[发明专利]包含宽带隙的钙钛矿系太阳能电池及其制造方法

说明书

本发明涉及包含宽带隙的钙钛矿系太阳能电池及其制造方法，详细地，本发明的太阳能电池包括钙钛矿结构的有机金属卤化物层、以及与有机金属卤化物层形成界面而层叠的结晶性物质层，结晶性物质层的结晶性物质是具有与钙钛矿结构不同的晶体结构的结晶性卤化物，结晶性卤化物具有比有机金属卤化物层的有机金属卤化物的带隙能量大的带隙能量，并具有比有机金属卤化物的价带(valence band)最大能级低的价带(valence band)最大能级。

技术领域

本发明涉及包含宽带隙的钙钛矿系太阳能电池及其制造方法，详细而言，涉及利用宽带隙而弥补缺陷、光电荷提取效率增加、防止包含水分的外部环境导致的劣化的钙钛矿系太阳能电池及其制造方法。

背景技术

也被称为有机金属卤化物钙钛矿化合物(Organometal halide perovskitecompound)或有机无机金属卤化物的钙钛矿结构的有机金属卤化物由有机阳离子(A)、金属阳离子(M)和卤素阴离子(X)构成，是以AMX₃的化学式为代表的物质。

目前，利用有机无机金属卤化物作为光吸收体的钙钛矿太阳能电池在以染料敏化及有机太阳能电池为代表的下一代太阳能电池中最接近商用化，报道了达到20％的效率(韩国公开专利第2014-0035284号)，对有机无机金属卤化物的关注进一步提高。

这种钙钛矿系太阳能电池具有仅次于硅太阳能电池的效率，而且原材料价格非常低，可以进行低温工序或廉价的溶液工序，因此商业性优异。但是，迟滞大，发生急剧的劣化，为了实际的商业化，要求开发出能够提高电池的稳定性和寿命的技术。

现有技术文献

专利文献

韩国公开专利第2014-0035284号

发明内容

所要解决的课题

本发明的目的是提供提高了稳定性和寿命的钙钛矿系太阳能电池。

本发明的另一目的是提供即使不含有与水分一同成为劣化的主要原因的添加剂也能够具有优异的光电转换效率的钙钛矿系太阳能电池。

本发明的又一目的是提供利用简单溶液涂布法提高了稳定性和寿命的钙钛矿系太阳能电池的制造方法。

课题的解决方式

根据本发明的钙钛矿系太阳能电池包含钙钛矿结构的有机金属卤化物层、以及与有机金属卤化物层形成界面而层叠的结晶性物质层，结晶性物质层的结晶性物质是具有与钙钛矿结构不同的晶体结构的结晶性卤化物，结晶性卤化物具有比有机金属卤化物层的有机金属卤化物的带隙能量大的带隙能量，并具有比有机金属卤化物的价带(valence band)最大能级低的价带(valence band)最大能级。

在根据本发明的一实施例的钙钛矿系太阳能电池中，结晶性卤化物可以含有与有机金属卤化物层的有机金属卤化物同种或异种的第二有机金属卤化物。

在根据本发明的一实施例的钙钛矿系太阳能电池中，结晶性卤化物在利用Cu Kα射线的X射线衍射图中，在衍射角2θ为4至6°的区域可以存在衍射峰。

在根据本发明的一实施例的钙钛矿系太阳能电池中，结晶性卤化物可以是与有机金属卤化物层的有机金属卤化物同种或异种的第二有机金属卤化物和满足下述化学式1的季铵盐之间的反应产物。

(化学式1)

在化学式1中，R为碳原子数5-10的烷基，R₁、R₂和R₃各自独立地为碳原子数1-3的烷基，X为卤素。