて、ＦＴＯガラス上に障壁層を堆積した。ＴｉＤＩＰ溶液はスピンコーティングし、次に４５０℃で３５分間アニールした。
【０２０７】
２．二段階堆積技術によって基板表面上でのＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３の合成を行った。最初に、ＰｂＩ２を基板上に滴下し、種々の待ち時間（１分、１．５分、３分、または５分）の後にスピンコーティングし、続いて７０℃で３０分間アニールした。第２のステップにおいて、セルを７０℃の１０ｍｇ／ｍｌのＣＨ３ＮＨ３Ｉ溶液中に２０秒間浸漬し、次に７０℃でさらに３０分間アニールした。浸漬およびアニールの間に、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３が形成され、そのことが電極の暗褐色によって示された。
【０２０８】
３．最後に、５×１０−６Ｔｏｒｒの圧力下で５０ｎｍの金を蒸着することによって、バックコンタクトを堆積した。有効面積は０．０９ｃｍ２であった。
【０２０９】
図３Ａ〜Ｂは、ＦＴＯガラス上に堆積したＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３ペロブスカイト結晶の高解像度ＳＥＭ画像を示している。図３Ａは低倍率であり、図３Ｂはより高い倍率におけるものである。ペロブスカイトの均一で連続した膜中にＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３結晶を明確に観察することができた。
【０２１０】
ＦＴＯガラス、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３、およびバックコンタクトとしての金からなるペロブスカイトセルに基づくデバイスの光起電力性能を測定すると、有望な結果が得られた。
【図１】
2016502282.tif 000003
【図２】
2016502282.tif 000004
【図３Ａ−３Ｂ】
2016502282.tif 000005
【国際調査報告】
2016502282.tif 000006
2016502282.tif 000007