[发明专利]光电转换元件及利用该光电转换元件的太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电转换元件及利用该光电转换元件的太阳能电池。

背景技术

光电转换元件用于各种光传感器、复印机、太阳能电池等。太阳能电池作为利用非耗竭性太阳能的电池，其正式的实用化令人期待。其中，盛行对作为敏化剂使用有机染料或Ru联吡啶络合物等的染料敏化太阳能电池的研究开发，光电转换效率达到11％左右。

另一方面，近年来，报告有将金属卤化物用作具有钙钛矿型晶体结构的化合物(钙钛矿化合物)的太阳能电池能够实现比较高的转换效率的研究成果，受到了关注。

例如，非专利文献1中报告有如下内容，即，感光层中利用钙钛矿型光吸收剂，并且设置空穴传输层，对空穴传输层，作为空穴传输材料使用2,2',7,7'-四-(N,N-二-对甲氧基苯胺)9,9’-螺双芴[2,2',7,7'-tetrakis-(N,N-di-p-methoxyphenylamine)-9,9'-spirobifluorene：还称作spiro-OMeTAD]的钙钛矿型太阳能电池能够实现较高的转换效率。

以往技术文献

非专利文献

非专利文献1：Nature,499,p.316(2013)

发明内容

发明要解决的技术课题

但是，根据本发明人等的研究，得知非专利文献1中记载的光电转换元件及太阳能电池的spiro-OMeTAD的最高占据分子轨道(highest occupied molecular orbital：HOMO)能级较低，因此存在电压(V_OC)并不充分，耐湿性也较低的问题。

因此，本发明的课题在于提供一种高电压(V_OC)及耐湿性优异的光电转换元件及利用该光电转换元件的太阳能电池。

用于解决技术课题的手段

本发明人等针对感光层中利用钙钛矿型光吸收剂并具有空穴传输层的光电转换元件进行了各种研究，其结果，发现空穴传输层中使用的空穴传输材料的结构及性质会影响光电转换元件的电压及耐湿性，进一步进行了研究，其结果发现若使用具有特定结构的空穴传输材料，则能够提高光电转换元件的电压及耐湿性。本发明是根据这些发现而完成的。

即，通过以下方法解决了上述课题。

＜1＞一种光电转换元件，其具有：第一电极，在导电性支承体上具有包含光吸收剂的感光层；及第二电极，与所述第一电极对置，所述光吸收剂包含具有钙钛矿型晶体结构的化合物，所述化合物具有周期表第1族元素或阳离子性有机基团A的阳离子、所述周期表第1族元素以外的金属原子M的阳离子及阴离子性原子或原子团X的阴离子，在所述第一电极与所述第二电极之间具有包含空穴传输材料的空穴传输层，所述光电转换元件中，所述空穴传输材料包含以下述式(1)～(4)中的任一式表示的化合物。

[化学式1]

式(1):

式(2)：

式(3):

式(4):

(式中，Z_a～Z_h分别独立地表示选自碳原子、氮原子、氧原子、硫原子、磷原子、硒原子中的可形成5或6元环的非金属原子团，所形成的5或6元环可具有取代基。G¹～G²⁶分别独立地表示氢原子、卤原子、烷基、烯基、炔基、烷氧基、芳基、杂芳基、氨基、氰基、卤代烷基或硝基。l¹表示0～6的整数。m¹、m²表示0～3的整数。n¹表示0～3的整数。)

＜2＞根据＜1＞所述的光电转换元件，其中所述空穴传输材料包含以所述式(1)～(3)中的任一式表示的化合物。

＜3＞根据＜1＞或＜2＞所述的光电转换元件，其中，所述空穴传输材料包含以所述式(1)～(3)中的任一式表示的化合物，所述式(1)～(3)的Z_a～Z_f以下述式(Z1-1)～(Z1-5)中的任一式表示。

[化学式2]