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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022151107
(43)【公開日】2022-10-07
(54)【発明の名称】素子
(51)【国際特許分類】
H01L 51/44 20060101AFI20220929BHJP
【ＦＩ】
H01L31/04 130
H01L31/04 112Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021054023
(22)【出願日】2021-03-26
(71)【出願人】
【識別番号】519259342
【氏名又は名称】株式会社エネコートテクノロジーズ
(74)【代理人】
【識別番号】100116850
【弁理士】
【氏名又は名称】廣瀬 隆行
(74)【代理人】
【識別番号】100165847
【弁理士】
【氏名又は名称】関 大祐
(72)【発明者】
【氏名】高濱 豪
(72)【発明者】
【氏名】藪本 利彦
【テーマコード（参考）】
5F151
【Ｆターム（参考）】
5F151AA20
5F151BA11
5F151CB13
5F151CB14
5F151CB15
5F151CB22
5F151CB27
5F151FA02
5F151FA03
5F151FA04
5F151FA06
5F151FA13
5F151FA15
5F151FA16
5F151FA17
5F151FA21
5F151GA03
(57)【要約】 （修正有）
【課題】エッチングによるショート（短絡）を生じさせず，電極の構造が複雑とならない，太陽電池を提供する。
【解決手段】裏面電極と，光電変換層９と，表面電極とをこの順に有する太陽電池であって，裏面電極は，第１裏面電極部５ａと第２裏面電極部５ｂを含み，第１裏面電極部は，第１の裏面電極本体部と，第１の裏面電極本体部と接続された第１の裏面電極導通部とを含み，第２裏面電極部は，第２の裏面電極本体部と，第２の裏面電極本体部と接続された第２の裏面電極導通部とを含み，表面電極は，第１の裏面電極本体部と第２の裏面電極本体部とを含む領域に対応した第１の表面電極本体部と，第１の裏面電極導通部及び第２の裏面電極導通部と導通がとられる第１の裏面電極導通部とを有する太陽電池。
【選択図】図１
【解決手段】裏面電極と，光電変換層９と，表面電極とをこの順に有する太陽電池であって，裏面電極は，第１裏面電極部５ａと第２裏面電極部５ｂを含み，第１裏面電極部は，第１の裏面電極本体部と，第１の裏面電極本体部と接続された第１の裏面電極導通部とを含み，第２裏面電極部は，第２の裏面電極本体部と，第２の裏面電極本体部と接続された第２の裏面電極導通部とを含み，表面電極は，第１の裏面電極本体部と第２の裏面電極本体部とを含む領域に対応した第１の表面電極本体部と，第１の裏面電極導通部及び第２の裏面電極導通部と導通がとられる第１の裏面電極導通部とを有する太陽電池。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
裏面電極（５）と，光電変換層（７，９，１１）と，表面電極（１３）とをこの順に有する太陽電池であって，
前記裏面電極（５）は，
第１の裏面電極部（２１）と第２の裏面電極部（２３）を含み，
第１の裏面電極部（２１）は，
第１の裏面電極本体部（３１）と，第１の裏面電極本体部（３１）と接続された第１の裏面電極導通部（３３）とを含み，
第２の裏面電極部（２３）は，
第２の裏面電極本体部（４１）と，第２の裏面電極本体部（４１）と接続された第２の裏面電極導通部（４３）とを含み，
前記表面電極（１３）は，
第１の裏面電極本体部（３１）と第２の裏面電極本体部（４１）とを含む領域に対応した第１の表面電極本体部（６１）と，
第１の裏面電極導通部（３３）及び第２の裏面電極導通部（４３）と導通がとられる第１の表面電極導通部（６３）とを有する，
太陽電池（１）。
前記裏面電極（５）は，
第１の裏面電極部（２１）と第２の裏面電極部（２３）を含み，
第１の裏面電極部（２１）は，
第１の裏面電極本体部（３１）と，第１の裏面電極本体部（３１）と接続された第１の裏面電極導通部（３３）とを含み，
第２の裏面電極部（２３）は，
第２の裏面電極本体部（４１）と，第２の裏面電極本体部（４１）と接続された第２の裏面電極導通部（４３）とを含み，
前記表面電極（１３）は，
第１の裏面電極本体部（３１）と第２の裏面電極本体部（４１）とを含む領域に対応した第１の表面電極本体部（６１）と，
第１の裏面電極導通部（３３）及び第２の裏面電極導通部（４３）と導通がとられる第１の表面電極導通部（６３）とを有する，
太陽電池（１）。
【請求項2】
請求項１に記載の太陽電池であって，
前記裏面電極（５）は，
第３の裏面電極部（２５）をさらに含み，
第３の裏面電極部（２５）は，
第３の裏面電極本体部（５１）と，第３の裏面電極本体部（５１）と接続された第３の裏面電極導通部（５３）とを含み，
第１の表面電極本体部（６１）は，
第１の裏面電極本体部（３１），第２の裏面電極本体部（４１）及び第３の裏面電極本体部（５１）を含む領域に対応し，
第１の表面電極導通部（６３）は，第１の裏面電極導通部（３３），第２の裏面電極導通部（４３）及び第３の裏面電極導通部（５３）と導通がとられる，
太陽電池（１）
前記裏面電極（５）は，
第３の裏面電極部（２５）をさらに含み，
第３の裏面電極部（２５）は，
第３の裏面電極本体部（５１）と，第３の裏面電極本体部（５１）と接続された第３の裏面電極導通部（５３）とを含み，
第１の表面電極本体部（６１）は，
第１の裏面電極本体部（３１），第２の裏面電極本体部（４１）及び第３の裏面電極本体部（５１）を含む領域に対応し，
第１の表面電極導通部（６３）は，第１の裏面電極導通部（３３），第２の裏面電極導通部（４３）及び第３の裏面電極導通部（５３）と導通がとられる，
太陽電池（１）
【請求項3】
請求項１に記載の太陽電池であって，第１の表面電極本体部（６１）は，隣接するセルと導通をとるためのセル間接続部（６５）をさらに有する，
太陽電池。
太陽電池。
【請求項4】
請求項１に記載の太陽電池であって，
前記光電変換層（７，９，１１）は，ペロブスカイト層を含む，太陽電池（１）。
前記光電変換層（７，９，１１）は，ペロブスカイト層を含む，太陽電池（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は，太陽電池などの素子に関する。
【背景技術】
【0002】
特開２０１８－１６３９３８号公報には，太陽電池が記載されている。
【0003】
従来，太陽電池の複数の電極（例えば，表面電極と裏面電極）を互いに対応させる場合，表面電極側の１つの電極部を，裏面電極側の１つの電極部に対応させていた。しかし，そのような対応にすると，導通部等の構造が複雑なることで積層体に対する，より精密な加工が求められた。また，そのような複雑な構造，対応が，ショート（短絡）等を起こす原因となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１８－１６３９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
そこで，この明細書に記載されるある発明は，表面電極側の１つの電極を裏面電極側の複数の電極に対応させ，電極の構造を単純化して製造された太陽電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この明細書に記載されるある発明は，表面電極側の１つの電極を裏面電極側の複数の電極に対応させ，表面電極の構造が複雑になることを防ぎ，その加工を容易にする。それにより，太陽電池における，ショート（短絡）等の発生を防ぎ，他の技術への組込を容易にすることができるという知見に基づく。
【0007】
この明細書に記載されるある発明は，裏面電極５と，光電変換層７，９，１１と，表面電極１３とをこの順に有する太陽電池である。
裏面電極５は，第１の裏面電極部２１と第２の裏面電極部２３を含む。
第１の裏面電極部２１は，第１の裏面電極本体部３１と，第１の裏面電極本体部３１と接続された第１の裏面電極導通部３３とを含む。
第２の裏面電極部２３は，第２の裏面電極本体部４１と，第２の裏面電極本体部４１と接続された第２の裏面電極導通部４３とを含む。
表面電極１３は，第１の表面電極本体部６１と，第１の表面電極導通部６３とを有する。
第１の表面電極本体部６１は，第１の裏面電極本体部３１と第２の裏面電極本体部４１とを含む領域に対応する。
第１の表面電極導通部６３は，第１の裏面電極導通部３３及び第２の裏面電極導通部４３と導通がとられる。
裏面電極５は，第１の裏面電極部２１と第２の裏面電極部２３を含む。
第１の裏面電極部２１は，第１の裏面電極本体部３１と，第１の裏面電極本体部３１と接続された第１の裏面電極導通部３３とを含む。
第２の裏面電極部２３は，第２の裏面電極本体部４１と，第２の裏面電極本体部４１と接続された第２の裏面電極導通部４３とを含む。
表面電極１３は，第１の表面電極本体部６１と，第１の表面電極導通部６３とを有する。
第１の表面電極本体部６１は，第１の裏面電極本体部３１と第２の裏面電極本体部４１とを含む領域に対応する。
第１の表面電極導通部６３は，第１の裏面電極導通部３３及び第２の裏面電極導通部４３と導通がとられる。
【0008】
この発明の好ましい例は，以下の態様のものである。裏面電極５は，第３の裏面電極部２５をさらに含む。第３の裏面電極部２５は，第３の裏面電極本体部５１と，第３の裏面電極本体部５１と接続された第３の裏面電極導通部５３とを含む。
第１の表面電極本体部６１は，第１の裏面電極本体部３１，第２の裏面電極本体部４１及び第３の裏面電極本体部５１を含む領域に対応する。第１の表面電極導通部６３は，第１の裏面電極導通部３３，第２の裏面電極導通部４３及び第３の裏面電極導通部５３と導通がとられる。
第１の表面電極本体部６１は，第１の裏面電極本体部３１，第２の裏面電極本体部４１及び第３の裏面電極本体部５１を含む領域に対応する。第１の表面電極導通部６３は，第１の裏面電極導通部３３，第２の裏面電極導通部４３及び第３の裏面電極導通部５３と導通がとられる。
【0009】
この発明の好ましい例は，第１の表面電極本体部６１は，隣接するセルと導通をとるためのセル間接続部６５をさらに有するものである。
【0010】
この発明の好ましい例は，光電変換層（７，９，１１）は，ペロブスカイト層を含む，ものである。
【発明の効果】
【0011】
この明細書に記載されるある発明は，表面電極側の１つの電極を裏面電極側の複数の電極に対応させ，表面電極の構造が複雑になることを防ぎ，その加工が容易となる太陽電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下，図面を用いて本発明を実施するための形態について説明する。本発明は，以下に説明する形態に限定されるものではなく，以下の形態から当業者が自明な範囲で適宜修正したものも含む。
【0014】
図１は，製造途中の素子材料の例を示す概念図である。ここで，この素子の例は，太陽電池，及び有機ＥＬ素子である。太陽電池の例は，ペロブスカイト太陽電池である。ペロブスカイト太陽電池は，例えば，裏面電極，電子輸送層，ペロブスカイト層（光吸収層），正孔輸送層，及び表面電極をこの順に備える。ペロブスカイト太陽電池は，電極上にｎ型半導体層が設けられた順型であってもよいし，電極上にｐ型半導体層が設けられた逆型（基板，電極，正孔輸送層，ペロブスカイト層，電子輸送層，電極及び接続電極がこの順に形成されたもの）であってもよい。以下に，裏面電極，電子輸送層，ペロブスカイト層（光吸収層），正孔輸送層，及び表面電極をこの順に備えるペロブスカイト太陽電池を例にして，ペロブスカイト太陽電池を説明する。
【0015】
図１に示されるように，素子材料は，基板３と，第１裏面電極５ａ及び第２裏面電極５ｂを含む裏面電極５と，第１電子輸送層７ａ及び第２電子輸送層７ｂと，ペロブスカイト層９と正孔輸送層１１を有する。
この例では，第１電子輸送層７ａ，第２電子輸送層７ｂ，ペロブスカイト層９及び正孔輸送層１１が，光電変換層として機能する。素子材料は，第１正孔輸送層，第２正孔輸送層，ペロブスカイト層及び電子輸送層をこの順で含む光電変換層を有するものであってもよい。
この例では，第１電子輸送層７ａ，第２電子輸送層７ｂ，ペロブスカイト層９及び正孔輸送層１１が，光電変換層として機能する。素子材料は，第１正孔輸送層，第２正孔輸送層，ペロブスカイト層及び電子輸送層をこの順で含む光電変換層を有するものであってもよい。
【0016】
図２は，エッチング後の製造途中の素子を示す概念図である。図２に示されるように，エッチングを行うことで，裏面電極が形成されていない部分のペロブスカイト層９及び正孔輸送層１１が除去される。すると，裏面電極が存在しない部位の電子輸送層７ａ～７ｂの一部や電極の一部５ａ～５ｂが露出することとなる。なお，第１裏面電極５ａ及び第２裏面電極５ｂ上の光電変換層を第１光電変換層６ａ及び第２光電変換層６ｂともよぶ。第１光電変換層６ａは，第１電子輸送層７ａ，第１ペロブスカイト層９ａ，及び第１正孔輸送層１１ａを含み，第２光電変換層６ｂは，第２電子輸送層７ｂ，第２ペロブスカイト層９ｂ，及び第２正孔輸送層１１ｂを含む。
【0017】
図３は，接続電極を形成した後であり製造途中の素子を示す概念図である。この例では，例えば第１表面電極１３ａと第２裏面電極５ｂとが第１接続電極１５により接続されている。
【0018】
基板
基板３として，ペロブスカイト太陽電池や有機ＥＬ素子における公知の基板を適宜用いることができる。基板の例は，ガラス基板，絶縁体基板，半導体基板，金属基板及び導電性基板（導電性フィルムも含む）である。また，これらの表面の一部又は全部の上に，金属膜，半導体膜，導電性膜及び絶縁性膜の少なくとも１種の膜が形成されている基板も好適に用いることができる。
基板３として，ペロブスカイト太陽電池や有機ＥＬ素子における公知の基板を適宜用いることができる。基板の例は，ガラス基板，絶縁体基板，半導体基板，金属基板及び導電性基板（導電性フィルムも含む）である。また，これらの表面の一部又は全部の上に，金属膜，半導体膜，導電性膜及び絶縁性膜の少なくとも１種の膜が形成されている基板も好適に用いることができる。
【0019】
金属膜の構成金属の例は，ガリウム，鉄，インジウム，アルミニウム，バナジウム，チタン，クロム，ロジウム，ニッケル，コバルト，亜鉛，マグネシウム，カルシウム，シリコン，イットリウム，ストロンチウム及びバリウムから選ばれる１種又は２種以上の金属である。半導体膜の構成材料の例は，シリコン，ゲルマニウム等の元素単体，周期表の第３族～第５族，第１３族～第１５族の元素を有する化合物，金属酸化物，金属硫化物，金属セレン化物，金属窒化物等が挙げられる。また，導電性膜の構成材料の例は，スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ），フッ素ドープ酸化インジウム（ＦＴＯ），酸化亜鉛（ＺｎＯ），アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ），ガリウムドープ酸化亜鉛（ＧＺＯ），酸化スズ（ＳｎＯ２），酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３），及び酸化タングステン（ＷＯ３）である。絶縁性膜の構成材料の例は，酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３），酸化チタン（ＴｉＯ２），酸化シリコン（ＳｉＯ２），窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４），及び酸窒化シリコン（Ｓｉ４Ｏ５Ｎ３）である。
【0020】
基板３の形状の例は，平板や円板等の板状，繊維状，棒状，円柱状，角柱状，筒状，螺旋状，球状，リング状であり，多孔質構造体であってもよい。本発明においては，これらのうちでは板状の基板が好ましい。基板の厚さの例は，０．１μｍ～１００ｍｍが好ましく，１μｍ～１０ｍｍがより好ましい。
【0021】
電子輸送層
素子材料は，電子輸送層を有する。電子輸送層７は，ペロブスカイト層（光吸収層）の活性表面積を増加させ，光電変換効率を向上させるとともに，電子収集しやすくするために形成される。電子輸送層はフラーレン誘導体等有機半導体材料を用いた平坦な層でもよい。また，電子輸送層は，酸化チタン（ＴｉＯ２）（メソポーラスＴｉＯ２を含む），酸化スズ（ＳｎＯ２），酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の金属酸化物を含む層であってもよい。電子輸送層の厚みは，特に制限されず，ペロブスカイト層（光吸収層）からの電子をより収集できる観点から，１０～３００ｎｍ程度が好ましく，１０～２５０ｎｍ程度がより好ましい。
素子材料は，電子輸送層を有する。電子輸送層７は，ペロブスカイト層（光吸収層）の活性表面積を増加させ，光電変換効率を向上させるとともに，電子収集しやすくするために形成される。電子輸送層はフラーレン誘導体等有機半導体材料を用いた平坦な層でもよい。また，電子輸送層は，酸化チタン（ＴｉＯ２）（メソポーラスＴｉＯ２を含む），酸化スズ（ＳｎＯ２），酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の金属酸化物を含む層であってもよい。電子輸送層の厚みは，特に制限されず，ペロブスカイト層（光吸収層）からの電子をより収集できる観点から，１０～３００ｎｍ程度が好ましく，１０～２５０ｎｍ程度がより好ましい。
【0022】
電子輸送層７は，第１裏面電極５ａ及び第２裏面電極５ｂ上にそれぞれ形成された第１電子輸送層７ａ及び第２電子輸送層７ｂを有する。通常，電子輸送層は，その下部にある電極と同じ形となるようにパターニングされる。第１電子輸送層７ａ及び第２電子輸送層７ｂは，例えば，それぞれ第１裏面電極５ａ及び第２裏面電極５ｂと同じ形状を有する。もっとも，同じ形状とは厳密な意味での同一を意味せず，同じ形状とは，およそ同じ形状となるように設計されていればよい。
【0023】
ペロブスカイト層
ペロブスカイト太陽電池におけるペロブスカイト層（光活性層，光吸収層）９は，光を吸収し，励起された電子と正孔を移動させることにより，光電変換を行う層である。ペロブスカイト層（光吸収層）９は，ペロブスカイト材料や，ペロブスカイト錯体を含む。混合液をスピンコート，ディップコート，スクリーン印刷法，ロールコート，ダイコート法，転写印刷法，スプレー法，スリットコート法等，好ましくはスピンコートにより基板上に塗布することが好ましい。
ペロブスカイト太陽電池におけるペロブスカイト層（光活性層，光吸収層）９は，光を吸収し，励起された電子と正孔を移動させることにより，光電変換を行う層である。ペロブスカイト層（光吸収層）９は，ペロブスカイト材料や，ペロブスカイト錯体を含む。混合液をスピンコート，ディップコート，スクリーン印刷法，ロールコート，ダイコート法，転写印刷法，スプレー法，スリットコート法等，好ましくはスピンコートにより基板上に塗布することが好ましい。
【0024】
ペロブスカイト層（光活性層，光吸収層）９の膜厚は，光吸収効率と励起子拡散長とのバランス及び透明電極で反射した光の吸収効率の観点から，例えば，５０～１０００ｎｍが好ましく，２００～８００ｎｍがより好ましい。なお，本発明のペロブスカイト層（光吸収層）９の膜厚は，１００～１０００ｎｍの範囲内であることが好ましく，２５０～５００ｎｍの範囲内であることがより好ましい。本発明のペロブスカイト層（光活性層，光吸収層）９の膜厚は，膜の断面走査型電子顕微鏡（断面ＳＥＭ）により測定する。
【0025】
また，本発明のペロブスカイト層（光活性層，光吸収層）９の平坦性は，走査型電子顕微鏡により測定した表面の水平方向５００ｎｍ×５００ｎｍの範囲において高低差が５０ｎｍ以下（－２５ｎｍ～＋２５ｎｍ）であるものが好ましく，高低差が４０ｎｍ以下（－２０ｎｍ～＋２０ｎｍ）であるのがより好ましい。これにより，光吸収効率と励起子拡散長とのバランスをより取りやすくし，透明電極で反射した光の吸収効率をより向上させることができる。なお，ペロブスカイト層（光吸収層）９の平坦性とは，任意に決定した測定点を基準点とし，測定範囲内において最も膜厚が大きいところとの差を上限値，最も小さいところとの差を下限値としており，本発明のペロブスカイト層（光吸収層）９の断面走査型電子顕微鏡（断面ＳＥＭ）により測定する。
【0026】
スズ系ペロブスカイト層は，０価のスズ，ピラジン系化合物，ケイ素系化合物，及びゲルマニウム系化合物から選ばれる１種又は２種以上を合計で０．０１ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下含む。このスズ系ペロブスカイト層は，上記のスズ系ペロブスカイト層の製造方法に基づいて得ることができ，還元剤などの残留物が所定量存在する。所定量の特定の物質が残留することで，スズ系ペロブスカイト層は，パッシベーションに優れたものとなる。これらの物質の含有量は，スズ系ペロブスカイト層を成分分析することにより分析できる。
【0027】
以下に説明する実施例において実際にスズ系ペロブスカイト層が得られている。そして，上記の含有量には，臨界性がある（上記の数値の範囲外と範囲内とではパッシベーションに有意差がある）。ピラジン系化合物及びケイ素系化合物の例は，式（Ｉ）～式（Ｖ）で示される化合物である。ゲルマニウム系化合物は，先に説明したゲルマニウム系還元剤や，それらの還元剤と，溶液中の化合物が反応して生成された化合物である。上記の合計量は，０．１ｐｐｍ以上５００ｐｐｍ以下でもよいし，１ｐｐｍ以上５００ｐｐｍ以下でもよい。このようなスズ系ペロブスカイト層を有する発光性材料や，光電変換素子は，上記の特性を生かし，良好な特性を有することとなる。なお，ペロブスカイト層９はスズ系のペロブスカイト層に限らず，鉛系など他の材料からなるペロブスカイト層を用いてもよい。
【0028】
正孔輸送層
正孔輸送層１１は，電荷を輸送する機能を有する層である。正孔輸送層には，例えば，導電体，半導体，有機正孔輸送材料等を用いることができる。当該材料は，ペロブスカイト層（光吸収層）から正孔を受け取り，正孔を輸送する正孔輸送材料として機能し得る。正孔輸送層はペロブスカイト層（光吸収層）上に形成される。当該導電体及び半導体としては，例えば，ＣｕＩ，ＣｕＩｎＳｅ２，ＣｕＳ等の１価銅を含む化合物半導体；ＧａＰ，ＮｉＯ，ＣｏＯ，ＦｅＯ，Ｂｉ２Ｏ３，ＭｏＯ２，Ｃｒ２Ｏ３等の銅以外の金属を含む化合物が挙げられる。なかでも，より効率的に正孔のみを受け取り，より高い正孔移動度を得る観点から，１価銅を含む半導体が好ましく，ＣｕＩがより好ましい。有機正孔輸送材料としては，例えば，ポリ－３－ヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ），ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等のポリチオフェン誘導体；２，２’，７，７’－テトラキス－（Ｎ，Ｎ－ジ－ｐ－メトキシフェニルアミン）－９，９’－スピロビフルオレン（Ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤ）等のフルオレン誘導体；ポリビニルカルバゾール等のカルバゾール誘導体；ポリ［ビス（４－フェニル）（２，４，６－トリメチルフェニル）アミン］（ＰＴＡＡ）等のトリフェニルアミン誘導体；ジフェニルアミン誘導体；ポリシラン誘導体；ポリアニリン誘導体等が挙げられる。なかでも，より効率的に正孔のみを受け取り，より高い正孔移動度を得る観点から，トリフェニルアミン誘導体，フルオレン誘導体等が好ましく，ＰＴＡＡ，Ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤなどがより好ましい。
正孔輸送層１１は，電荷を輸送する機能を有する層である。正孔輸送層には，例えば，導電体，半導体，有機正孔輸送材料等を用いることができる。当該材料は，ペロブスカイト層（光吸収層）から正孔を受け取り，正孔を輸送する正孔輸送材料として機能し得る。正孔輸送層はペロブスカイト層（光吸収層）上に形成される。当該導電体及び半導体としては，例えば，ＣｕＩ，ＣｕＩｎＳｅ２，ＣｕＳ等の１価銅を含む化合物半導体；ＧａＰ，ＮｉＯ，ＣｏＯ，ＦｅＯ，Ｂｉ２Ｏ３，ＭｏＯ２，Ｃｒ２Ｏ３等の銅以外の金属を含む化合物が挙げられる。なかでも，より効率的に正孔のみを受け取り，より高い正孔移動度を得る観点から，１価銅を含む半導体が好ましく，ＣｕＩがより好ましい。有機正孔輸送材料としては，例えば，ポリ－３－ヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ），ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等のポリチオフェン誘導体；２，２’，７，７’－テトラキス－（Ｎ，Ｎ－ジ－ｐ－メトキシフェニルアミン）－９，９’－スピロビフルオレン（Ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤ）等のフルオレン誘導体；ポリビニルカルバゾール等のカルバゾール誘導体；ポリ［ビス（４－フェニル）（２，４，６－トリメチルフェニル）アミン］（ＰＴＡＡ）等のトリフェニルアミン誘導体；ジフェニルアミン誘導体；ポリシラン誘導体；ポリアニリン誘導体等が挙げられる。なかでも，より効率的に正孔のみを受け取り，より高い正孔移動度を得る観点から，トリフェニルアミン誘導体，フルオレン誘導体等が好ましく，ＰＴＡＡ，Ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤなどがより好ましい。
【0029】
正孔輸送層中には，正孔輸送特性をさらに向上させることを目的として，リチウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド（ＬｉＴＦＳＩ），銀ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド，トリフルオロメチルスルホニルオキシ銀，ＮＯＳｂＦ６，ＳｂＣｌ５，ＳｂＦ５，トリス（２－（１Ｈ－ピラゾール－１－イル）－４－ｔｅｒｔ－ブチルピリジン）コバルト（ＩＩＩ）トリ［ビス（トリフルオロメタン）スルホンイミド］等の酸化剤を含むこともできる。また，正孔輸送層中には，ｔ－ブチルピリジン（ＴＢＰ），２－ピコリン，２，６－ルチジン等の塩基性化合物を含むこともできる。酸化剤及び塩基性化合物の含有量は，従来から通常使用される量とすることができる。正孔輸送層の膜厚は，より効率的に正孔のみを受け取り，より高い正孔移動度を得る観点から，例えば，５０～５００ｎｍが好ましく，１００～３００ｎｍがより好ましい。正孔輸送層を成膜する方法は，例えば，乾燥雰囲気下で行うことが好ましい。例えば，有機正孔輸送材料を含む溶液を，乾燥雰囲気下，ペロブスカイト層（光吸収層）上に塗布（スピンコート等）し，３０～１８０℃（特に１００～１５０℃）で加熱することが好ましい。
【0030】
電子輸送層７，ペロブスカイト層９，及び正孔輸送層１１は，第１裏面電極５ａ，第２裏面電極５ｂ上にこの順で形成されてもよい。また，電子輸送層７，ペロブスカイト層９，及び正孔輸送層１３は，第１裏面電極５ａ，第２裏面電極５ｂ上に，正孔輸送層１１，ペロブスカイト層９，及び電子輸送層７の順で形成されてもよい。光電変換層は，電子輸送層７，ペロブスカイト層９，及び正孔輸送層１１のみから構成されていてもよいし，電子輸送層７，ペロブスカイト層９，及び正孔輸送層１１以外の層が適宜含まれていてもよい。
【0031】
表面電極（表面電極部，表面電極本体部，表面電極導通部）
【0032】
表面電極１３は，裏面電極５に対向配置され，正孔輸送層１１の上に形成されることで，正孔輸送層１１と電荷のやり取りが可能である。
表面電極１３は，それが金属のものの場合，金属電極ともよばれる電極である。表面電極１３としては，当業界で用いられる公知の素材を用いることが可能であり，例えば，白金，チタン，ステンレス，アルミニウム，金，銀，ニッケル等の金属又はこれらの合金が挙げられる。これらの中でも金属電極は，乾燥雰囲気下で電極を形成することができる点から，蒸着等の方法で形成できる材料が好ましい。
表面電極１３は，それが金属のものの場合，金属電極ともよばれる電極である。表面電極１３としては，当業界で用いられる公知の素材を用いることが可能であり，例えば，白金，チタン，ステンレス，アルミニウム，金，銀，ニッケル等の金属又はこれらの合金が挙げられる。これらの中でも金属電極は，乾燥雰囲気下で電極を形成することができる点から，蒸着等の方法で形成できる材料が好ましい。
【0033】
図４は，裏面電極５と表面電極１３の対応関係を例示した図である。図４の（ａ）は裏面電極５の概略図である。図４の（ｂ）は，表面電極１３の概略図である。図４の（ｂ）では，表面電極１３が，３つのセルからなる場合を例示している。図４の（ｃ）は，図４の（ａ）の裏面電極５と，図４の（ｂ）の表面電極１３を重ね合わせた場合の概略図である。
図５もまた，裏面電極５と表面電極１３の対応関係を例示した図である。図５の（ａ）は裏面電極５の概略図である。図５の（ｂ）は，表面電極１３の概略図である。図５の（ｂ）では，裏面電極が，２つのセルからなる場合を例示している。図５の（ｃ）は，図５の（ａ）の裏面電極５と，図５の（ｂ）の表面電極１３を重ね合わせた場合の概略図である。
図５もまた，裏面電極５と表面電極１３の対応関係を例示した図である。図５の（ａ）は裏面電極５の概略図である。図５の（ｂ）は，表面電極１３の概略図である。図５の（ｂ）では，裏面電極が，２つのセルからなる場合を例示している。図５の（ｃ）は，図５の（ａ）の裏面電極５と，図５の（ｂ）の表面電極１３を重ね合わせた場合の概略図である。
【0034】
図４及び図５のように表面電極１３は，表面電極本体部６１と，表面電極導通部６３とを有する。表面電極本体部６１は，表面電極１３の本体を形成する部分である。図４，図５において示されるように，表面電極本体部６１は，長方形であってよい。
第１の表面電極本体部６１は，第１の裏面電極本体部３１と，第２の裏面電極本体部４１と，第３の裏面電極本体部５１とを含む領域に対応してよい。
第１の表面電極本体部６１は，第１の裏面電極本体部３１と，第２の裏面電極本体部４１と，第３の裏面電極本体部５１とを含む領域に対応してよい。
【0035】
具体的には，図４（ｃ）または図５（ｃ）の様に，裏面電極５と，表面電極１３とを重ね合わせた場合に，表面電極本体部６１と裏面電極本体部は位置的に重なりあってよい。
第１の表面電極本体部６１が対応する領域の裏面電極本体部は１つでもよいし，２つ（図４にて３段直列）でもよいし，３つ（図５にて２段直列）でもよいし，４つでもよい。
表面電極導通部６３は，裏面電極導通部と電気的に導通する部分である。表面電極導通部６３は，１つの裏面電極導通部と導通がとられてもよいし，２つの裏面電極導通部と導通がとられてもよいし（図４の３段直列），３つの裏面電極導通部と導通がとられてもよい（図５の２段直列）。
第１の表面電極本体部６１が対応する領域の裏面電極本体部は１つでもよいし，２つ（図４にて３段直列）でもよいし，３つ（図５にて２段直列）でもよいし，４つでもよい。
表面電極導通部６３は，裏面電極導通部と電気的に導通する部分である。表面電極導通部６３は，１つの裏面電極導通部と導通がとられてもよいし，２つの裏面電極導通部と導通がとられてもよいし（図４の３段直列），３つの裏面電極導通部と導通がとられてもよい（図５の２段直列）。
【0036】
表面電極導通部６３は，図４，図５において，表面電極本体部６１の上部に配置され，表面電極本体部６１と分離した部分であってよい。図４，図５において示されるように，
表面電極本体部６１は，長方形であってよい。
セル間接続部６５は，他の電極，隣接するセルと電気的に導通する部分である。セル間接続部６５は，裏面電極本体部６１に繋がった部分であり，その上部に位置してよい。セル間接続部の形状は，鉤形であってもよい。また，セル間接続部６５の一部領域は，そのセル間接続部の裏面電極本体の上面には位置しておらず，隣接する別の裏面電極部本体の上面の平面上に位置してよい。
表面電極本体部６１は，長方形であってよい。
セル間接続部６５は，他の電極，隣接するセルと電気的に導通する部分である。セル間接続部６５は，裏面電極本体部６１に繋がった部分であり，その上部に位置してよい。セル間接続部の形状は，鉤形であってもよい。また，セル間接続部６５の一部領域は，そのセル間接続部の裏面電極本体の上面には位置しておらず，隣接する別の裏面電極部本体の上面の平面上に位置してよい。
【0037】
裏面電極（裏面電極本体部，セル間接続部，裏面電極導通部）
裏面電極５は，電子輸送層７の支持体であるとともに，ペロブスカイト層９（光吸収層）より電子を取り出す機能を有する層である。裏面電極５は，基板３上に形成され，離間した第１裏面電極５ａ及び第２裏面電極５ｂを含む。離間したとは，物理的に接触していないことや，第１裏面電極５ａ及び第２裏面電極５ｂが短絡していないことを意味する。裏面電極５は，透明電極又は金属電極であることが好ましい。
裏面電極５は，電子輸送層７の支持体であるとともに，ペロブスカイト層９（光吸収層）より電子を取り出す機能を有する層である。裏面電極５は，基板３上に形成され，離間した第１裏面電極５ａ及び第２裏面電極５ｂを含む。離間したとは，物理的に接触していないことや，第１裏面電極５ａ及び第２裏面電極５ｂが短絡していないことを意味する。裏面電極５は，透明電極又は金属電極であることが好ましい。
【0038】
透明電極の例は，スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）膜，不純物ドープの酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）膜，不純物ドープの酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜，フッ素ドープ二酸化スズ（ＦＴＯ）膜，これらを積層してなる積層膜である。金属電極は，金属を含む電極を意味する。そして，金属電極の例は，金，銀，及び銅である。金属電極は，金属のみならず，金属の表面にスズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）膜，不純物ドープの酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）膜，不純物ドープの酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜，フッ素ドープ二酸化スズ（ＦＴＯ）膜，これらを積層してなる積層膜を有していてもよい。これらの膜は，例えば拡散防止層として機能するものであってもよい。これら電極の厚みは特に制限されず，通常，シート抵抗が５～１５Ω／□（単位面積当たり）となるように調整することが好ましい。裏面電極５は，形成する材料に応じ，公知の成膜方法により得ることができる。
【0039】
図３は，裏面電極５の例を示す概念図である。図３に示されるように，裏面電極５は，第１裏面電極５ａ，及び第２裏面電極５ｂを含み，これらは接続しないように離れているものであってもよい。図３の例では，裏面電極５が２つ描画されているものの，裏面電極５は３個以上であってもよい。
図４，図５に示すように，裏面電極５は，第１の裏面電極部２１と，第２の裏面電極部２３を有する。裏面電極５は，さらに第３の裏面電極部２５や，さらなる裏面電極部を有してよい。このように，裏面電極部は，１つの表面電極１３に対して複数存在してよい。表面電極部同士は，空間的に離間されており，絶縁されていることが好ましい。
第１の裏面電極部２１は，第１の裏面電極本体部３１と，第１の裏面電極導通部３３を有する。第１の裏面電極導通部３３は，第１の裏面電極本体部３１と通電できる態様で接続されている。また同様に，第２の裏面電極部２３は，第２の裏面電極本体部４１と，第２の裏面電極導通部４３を有する。第３の裏面電極部２５は，第３の裏面電極本体部５１と，第３の裏面電極導通部５３を有する。
裏面電極本体部は，裏面電極部の本体を形成する部分である。裏面電極本体部は，対応する裏面電極導通部と通電できる態様で接続されている。裏面電極本体部は，発電などに寄与する電極部位であり，裏面電極導通部は，表面電極と裏面電極との導通に寄与する電極部位である。図４，図５において示されるように，裏面電極本体部は，長方形であってよいし，素子の形状に合わせて円形や楕円形，正方形，又は多角形であってもよい。裏面電極本体部の面積は，裏面電極導通部の面積より大きいことが好ましい。
図４，図５に示すように，裏面電極５は，第１の裏面電極部２１と，第２の裏面電極部２３を有する。裏面電極５は，さらに第３の裏面電極部２５や，さらなる裏面電極部を有してよい。このように，裏面電極部は，１つの表面電極１３に対して複数存在してよい。表面電極部同士は，空間的に離間されており，絶縁されていることが好ましい。
第１の裏面電極部２１は，第１の裏面電極本体部３１と，第１の裏面電極導通部３３を有する。第１の裏面電極導通部３３は，第１の裏面電極本体部３１と通電できる態様で接続されている。また同様に，第２の裏面電極部２３は，第２の裏面電極本体部４１と，第２の裏面電極導通部４３を有する。第３の裏面電極部２５は，第３の裏面電極本体部５１と，第３の裏面電極導通部５３を有する。
裏面電極本体部は，裏面電極部の本体を形成する部分である。裏面電極本体部は，対応する裏面電極導通部と通電できる態様で接続されている。裏面電極本体部は，発電などに寄与する電極部位であり，裏面電極導通部は，表面電極と裏面電極との導通に寄与する電極部位である。図４，図５において示されるように，裏面電極本体部は，長方形であってよいし，素子の形状に合わせて円形や楕円形，正方形，又は多角形であってもよい。裏面電極本体部の面積は，裏面電極導通部の面積より大きいことが好ましい。
【0040】
第１の裏面電極本体部３１と，第２の裏面電極本体部４１を含む領域（好ましくは，さらに第３の裏面電極本体部５１）を含む領域は，第１の表面電極本体部６１と対応する。つまり，第１の表面電極本体部６１の多くの領域は，第１の裏面電極本体部３１及び第２の裏面電極本体部４１（好ましくは，さらに第３の裏面電極本体部５１）と重なり合う。このように表面電極と裏面電極とに重なる部分があることで，素子として機能しやすくなる。図４（ｃ）または図５（ｃ）の様に，裏面電極５と，表面電極１３とを重ね合わせた場合に，表面電極本体部６１と裏面電極本体部が，位置的に重なりあってよい。
図４の例では，第１の表面電極本体部６１が，２つの裏面電極本体部を含む領域と対応する場合を示した。第１の表面電極本体部６１が対応する領域の裏面電極本体部の個数は，１つでもよいし，２つでもよいし（図４の３段直列），３つでもよいし（図５の２段直列），４つでもよい。第１の表面電極本体部６１に対応する裏面電極本体部は，図４及び図５に示されるように一方向に並んだ複数の裏面電極本体部であってもよいし，複数段に並んだ複数の裏面電極本体部であってもよい。
図４の例では，第１の表面電極本体部６１が，２つの裏面電極本体部を含む領域と対応する場合を示した。第１の表面電極本体部６１が対応する領域の裏面電極本体部の個数は，１つでもよいし，２つでもよいし（図４の３段直列），３つでもよいし（図５の２段直列），４つでもよい。第１の表面電極本体部６１に対応する裏面電極本体部は，図４及び図５に示されるように一方向に並んだ複数の裏面電極本体部であってもよいし，複数段に並んだ複数の裏面電極本体部であってもよい。
【0041】
裏面電極導通部は，対応する裏面電極導通部と電気的に接続される。第１の裏面電極導通部３３と，第２の裏面電極導通部４３と，第３の裏面電極導通部５３は，第１の裏面電極導通部６３と導通がとられてよい。第１の裏面電極導通部６３と導通される裏面電極導通部の個数は，１つでもよいし，２つでもよいし（図４の３段直列），３つでもよいし（図５の２段直列），４つでもよい。
【0042】
図４，及び図５において，裏面電極部本体の上部に裏面電極導通部が位置している。裏面電極導通部の一部領域が，隣接する裏面電極部の裏面電極本体部の上部に位置してよい。裏面電極導通部の形状は，鉤形であってもよい。また，裏面電極導通部の形状は,裏面電極本体部の長方形の一辺よりも短い長さの辺からなる四角形を，複数結合させたものであってもよい。
【0043】
有機ＥＬ素子は，例えば特開２０１７－１２３３５２号公報，特開２０１５－０７１６１９号公報に記載される通り，公知の素子であり，その製造方法も公知である。有機ＥＬ素子の例は，基板と，陽極と，陰極と，陽極と陰極との間に配置された有機層と，を有する。そして，有機層は，陽極側から順に，正孔注入層，正孔輸送層，発光層，電子輸送層，および電子注入層が，この順番で積層されて構成される。
【実施例0044】
以下，実施例を用いてこの明細書に記載された発明の例を具体的に説明する。この明細書に記載された発明は，以下の実施例に限定されず，公知の要素を適宜追加したものを含む。
【0045】
図３は，実施例における太陽電池を説明するための概念図である。
ガラス基板３にあらかじめ所定の形状にパターン化された裏面電極５のＩＴＯ（酸化インジウムスズ）があり，電子輸送層７，ペロブスカイト層９，正孔輸送層１１を順次塗布する。電子輸送層７は，コロイド状のＳｎＯ２水溶液をスピンコートし，乾燥させることで形成できる。ペロブスカイト層９は，前述のスピンコートにより所定の材料を塗布後，貧溶媒をさらにコートすることで高品質なものが得られる。正孔輸送層１１はＳｐｉｒｏ－ＭｅＯＴＡＤを含む溶液をスピンコートし，乾燥させることによって得られる。
上記の層は，スピンコートを基本にしているので基板全面に積層される。
ガラス基板３にあらかじめ所定の形状にパターン化された裏面電極５のＩＴＯ（酸化インジウムスズ）があり，電子輸送層７，ペロブスカイト層９，正孔輸送層１１を順次塗布する。電子輸送層７は，コロイド状のＳｎＯ２水溶液をスピンコートし，乾燥させることで形成できる。ペロブスカイト層９は，前述のスピンコートにより所定の材料を塗布後，貧溶媒をさらにコートすることで高品質なものが得られる。正孔輸送層１１はＳｐｉｒｏ－ＭｅＯＴＡＤを含む溶液をスピンコートし，乾燥させることによって得られる。
上記の層は，スピンコートを基本にしているので基板全面に積層される。
【0046】
先に，表面電極１３を形成する。表面電極を形成する方法として，パターンをあらかじめ作るために，メタルマスクを使用し，所望の材料をターゲットにしたスパッタ装置で形成する。メタルマスクは上記積層された基板３に密着させて形成する。ターゲット材料は酸化モリブデン（ＭｏＯ３)，銅（Ｃｕ），酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を使用した。
【0047】
次に，表面電極１３がない領域の積層膜を除去するために，ＣＦ４とＯ２を使用したドライエッチングを行う。この時，表面電極がマスクとなり正孔輸送層１１やペロブスカイト層９の一部が除去される。これにより，裏面電極１３の無い部分に電極５の一部を露出させることができる。積層膜の除去方法としては，パルスレーザーを使用してもよい。
次に，セル間接続部６５を形成する。表面電極１３と同じ方法で，メタルマスクを使用したスパッタ装置により形成する。また，導電性ペーストをスクリーン印刷によって形成することもできる。以上により，集積型構造の太陽電池モジュールを得ることができる。
次に，セル間接続部６５を形成する。表面電極１３と同じ方法で，メタルマスクを使用したスパッタ装置により形成する。また，導電性ペーストをスクリーン印刷によって形成することもできる。以上により，集積型構造の太陽電池モジュールを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【0048】
本発明は，太陽電池や有機ＥＬ素子の分野において利用され得る。
【符号の説明】
【0049】
１ 素子
３ 基板
５ 裏面電極
５ａ 第１裏面電極部
５ｂ 第２裏面電極部
６ａ 第１光電変換層
６ｂ 第２光電変換層
７ 電子輸送層
９ ペロブスカイト層（光活性層，光吸収層）
１１ 正孔輸送層
１３ 表面電極
１３ａ 電極本体部
１３ｂ 電極取出し部
１３ｃ ブリッジ
１５ 接続電極
２１ 第１の裏面電極部
３１ 第１の裏面電極本体部
３３ 第１の裏面電極導通部
２３ 第２の裏面電極部
４１ 第２の裏面電極本体部
４３ 第２の裏面電極導通部
２５ 第３の裏面電極部
５１ 第３の裏面電極本体部
５３ 第３の裏面電極導通部
６１ 第１の表面電極本体部
６３ 第１の表面電極導通部
６５ セル間接続部
３ 基板
５ 裏面電極
５ａ 第１裏面電極部
５ｂ 第２裏面電極部
６ａ 第１光電変換層
６ｂ 第２光電変換層
７ 電子輸送層
９ ペロブスカイト層（光活性層，光吸収層）
１１ 正孔輸送層
１３ 表面電極
１３ａ 電極本体部
１３ｂ 電極取出し部
１３ｃ ブリッジ
１５ 接続電極
２１ 第１の裏面電極部
３１ 第１の裏面電極本体部
３３ 第１の裏面電極導通部
２３ 第２の裏面電極部
４１ 第２の裏面電極本体部
４３ 第２の裏面電極導通部
２５ 第３の裏面電極部
５１ 第３の裏面電極本体部
５３ 第３の裏面電極導通部
６１ 第１の表面電極本体部
６３ 第１の表面電極導通部
６５ セル間接続部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】