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特許7472409太陽電池

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-12

(45)【発行日】2024-04-22

(54)【発明の名称】太陽電池

(51)【国際特許分類】

H10K 30/50 20230101AFI20240415BHJP

H10K 30/40 20230101ALI20240415BHJP

H10K 30/88 20230101ALI20240415BHJP

【ＦＩ】

H10K30/50

H10K30/40

H10K30/88

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2023572365

(86)(22)【出願日】2022-11-16

(86)【国際出願番号】 JP2022042634

(87)【国際公開番号】W WO2023132135

(87)【国際公開日】2023-07-13

【審査請求日】2024-01-23

(31)【優先権主張番号】P 2022001949

(32)【優先日】2022-01-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）２０２０年度国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「太陽光発電主力電源化推進技術開発／太陽光発電の新市場創造技術開発／壁面設置太陽光発電システム技術開発（開口部向けペロブスカイトＢＩＰＶモジュールの開発）」委託研究産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000005821

【氏名又は名称】パナソニックホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004314

【氏名又は名称】弁理士法人青藍国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】関本健之

(72)【発明者】

【氏名】平岡牧

(72)【発明者】

【氏名】松井太佑

(72)【発明者】

【氏名】中村透

(72)【発明者】

【氏名】金子幸広

【審査官】桂城厚

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－２０２３７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２１／００９８９８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－１２０３３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１３４７７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１７８２９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１０３４５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１６８５７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０３７５５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１２２７６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１６９６１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１２１３３８３２（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ３１／００－３１／０７８

Ｈ０１Ｌ３１／１８－３１／２０

Ｈ１０Ｋ３０／００－９９／００

Ｈ０２Ｓ１０／００－１０／４０

Ｈ０２Ｓ３０／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光電変換素子と、
前記光電変換素子の全体を囲う外装体と、
を備え、
前記光電変換素子は、ペロブスカイト化合物を含み、
前記外装体は、第１封止部および第２封止部を含み、
前記第１封止部は、水蒸気濃度調整材を含み、かつ、前記外装体の外部に露出した第１露出面および前記外装体の内部に露出した第２露出面を有し、かつ前記第１露出面と前記第２露出面との間で連続し、
前記第２封止部は、前記水蒸気濃度調整材よりも低い水蒸気透過係数を有する材料を含み、
前記第２封止部は、前記光電変換素子を支持する支持部を備え、
前記第２封止部は、前記支持部に支持された前記光電変換素子の表面の少なくとも一部を被覆するカバー部をさらに備え、
前記第１封止部は、前記支持部および前記カバー部の間に位置する、
太陽電池。

【請求項2】

【請求項3】

光電変換素子と、
前記光電変換素子の全体を囲う外装体と、
を備え、
前記光電変換素子は、ペロブスカイト化合物を含み、
前記外装体は、第１封止部および第２封止部を含み、
前記第１封止部は、水蒸気濃度調整材を含み、かつ、前記外装体の外部に露出した第１露出面および前記外装体の内部に露出した第２露出面を有し、かつ前記第１露出面と前記第２露出面との間で連続し、
前記第２封止部は、前記水蒸気濃度調整材よりも低い水蒸気透過係数を有する材料を含み、
前記第２封止部は、前記光電変換素子を支持する支持部を備え、
前記第１封止部は、前記支持部に支持された前記光電変換素子の表面の少なくとも一部を被覆しており、
前記第１封止部は、前記光電変換素子の前記表面に接している、
太陽電池。

【請求項4】

前記第１封止部は、前記光電変換素子の前記表面に接している第１層と、前記第１層上に配置された第２層とを含む、
請求項３に記載の太陽電池。

【請求項5】

前記第２封止部は、前記支持部に支持された前記光電変換素子の表面の少なくとも一部を被覆するカバー部をさらに備える、
請求項３に記載の太陽電池。

【請求項6】

前記外装体は、前記第１封止部および前記第２封止部のみからなる、
請求項１から３のいずれか一項に記載の太陽電池。

【請求項7】

前記第１封止部は、前記光電変換素子に接していない、
請求項１、２、および５のいずれか一項に記載の太陽電池。

【請求項8】

前記太陽電池は、前記外装体によって囲まれた第１空間を有し、
前記光電変換素子は、前記第１空間の内部に位置している、
請求項１から３のいずれか一項に記載の太陽電池。

【請求項9】

前記水蒸気濃度調整材は、無機材料および有機材料からなる群より選択される少なくとも１つを含む、
請求項１から３のいずれか一項に記載の太陽電池。

【請求項10】

前記無機材料は、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化シリコン、酸化セリウム、酸化カルシウム、酸化鉄、ゼオライト、多孔質シリカ、多孔性炭素、多孔質セラミック、および金属からなる群より選択される少なくとも１つである、
請求項９に記載の太陽電池。

【請求項11】

前記有機材料は、ホルムアミジニウムヨージド、ホルムアミジニウムブロミド、ホルムアミジニウムクロリド、エチルアンモニウムヨージド、エチルアンモニウムブロミド、カルボン酸化合物、リン酸化合物、ケイ酸化合物、多孔性配位高分子、クラウンエーテル、シクロデキストリン、および樹脂からなる群より選択される少なくとも１つである、
請求項９に記載の太陽電池。

【請求項12】

前記第２封止部は、ガラス、および樹脂からなる群より選択される少なくとも１つを含む、
請求項１から３のいずれか一項に記載の太陽電池。

【請求項13】

前記光電変換素子は、第１電極、光電変換層、および第２電極、をこの順に備える、
請求項１から３のいずれか一項に記載の太陽電池。

【請求項14】

酸素ゲッター材および充填材からなる群より選択される少なくとも１つをさらに備え、
前記酸素ゲッター材および前記充填材からなる群より選択される少なくとも１つは、前記外装体と前記光電変換素子との間に設けられる、
請求項１から３のいずれか一項に記載の太陽電池。

【請求項15】

前記光電変換素子に接する領域の水蒸気濃度が、１００ｐｐｍ以上かつ５０００ｐｐｍ以下である、
請求項１から３のいずれか一項に記載の太陽電池。

【請求項16】

前記第１封止部の水蒸気濃度が、１００ｐｐｍ以上かつ５０００ｐｐｍ以下である、
請求項１５に記載の太陽電池。

【請求項17】

前記太陽電池は、前記外装体によって囲まれた第１空間を有し、
前記光電変換素子は、前記第１空間の内部に位置しており、
前記第１空間の水蒸気濃度が、１００ｐｐｍ以上かつ５０００ｐｐｍ以下である、
請求項１５に記載の太陽電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、太陽電池に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、組成式ＡＢＸ_３（Ａは１価のカチオン、Ｂは２価のカチオン、Ｘはハロゲンアニオン）により示されるペロブスカイト型結晶、および、その類似の構造体（以下、「ペロブスカイト化合物」という）を光電変換材料として用いた、ペロブスカイト太陽電池の研究開発が進められている。ペロブスカイト太陽電池の光電変換効率、および耐久性を向上するために、様々な取り組みが行われている。

【0003】

非特許文献１において、大気中の水蒸気がペロブスカイト化合物と反応することが報告されている。当該反応により、ペロブスカイト化合物の表面および粒界に、ヨウ化鉛、ヨウ化メチルアンモニウム、または水和化合物のような、発電に寄与しない物質が形成される。

【0004】

非特許文献２は、正孔輸送材料であるπ共役系ポリマーの主鎖近傍に水が配位することで、当該ポリマーの導電性が向上することを開示している。

【0005】

特許文献１は、所定の酸素の濃度および水の濃度を有するペロブスカイト太陽電池を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１７－１０３４５０号公報

【非特許文献】

【0007】

【文献】Ｑ．Ｓｕｎ、他８名、ＡｄｖａｎｃｅｄＥｎｅｒｇｙＭａｔｅｒｉａｌｓ、２０１７年７月、第７巻、ｐ．１７００９７７．

【文献】Ｔａｋａ．Ｔ、ＳｙｎｔｈｅｔｉｃＭｅｔａｌｓ、１９９３年１月、第５７巻、ｐ．５０１４．

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本開示の目的は、耐久性を向上させた太陽電池を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示の太陽電池は、
光電変換素子と、
前記光電変換素子の全体を囲う外装体と、
を備え、
前記光電変換素子は、ペロブスカイト化合物を含み、
前記外装体は、第１封止部および第２封止部を含み、
前記第１封止部は、水蒸気濃度調整材を含み、かつ、前記外装体の外部に露出した第１露出面および前記外装体の内部に露出した第２露出面を有し、かつ前記第１露出面と前記第２露出面との間で連続し、
前記第２封止部は、前記水蒸気濃度調整材よりも低い水蒸気透過係数を有する材料を含む。

【発明の効果】

【0010】

本開示は、耐久性を向上させた太陽電池を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、第１実施形態の太陽電池の第１構成例を模式的に示す断面図である。

【図2】図２は、第１実施形態の太陽電池の第２構成例を模式的に示す断面図である。

【図3】図３は、第２実施形態の太陽電池の第１構成例を模式的に示す断面図である。

【図4】図４は、第２実施形態の太陽電池の第２構成例を模式的に示す断面図である。

【図5】図５は、第２実施形態の太陽電池の第３構成例を模式的に示す断面図である。

【図6】図６は、第２実施形態の太陽電池の第４構成例を模式的に示す断面図である。

【図7】図７は、第２実施形態の太陽電池の第５構成例を模式的に示す断面図である。

【図8】図８は、第３実施形態の太陽電池の第１構成例を模式的に示す断面図である。

【図9】図９は、第４実施形態の太陽電池の第１構成例を模式的に示す断面図である。

【図10】図１０は、第４実施形態の太陽電池の第２構成例を模式的に示す断面図である。

【図11】図１１は、第４実施形態の太陽電池の第３構成例を模式的に示す断面図である。

【図12】図１２は、第４実施形態の太陽電池の第４構成例を模式的に示す断面図である。

【図13】図１３は、本開示の実施形態による太陽電池における光電変換素子２０の一例を模式的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（本開示の基礎となった知見）
非特許文献１に報告されているように、鉛を含むペロブスカイト化合物は、水と反応することにより、ペロブスカイト化合物の表面および粒界に、ヨウ化鉛、ヨウ化メチルアンモニウム、または水和化合物などの発電に寄与しない物質が形成される。当該物質は高い絶縁性を有するため、光生成キャリアの移動が阻害される。その結果、ペロブスカイト太陽電池の特性が低下するという課題があった。

【0013】

したがって、一般的には、ペロブスカイト太陽電池は、周囲に水の極力少ない（例えば、水蒸気濃度が体積分率で０．１ｐｐｍ以下）、窒素雰囲気下で使用される。

【0014】

本明細書において、水蒸気濃度および酸素濃度は、体積分率の濃度を意味する。

【0015】

特許文献１は、所定の酸素の濃度および水の濃度を有するペロブスカイト太陽電池を開示している。封止空間内の酸素濃度を５％以上、かつ水分濃度（体積分率）を３００ｐｐｍ以下に制御することで、太陽電池の耐熱性が向上することが開示されている。

【0016】

一方、非特許文献１には、上記の水蒸気による太陽電池の特性低下に加えて、酸素が太陽電池に及ぼす影響が報告されている。具体的には、非特許文献１において、ペロブスカイト太陽電池の光照射試験後の規格化された光電変換効率は、太陽電池周囲の酸素濃度が０％の場合を基準として、酸素濃度が１％から２０％まで増加するにつれて、単調に減少することが開示されている。このように、酸素濃度５％で耐光性が低下することは、非特許文献１で報告されている。したがって、酸素濃度５％以上の範囲では、熱安定性および光安定性の両立は困難であることが予測される。

【0017】

非特許文献２は、正孔輸送材料であるπ共役系ポリマーの主鎖近傍に水が配位することで、当該ポリマーの導電性が向上することを開示している。しかし、これまで水蒸気によって熱安定性および光安定性が向上したという報告は無く、水蒸気の存在は耐久性を低下させる要因とされてきた。

【0018】

以上のように、実使用時に重要となる光安定性および熱安定性について、水蒸気の存在が安定性向上に寄与するという報告は無かった。

【0019】

本発明者らは、水蒸気濃度の閾値（すなわち耐久性への影響が顕著となる値）を詳細に調査した結果、水蒸気濃度０％以上かつ１％以下の範囲に、ペロブスカイト太陽電池の耐久性に最適な範囲が存在することを見出した。具体的には、封止空間内の酸素濃度を２ｐｐｍ以下に抑えた状態で、封止空間内の水蒸気濃度が１００ｐｐｍ以上かつ５０００ｐｐｍ以下の範囲において、光照射試験後の光電変換効率および耐熱試験後の光電変換効率が向上する。さらに、封止空間内の水蒸気濃度が１００ｐｐｍ以上かつ１０００ｐｐｍ以下の範囲で、光照射試験後の光電変換効率および耐熱試験後の光電変換効率がより向上することも見出した。したがって、太陽電池の光安定性および熱安定性は、封止空間内の水蒸気濃度が１００ｐｐｍ以上かつ５０００ｐｐｍ以下の範囲にある場合に両立でき、さらに封止空間内の水蒸気濃度が１００ｐｐｍ以上かつ１０００ｐｐｍ以下の範囲にある場合により向上させ得る。

【0020】

これら先行技術に鑑み、本発明者らは、光電変換素子に接する領域の水蒸気濃度を低濃度に調整するための太陽電池の構造を見出した。具体的には、水蒸気濃度調整材を含む第１封止部を通して外気を取り込むことにより、光電変換素子に接する領域の水蒸気濃度を制御する。本構造により、実動作期間内において、光電変換素子近傍の水蒸気濃度が最適（例えば、１００ｐｐｍ以上かつ５０００ｐｐｍ以下、または１００ｐｐｍ以上かつ１０００ｐｐｍ以下）になるように制御され、太陽電池の耐久性が向上する。

【0021】

以下、本開示の太陽電池について、図面を参照しながら説明する。図面において、光電変換素子からの配線、モジュールを支持するフレーム、および端子ボックスは省略されている。

【0022】

（第１実施形態）
以下、第１実施形態の太陽電池について説明する。

【0023】

本開示の実施形態による太陽電池は、光電変換素子と、光電変換素子の全体を囲う外装体と、を備える。光電変換素子は、ペロブスカイト化合物を含む。外装体は、第１封止部および第２封止部を含む。第１封止部は、水蒸気濃度調整材を含む。第１封止部は、外装体の外部に露出した第１露出面および外装体の内部に露出した第２露出面を有し、かつ第１露出面と第２露出面との間で連続している。第２封止部は、上記水蒸気濃度調整材よりも低い水蒸気透過係数を有する材料を含む。

【0024】

第１実施形態の太陽電池は、外装体が第１封止部および第２封止部を含み、第１封止部が水蒸気濃度調整材を含むため、光電変換素子に接する領域の水蒸気濃度をペロブスカイト太陽電池に適した低濃度の範囲にできる。その結果、水分がペロブスカイト化合物と反応することを抑制できる。さらに、水分が正孔輸送材料に配位することによって正孔輸送層の導電性を向上させることができる。これにより、太陽電池の導電性を向上させることができる。その結果、正孔を効率良く取り出すことができるため、界面での再結合が生じにくくなる。したがって、光電変換素子が正孔輸送層を具備する場合は、以上の構成により、太陽電池の耐久性をさらに向上させることができる。

【0025】

光電変換素子に接する領域の水蒸気濃度が１００ｐｐｍ以上かつ５０００ｐｐｍ以下であってもよい。これにより、太陽電池の光安定性および熱安定性を両立でき、耐久性を向上させることができる。光電変換素子に接する領域の水蒸気濃度は、１００ｐｐｍ以上かつ１０００ｐｐｍ以下であってもよい。これにより、太陽電池の耐久性をより向上させることができる。

【0026】

外装体は、第１封止部および第２封止部のみからなっていてもよい。

【0027】

第２封止部は、光電変換素子を支持する支持部を備えてもよい。

【0028】

以下、第１実施形態の太陽電池について、第１および第２構成例を用いて、より具体的に説明する。なお、第１実施形態の太陽電池は、以下の第１および第２構成例の太陽電池に限定されない。

【0029】

図１は、第１実施形態の太陽電池の第１例を模式的に示す断面図である。

【0030】

太陽電池１００は、光電変換素子２０と、外装体１とを備える。外装体１は、第２封止部と、第１封止部３０と、を備える。第２封止部は、光電変換素子２０を支持する支持部１０を構成している。すなわち、第２封止部は、光電変換素子２０を支持する支持部１０を備える。第１封止部３０は、第２封止部が備える支持部１０に支持された光電変換素子２０の表面を被覆している。本明細書では、第２封止部が備える支持部１０を「支持部１０」と記載することがある。

【0031】

光電変換素子２０は、ペロブスカイト化合物を含む。

【0032】

第１封止部３０は、水蒸気濃度調整材を含む。第１封止部３０は、外装体１の外部に露出した第１露出面３１および外装体１の内部に露出した第２露出面３２を有し、かつ第１露出面３１と第２露出面３２との間で連続している。これにより、第１封止部３０を通して、水蒸気が外装体１の外部と内部との間で透過することができる。

【0033】

第１封止部３０は、支持部１０に支持された光電変換素子２０の表面の少なくとも一部を被覆していてもよい。第１封止部３０は、支持部１０に支持された光電変換素子２０の表面全面を被覆していてもよい。

【0034】

第１封止部３０は、光電変換素子２０の表面に接していてもよい。

【0035】

図１に示されるように、光電変換素子２０は、支持部１０および第１封止部３０に挟まれていてもよい。

【0036】

光電変換素子２０は、支持部１０に接していてもよい。光電変換素子２０は、支持部１０および第１封止部３０に接していてもよい。

【0037】

図１に示されるように、光電変換素子２０は、１つの主面が支持部１０に接し、他の主面および側面が、第１封止部３０に被覆されていてもよい。

【0038】

外装体１は、支持部１０および第１封止部３０のみからなっていてもよい。

【0039】

第１封止部３０の水蒸気濃度は、１００ｐｐｍ以上かつ５０００ｐｐｍ以下であってもよく、１００ｐｐｍ以上かつ１０００ｐｐｍ以下であってもよい。これにより、太陽電池の光安定性および熱安定性を両立でき、耐久性を向上させることができる。

【0040】

外装体１の体積に対する第１封止部３０の体積の割合は、０．０００１％以上かつ１００％未満であってもよく、０．００１％以上かつ１０％以下であってもよい。

【0041】

図２は、第１実施形態の太陽電池の第２構成例を模式的に示す断面図である。

【0042】

図２に示される太陽電池１１０は、第１封止部３０が、光電変換素子２０の表面に接している第１層３０ａと、第１層３０ａ上に配置された第２層３０ｂとを含む点で、太陽電池１００と異なる。

【0043】

図２に示されるように、第１封止部３０は、光電変換素子２０の表面に接している第１層３０ａと、第１層３０ａ上に配置された第２層３０ｂとを含んでもよい。第２層３０ｂは、光電変換素子２０に接していなくてもよい。

【0044】

第１封止部３０は、２以上の複数の層からなっていてもよい。これにより、第１封止部３０内の水蒸気の拡散速度、または第１封止部３０による水蒸気透過速度を調整できる。したがって、光電変換素子２０に接する領域の水蒸気濃度をペロブスカイト太陽電池に適した低濃度の範囲にしやすい。例えば、第１封止部３０は、材料が異なる２以上の層を含んでいてもよい。これにより、外装体１における支持部１０および第１封止部３０の密着性を向上させることができる。

【0045】

第１実施形態の太陽電池において、第１構成例の太陽電池１００および第２構成例の太陽電池１１０のように、第１封止部３０が、第２封止部が構成する支持部１０に支持された光電変換素子２０の表面の少なくとも一部を被覆する構成を有する場合、第１封止部３０の厚みは、０．６μｍ以上かつ１５０００μｍ以下であってもよく、２０μｍ以上かつ１００００μｍ以下であってもよい。なお、第１封止部３０の厚みとは、第１封止部３０の第１露出面３１と第２露出面３２との間の距離の最小値である。

【0046】

第１封止部３０の厚みが０．６μｍ以上かつ１５０００μｍ以下の場合、第１封止部３０の水蒸気透過係数は３．１×１０^－１８ｃｍ^３・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以上かつ１．８５×１０^－９ｃｍ^３・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下であってもよい。

【0047】

第１封止部３０の厚みが２０μｍ以上かつ１００００μｍ以下の場合、第１封止部３０の水蒸気透過係数は３．１×１０^－１７ｃｍ^３・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以上かつ１．０×１０^－９ｃｍ^３・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下であってもよい。

【0048】

第１封止部３０の水蒸気透過係数は、日本産業規格（ＪＩＳＫ－７１２６）に記載の方法で測定できる。

【0049】

以下、本開示の太陽電池の各構成要素について、具体的に説明する。

【0050】

（外装体１）
外装体１は、光電変換素子２０の全体を囲う。外装体１は、第１封止部３０を含む。外装体１は、さらに光電変換素子２０を支持する支持部１０を含んでもよく、第２封止部を含んでもよい。

【0051】

（第１封止部３０）
第１封止部３０は、水蒸気濃度調整材を含む。第１封止部３０は、外装体１の外部に露出した第１露出面３１および外装体の内部に露出した第２露出面３２を有し、かつ第１露出面３１と第２露出面３２との間で連続している。したがって、第１封止部３０を通して、外装体１の外部と内部との間で水蒸気が透過できる。これにより、外装体１に囲まれる光電変換素子２０に接する領域の水蒸気濃度をペロブスカイト太陽電池に適した低濃度の範囲にできる。

【0052】

水蒸気濃度調整材は、水蒸気を透過させ得る材料である。水蒸気濃度調整材は、例えば、比較的高い水蒸気透過係数を有する。水蒸気濃度調整材としては、水蒸気を透過させ得る材料であれば使用できるが、例えば、水蒸気透過係数が３．１×１０^－１８ｃｍ^３・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以上かつ１．８５×１０^－９ｃｍ^３・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下である材料が使用できる。使用する材料の水蒸気透過係数に応じて、例えば第１封止部３０の形状および外装体に占める体積比率等を調整することで、第１封止部３０の水蒸気透過性を所望の範囲に調整することができる。

【0053】

水蒸気濃度調整材は、無機材料および有機材料からなる群より選択される少なくとも１つを含んでいてもよい。本開示において、有機材料は、多孔性配位高分子のような有機無機ハイブリッド材料を含む。

【0054】

当該無機材料は、酸化物であってもよい。

【0055】

酸化物および有機材料は、比較的広い範囲の水蒸気透過係数を有する。光電変換素子２０に接する領域の水蒸気濃度をペロブスカイト太陽電池に適した低濃度の範囲にしやすくなる。比較的広い範囲の水蒸気透過係数とは、例えば、３．１×１０^－１８ｃｍ^３・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以上、かつ１．８５×１０^－９ｃｍ^３・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下である。

【0056】

無機材料は、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化シリコン、酸化セリウム、酸化カルシウム、酸化鉄、ゼオライト、多孔質シリカ、多孔性炭素、多孔質セラミック、および金属からなる群より選択される少なくとも１つであってもよい。これらのうち、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、および酸化シリコンは、欠陥あるいは空孔が存在することで比較的高い水蒸気透過係数を有する。窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、および酸化シリコンの水蒸気透過係数は、例えば、５．６×１０^－１７ｃｍ^３・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以上、かつ４．６×１０^－１３ｃｍ^３・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下である。

【0057】

一方、酸化セリウム、酸化カルシウム、酸化鉄、ゼオライト、多孔質シリカ、多孔性炭素、多孔質セラミック、および金属は、水吸着能を有するため、水蒸気透過係数の異なる樹脂と組み合わせることで水蒸気透過係数を調整できる。

【0058】

有機材料は、ホルムアミジニウムヨージド、ホルムアミジニウムブロミド、ホルムアミジニウムクロリド、エチルアンモニウムヨージド、エチルアンモニウムブロミド、カルボン酸化合物、リン酸化合物、ケイ酸化合物、多孔性配位高分子、クラウンエーテル、シクロデキストリン、および樹脂からなる群より選択される少なくとも１つを含んでいてもよい。これらのうち、カルボン酸化合物、リン酸化合物、ケイ酸化合物は、比較的高い水蒸気透過係数を有する。

【0059】

一方、ホルムアミジニウムヨージド、ホルムアミジニウムブロミド、ホルムアミジニウムクロリド、エチルアンモニウムヨージド、エチルアンモニウムブロミド、多孔性配位高分子、クラウンエーテル、およびシクロデキストリンは、水吸着能を有するため、水蒸気透過係数の高い樹脂と組み合わせることで水蒸気透過係数を比較的高く調整できる。有機材料は、ホルムアミジニウムヨージド、ホルムアミジニウムブロミド、ホルムアミジニウムクロリド、エチルアンモニウムヨージド、エチルアンモニウムブロミド、多孔性配位高分子、クラウンエーテル、およびシクロデキストリンからなる群より選択される少なくとも１つと、樹脂とを含んでいてもよい。樹脂は、水蒸気透過係数の高い樹脂であってもよい。

【0060】

水蒸気透過係数の高い樹脂としては、例えば、ＡＳ樹脂、エチルセルロース、シリコンゴム、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ブチルゴム、天然ゴム、ポリジメチルシロキサン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリイミド、硝酸セルロース、酢酸セルロース、ポリスチレン、ネオプレン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリクロロブレン、ポリビニルアルコール、ブタジエンゴム、または塩酸ゴムなどが挙げられる。水蒸気透過係数の高い樹脂は、１．９×１０^－９ｃｍ^３・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）より高い水蒸気透過係数を有していてもよい。

【0061】

水蒸気濃度調整材は、第２封止部に用いる材料よりも１桁以上高い水蒸気透過係数を有していてもよく、２桁以上高い水蒸気透過係数を有していてもよい。このような材料としては、低密度の酸化物、低分子量の有機材料、水蒸気透過係数の高い樹脂、またはこれらの複合材料が挙げられる。水蒸気濃度調整材の水蒸気透過係数は、日本産業規格（ＪＩＳＫ－７１２６およびＫ－７１２９）に記載の方法で、例えば、大気圧イオン化質量分析器、ガスクロマトグラフ、カルシウム腐食法、水蒸気赤外センサー、五酸化二リンセンサー、感湿センサー、および露点計などの測定機器、または国際規格ＩＳＯ１５１０６－５に記載の方法である圧力センサー法などを用いて測定できる。水蒸気透過係数の値により測定機器または測定方法を選択する必要がある。

【0062】

低密度の酸化物は、例えば、酸化物ナノ粒子の塗布形成、化学気相蒸着法、またはスパッタ法などにより形成することができる。酸化物としては、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、または酸化シリコンなどの絶縁体が挙げられる。

【0063】

低分子量の有機材料としては、例えば、後述の中間層の塗布形成に用いる塗布溶液の溶質であるカルボン酸化合物が挙げられる。中間層の塗布形成に用いる塗布溶液の溶質は、第１封止部３０と光電変換層２５との間に腐食などの劣化現象を引き起こすことがない。

【0064】

第１封止部３０における水蒸気濃度調整材の含有量は、光電変換素子２０に接する領域の水蒸気濃度がペロブスカイト太陽電池に適した低濃度の範囲になるように適宜調整してもよい。

【0065】

第１封止部３０は、主成分として、水蒸気濃度調整材を含んでいてもよい。すなわち、第１封止部３０は、水蒸気濃度調整材を第１封止部３０の全体に対する質量割合で５０％以上（５０質量％以上）、含んでもよい。

【0066】

第１封止部３０は、水蒸気濃度調整材を、第１封止部３０の全体に対する質量割合で７０％以上（７０質量％以上）、含んでもよい。

【0067】

第１封止部３０は、水蒸気濃度調整材を、第１封止部３０の全体に対する質量割合で９０％以上（９０質量％以上）、含んでもよい。

【0068】

第１封止部３０は、水蒸気濃度調整材のみからなっていてもよい。

【0069】

第１封止部３０のサイズは、光電変換素子２０に接する領域の水蒸気濃度が過度に増加しないように調整してもよい。

【0070】

第１封止部３０内の水蒸気濃度は、１００ｐｐｍ以上かつ５０００ｐｐｍ以下であってもよい。これにより、光電変換素子２０に接する領域の水蒸気濃度が１００ｐｐｍ以上かつ５０００ｐｐｍ以下になり得る。これにより、水分がペロブスカイト化合物と反応することを抑制しつつ、水分が正孔輸送材料に配位することによって正孔輸送層の導電性を向上させることができる。これにより、太陽電池の導電性を向上させることができる。その結果、正孔を効率良く取り出すことができるため、界面での再結合が生じにくくなる。

【0071】

第１封止部３０内の水蒸気濃度は、飛行時間型二次イオン質量分析法（ＴＯＦ－ＳＩＭＳ）または昇温脱離ガス分析法（ＴＤＳ）等で測定できる。すなわち、光電変換素子２０と第１封止部３０とが接している場合、光電変換素子２０に接する領域の水蒸気濃度は、上記の方法で第１封止部３０内の水蒸気濃度を測定することで求められる。

【0072】

第１封止部３０内の水蒸気濃度は、１００ｐｐｍ以上かつ１０００ｐｐｍ以下であってもよい。これにより、光電変換素子２０に接する領域の水蒸気濃度が１００ｐｐｍ以上かつ１０００ｐｐｍ以下になり得る。その結果、太陽電池の耐久性をより向上させることができる。

【0073】

第１封止部３０内の水蒸気の拡散速度を下げるために、第１封止部３０は、水吸収剤または水分ゲッターを含んでいてもよい。

【0074】

太陽電池の実動作期間内において光電変換素子に接する領域の水蒸気濃度がペロブスカイト太陽電池に適した低濃度の範囲になるように、第１封止部３０の形状、大きさ、厚み、および位置と、水蒸気濃度調整材の材料および含有量と、などは、適宜調整すればよい。例えば、水蒸気濃度調整材に用いる材料の水蒸気透過係数および太陽電池の動作環境から、水蒸気濃度調整材の含有量、第１封止部３０の形状、厚み、大きさ、および位置が設計される。

【0075】

第１封止部３０は、水蒸気濃度調整材を含ませた充填材から構成されてもよい。そのような水蒸気濃度調整材としては、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化鉄、酸化リン、塩化カルシウム、塩化亜鉛、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、過塩素酸マグネシウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの脱水剤、モレキュラーシーブ、ゼオライト、多孔性炭素、多孔質シリカ、多孔質セラミック（例えば、アルミナゲル）などの無機多孔質材料、および、多孔性配位高分子（すなわち、有機金属構造体）、クラウンエーテル、またはシクロデキストリンなどの有機材料が挙げられる。

【0076】

充填材としては、例えば、エチレン－酢酸ビニル共重合樹脂、シリコン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリオレフィン樹脂、アイオノマー樹脂、またはポリイミド樹脂などの樹脂材料が挙げられる。

【0077】

（第２封止部）
第２封止部は、第１封止部３０が含む水蒸気濃度調整材よりも低い水蒸気透過係数を有する材料を含む。第２封止部は、例えばガスバリア性を有する。本明細書においてガスバリア性とは、主に水蒸気に対するバリア性を意味し、水蒸気透過係数が十分に低いことをいう。例えば、水蒸気透過係数が３．０５×１０^－１８ｃｍ^３・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下であり、より好ましくは水蒸気透過係数が３．０５×１０^－１９ｃｍ^３・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下である。他のガスに対してもバリア性を有していてもよい。第２封止部は、ガラス、金属、セラミック、プラスチックおよび樹脂からなる群より選択される少なくとも１つを含んでいてもよい。第２封止部は、ガラスおよび樹脂からなる群より選択される少なくとも１つを含んでいてもよい。

【0078】

第２封止部が備える支持部１０は、光電変換素子２０を支持する役割を果たす。支持部１０は、例えば透明な材料から形成することができる。支持部１０は、例えばガスバリア性を有する。支持部１０としては、例えば、ガラス基板またはプラスチック基板を用いることができる。プラスチック基板は、例えば、プラスチックフィルムであってもよい。ここで、プラスチックフィルムの水蒸気に対するバリア性が乏しい場合は、水蒸気透過係数が３．０５×１０^－１８ｃｍ^３・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下のガスバリア層が、プラスチックフィルム上に形成されていてもよい。また、光電変換素子２０の一部を構成する第２電極２７が透光性を有している場合には、支持部１０の材料は、透光性を有さない材料であってもよい。例えば、支持部１０の材料として、金属、セラミックス、または透光性の小さい樹脂材料を用いることができる。

【0079】

（光電変換素子２０）
光電変換素子２０は、第１電極、光電変換層、および第２電極、をこの順で備える。光電変換層は、ペロブスカイト化合物を含む。

【0080】

光電変換素子２０は、第１電極と光電変換層との間にさらに電子輸送層を備えていてもよいし、また、光電変換層と第２電極との間にさらに正孔輸送層を備えてもよい。光電変換素子２０は、第１電極、電子輸送層、光電変換層、正孔輸送層、および第２電極、をこの順で備えていてもよい。

【0081】

図１３は、本開示の実施形態による太陽電池における光電変換素子２０の一例を模式的に示す断面図である。

【0082】

光電変換素子２０は、例えば、基板２１、第１電極２２、電子輸送層２３、多孔質層２４、光電変換層２５、正孔輸送層２６、および第２電極２７、をこの順で備える。

【0083】

光電変換素子２０に光が照射されると、光電変換層２５が光を吸収し、励起された電子と正孔とを発生させる。この励起された電子は、電子輸送層２３を通り第１電極２２に移動する。一方、光電変換層２５で生じた正孔は、正孔輸送層２６を介して第２電極２７に移動する。これにより、光電変換素子２０は、負極としての第１電極２２と、正極としての第２電極２７とから、電流を取り出すことができる。

【0084】

光電変換素子２０は、例えば、以下の方法によって作製することができる。

【0085】

まず、基板２１の表面に第１電極２２を、化学気相蒸着法またはスパッタ法などにより形成する。次に、電子輸送層２３を、化学気相蒸着法、スパッタ法、または溶液塗布法などにより形成する。次に、多孔質層２４を、塗布法などにより形成する。次に、光電変換層２５を形成する。光電変換層２５は、例えば、溶液による塗布法、印刷法、または蒸着法などにより形成されてもよい。また、例えば、ペロブスカイト化合物を所定の厚さに切り出したものを光電変換層２５として、多孔質層２４上に配置してもよい。次に、光電変換層２５の上に、正孔輸送層２６を、化学気相蒸着法、スパッタ法、または溶液塗布法などにより形成する。次に、正孔輸送層２６の上に、化学気相蒸着法、スパッタ法、または溶液塗布法などにより第２電極２７を形成する。以上により、光電変換素子２０が得られる。

【0086】

以下、光電変換素子２０の各構成要素について、具体的に説明する。

【0087】

（基板２１）
基板２１は、付随的な構成要素である。

【0088】

基板２１は、光電変換素子２０の各層を保持する役割を果たす。

【0089】

基板２１は、透明な材料から形成することができる。基板２１としては、例えば、ガラス基板またはプラスチック基板を用いることができる。プラスチック基板は、例えば、プラスチックフィルムであってもよい。また、第２電極２７が透光性を有している場合には、基板２１の材料は、透光性を有さない材料であってもよい。例えば、基板２１の材料として、金属、セラミックス、または透光性の小さい樹脂材料を用いることができる。

【0090】

第１電極２２が十分な強度を有している場合、第１電極２２によって各層を保持することができるので、基板２１を設けなくてもよい。この場合、光電変換素子２０を封止しやすくするために、第１電極２２は光電変換素子２０を構成する他の層よりもサイズを大きくしてもよい。

【0091】

本開示の実施形態による太陽電池において、支持部１０上に光電変換素子２０を配置する場合、基板２１を設けなくてもよい。すなわち、支持部１０が基板２１として機能してもよい。

【0092】

（第１電極２２）
第１電極２２は、導電性を有する。

【0093】

光電変換素子２０が電子輸送層２３を備えない場合、第１電極２２は、光電変換層２５とオーミック接触を形成しない材料から構成される。さらに、第１電極２２は、光電変換層２５からの正孔に対するブロック性を有する。光電変換層２５からの正孔に対するブロック性とは、光電変換層２５で発生した電子のみを通過させ、正孔を通過させない性質のことである。このような性質を有する材料とは、光電変換層２５の価電子帯上端のエネルギーよりも、フェルミエネルギーが高い材料である。上記の材料は、光電変換層２５よりも、フェルミエネルギーが高い材料であってもよい。具体的な材料としては、アルミニウムが挙げられる。

【0094】

光電変換素子２０が、第１電極２２および光電変換層２５の間に電子輸送層２３を備える場合、第１電極２２は、光電変換層２５からの正孔に対するブロック性を有していなくてもよい。すなわち、第１電極２２の材料は、光電変換層２５との間でオーミック接触を形成する材料であってもよい。

【0095】

第１電極２２は、透光性を有する。例えば、可視領域から近赤外領域の光を透過する。第１電極２２は、例えば、透明であり導電性を有する材料から構成される。第１電極２２は、例えば、金属酸化物および／または金属窒化物を用いて形成することができる。このような材料としては、例えば、リチウム、マグネシウム、ニオブ、およびフッ素からなる群より選択される少なくとも１種がドープされた酸化チタン、錫およびシリコンからなる群より選択される少なくとも１種がドープされた酸化ガリウム、シリコンおよび酸素からなる群より選択される少なくとも１種がドープされた窒化ガリウム、アンチモンおよびフッ素からなる群より選択される少なくとも１種がドープされた酸化錫、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、およびインジウムからなる群より選択される少なくとも１種がドープされた酸化亜鉛、インジウム－錫複合酸化物、または、これらの複合物が挙げられる。

【0096】

第１電極２２は、透明でない材料を用いて、光が透過するパターンを設けて形成されてもよい。光が透過するパターンとしては、例えば、線状、波線状、格子状、または多数の微細な貫通孔が規則的若しくは不規則に配列されたパンチングメタル状のパターンが挙げられる。第１電極２２がこれらのパターンを有すると、電極材料が存在しない部分を光が透過することができる。透明でない電極材料としては、例えば、白金、金、銀、銅、アルミニウム、ロジウム、インジウム、チタン、鉄、ニッケル、スズ、亜鉛、または、これらのいずれかを含む合金を挙げることができる。また、導電性を有する炭素材料を透明でない電極材料として用いることもできる。

【0097】

第１電極２２の光の透過率は、例えば５０％以上であってもよく、８０％以上であってもよい。透過すべき光の波長は、光電変換層２５の吸収波長に依存する。

【0098】

第１電極２２の厚みは、１ｎｍ以上かつ１０００ｎｍ以下であってもよい。

【0099】

（電子輸送層２３）
電子輸送層２３は、例えば、光電変換層２５および第１電極２２の間に配置される。電子輸送層２３を備えることにより、光電変換層２５で生じた電子を第１電極２２に効率よく移動させることができる。その結果、電流を効率よく取り出すことができるため、光電変換素子２０の光電変換効率を向上させることができる。

【0100】

電子輸送層２３は、電子輸送材料を含有する。電子輸送材料は、電子を輸送する材料である。電子輸送材料は、半導体であり得る。電子輸送層２３は、バンドギャップが３．０ｅＶ以上の半導体から形成されていてもよい。バンドギャップが３．０ｅＶ以上の半導体で電子輸送層２３を形成することにより、可視光および赤外光を光電変換層２５まで透過させることができる。

【0101】

電子輸送材料の例は、無機のｎ型半導体である。

【0102】

無機のｎ型半導体としては、例えば、金属元素の酸化物、金属元素の窒化物、およびペロブスカイト型酸化物を用いることができる。金属元素の酸化物としては、例えば、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｈｇ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｖ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｓｒ、Ｇａ、Ｓｉ、またはＣｒの酸化物を用いることができる。より具体的な例としては、ＴｉＯ_２またはＳｎＯ_２が挙げられる。金属元素の窒化物としては、例えば、ＧａＮが挙げられる。ペロブスカイト型酸化物の例としては、ＳｒＴｉＯ_３またはＣａＴｉＯ_３が挙げられる。

【0103】

電子輸送層２３は、バンドギャップが６．０ｅＶよりも大きな物質によって形成されていてもよい。バンドギャップが６．０ｅＶよりも大きな物質としては、フッ化リチウムおよびフッ化カルシウムなどのアルカリ金属またはアルカリ土類金属のハロゲン化物、酸化マグネシウムのようなアルカリ金属酸化物、または二酸化ケイ素などが挙げられる。この場合、電子輸送層２３の電子輸送性を確保するために、電子輸送層２３の厚みは、例えば、１０ｎｍ以下であってもよい。

【0104】

電子輸送層２３は、互いに異なる材料からなる複数の層を含んでいてもよい。

【0105】

光電変換素子２０は、電子輸送層２３を備えていなくてもよい。

【0106】

（多孔質層２４）
多孔質層２４は、例えば、電子輸送層２３および光電変換層２５の間に配置される。

【0107】

多孔質層２４を備えることにより、光電変換層２５を形成しやすくなる。多孔質層２４の空隙に光電変換層２５の材料が侵入し、多孔質層２４が光電変換層２５の足場となる。そのため、光電変換層２５の材料が多孔質層２４の表面で弾かれたり、凝集したりすることが起こりにくい。したがって、光電変換層２５を容易に均一な膜として形成できる。

【0108】

多孔質層２４によって光散乱が起こることにより、光電変換層２５を通過する光の光路長が増大する効果も期待される。光路長が増大すると、光電変換層２５中で発生する電子および正孔の量が増加すると予測される。

【0109】

多孔質層２４は、電子輸送層２３の上に、例えば塗布法によって形成される。光電変換素子２０が電子輸送層２３を備えない場合は、多孔質層２４は、第１電極２２の上に形成される。

【0110】

多孔質層２４は、多孔質体を含む。多孔質体は、空隙を含む。

【0111】

多孔質体は、例えば、絶縁性または半導体の粒子の連なりによって形成される。絶縁性の粒子の例は、酸化アルミニウム粒子または酸化ケイ素粒子である。半導体の粒子の例は、無機半導体粒子である。無機半導体の例は、金属酸化物、金属元素のペロブスカイト型酸化物、金属硫化物、または金属カルコゲナイドである。金属酸化物の例は、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｈｇ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｖ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｓｒ、Ｇａ、Ｓｉ、またはＣｒの酸化物である。金属酸化物のより具体的な例は、ＴｉＯ_２である。金属元素のペロブスカイト型酸化物の例は、ＳｒＴｉＯ_３またはＣａＴｉＯ_３である。金属硫化物の例は、ＣｄＳ、ＺｎＳ、Ｉｎ_２Ｓ_３、ＰｂＳ、Ｍｏ_２Ｓ、ＷＳ_２、Ｓｂ_２Ｓ_３、Ｂｉ_２Ｓ_３、ＺｎＣｄＳ_２、またはＣｕ_２Ｓである。金属カルコゲナイドの例は、ＣｓＳｅ、Ｉｎ_２Ｓｅ_３、ＷＳｅ_２、ＨｇＳ、ＰｂＳｅ、またはＣｄＴｅである。

【0112】

多孔質層２４の厚みは、０．０１μｍ以上かつ１０μｍ以下であってもよく、０．０５μｍ以上かつ１μｍ以下であってもよい。

【0113】

多孔質層２４の表面粗さについては、実効面積／投影面積で与えられる表面粗さ係数が１０以上であってもよく、１００以上であってもよい。投影面積とは、物体を真正面から光で照らしたときに、後ろにできる影の面積である。実効面積とは、物体の実際の表面積のことである。実効面積は、物体の投影面積および厚さから求められる体積と、物体を構成する材料の比表面積および嵩密度とから計算することができる。比表面積は、例えば、窒素吸着法によって測定される。

【0114】

多孔質層２４中の空隙は、光電変換層２５と接する部分から電子輸送層２３と接する部分まで繋がっている。すなわち、多孔質層２４の空隙は、多孔質層２４の一方の主面から、他方の主面まで繋がっている。これにより、光電変換層２５の材料が多孔質層２４の空隙を充填し、電子輸送層２３の表面まで到達することができる。したがって、多孔質層２４を設けても、光電変換層２５と電子輸送層２３とは、直接接触しているため、電子の授受が可能である。

【0115】

（光電変換層２５）
光電変換層２５は、ペロブスカイト化合物を含む。

【0116】

ペロブスカイト化合物は、組成式ＡＢＸ_３により表され得る。ここで、Ａは１価のカチオンであり、Ｂは２価のカチオンであり、Ｘは１価のアニオンである。

【0117】

１価のカチオンＡの例は、有機カチオンまたはアルカリ金属カチオンである。

【0118】

有機カチオンの例は、メチルアンモニウムカチオン（ＣＨ_３ＮＨ_３ ^＋）、ホルムアミジニウムカチオン（ＨＣ（ＮＨ_２）_２ ^＋）、エチルアンモニウムカチオン（ＣＨ_３ＣＨ_２ＮＨ_３ ^＋）、またはグアニジニウムカチオン（ＣＨ_６Ｎ_３ ^＋）である。

【0119】

アルカリ金属カチオンの例は、カリウムカチオン（Ｋ^＋）、セシウムカチオン（Ｃｓ^＋）、またはルビジウムカチオン（Ｒｂ^＋）である。

【0120】

２価のカチオンＢの例は、鉛カチオン（Ｐｂ^２＋）または錫カチオン（Ｓｎ^２＋）である。

【0121】

１価のアニオンＸの例は、ハロゲンアニオンである。

【0122】

Ａ、Ｂ、およびＸのそれぞれのサイトは、複数種類のイオンによって占有されていてもよい。

【0123】

光電変換層２５の厚みは、５０ｎｍ以上かつ１０μｍ以下であってもよい。

【0124】

光電変換層２５は、溶液による塗布法、印刷法、または蒸着法などを用いて形成することができる。光電変換層２５は、ペロブスカイト化合物を切り出して配置することによって形成されてもよい。

【0125】

光電変換層２５は、組成式ＡＢＸ_３により表されるペロブスカイト化合物を主として含んでもよい。ここで、「光電変換層２５が、組成式ＡＢＸ_３により表されるペロブスカイト化合物を主として含む」とは、光電変換層２５が、組成式ＡＢＸ_３により表されるペロブスカイト化合物を９０質量％以上含むことである。光電変換層２５は、組成式ＡＢＸ_３により表されるペロブスカイト化合物を９５質量％以上含んでいてもよい。光電変換層２５は、組成式ＡＢＸ_３により表されるペロブスカイト化合物からなってもよい。光電変換層２５は、組成式ＡＢＸ_３により表されるペロブスカイト化合物を含んでいればよく、欠陥または不純物を含んでもよい。

【0126】

光電変換層２５は、組成式ＡＢＸ_３により表されるペロブスカイト化合物とは異なる他の化合物をさらに含んでいてもよい。異なる他の化合物としては、例えば、Ｒｕｄｄｌｅｓｄｅｎ－Ｐｏｐｐｅｒ型の層状ペロブスカイト構造を持つ化合物が挙げられる。

【0127】

（正孔輸送層２６）
正孔輸送層２６は、例えば、光電変換層２５および第２電極２７の間に配置される。正孔輸送層２６を備えることにより、光電変換層２５で生じた正孔を第２電極２７に効率よく移動させることができる。その結果、電流を効率よく取り出すことができるため、光電変換素子２０の光電変換効率を向上させることができる。

【0128】

正孔輸送層２６は、正孔輸送材料を含有する。正孔輸送材料は、正孔を輸送する材料である。正孔輸送材料は、有機半導体または無機半導体であり得る。

【0129】

正孔輸送層２６は、有機半導体を含んでいてもよい。有機半導体は、光電変換層２５と良好な界面を形成し、接合時の界面欠陥が増加することを抑制できる。その結果、太陽電池の光電変換効率および耐久性を向上させることができる。

【0130】

有機半導体の構成要素としては、トリフェニルアミン、トリアリルアミン、フェニルベンジジン、フェニレンビニレン、テトラチアフルバレン、ビニルナフタレン、ビニルカルバゾール、チオフェン、アニリン、ピロール、カルバゾール、トリプチセン、フルオレン、アズレン、ピレン、ペンタセン、ペリレン、アクリジン、またはフタロシアニンが挙げられる。

【0131】

正孔輸送材料として用いられる代表的な有機半導体の例は、２，２′，７，７′－ｔｅｔｒａｋｉｓ－（Ｎ，Ｎ－ｄｉ－ｐ－ｍｅｔｈｏｘｙｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ）９，９′－ｓｐｉｒｏｂｉｆｌｕｏｒｅｎｅ、ｐｏｌｙ［ｂｉｓ（４－ｐｈｅｎｙｌ）（２，４，６－ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）ａｍｉｎｅ］（以下、「ＰＴＡＡ」と省略することもいう）、ｐｏｌｙ（３－ｈｅｘｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ－２，５－ｄｉｙｌ）、ｐｏｌｙ（３，４－ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、または銅フタロシアニンである。

【0132】

正孔輸送材料として用いられる無機半導体は、ｐ型の半導体である。無機半導体の例は、Ｃｕ_２Ｏ、ＣｕＧａＯ_２、ＣｕＳＣＮ、ＣｕＩ、ＮｉＯ_ｘ、ＭｏＯ_ｘ、Ｖ_２Ｏ_５、または酸化グラフェンのようなカーボン材料である。ここで、ｘ＞０である。

【0133】

正孔輸送層２６は、互いに異なる材料からなる複数の層を含んでいてもよい。例えば、光電変換層２５のイオン化ポテンシャルに対して、正孔輸送層２６のイオン化ポテンシャルが順々に小さくなるように複数の層が積層されてもよい。これにより、正孔輸送特性が改善される。

【0134】

正孔輸送層２６の厚みは、１ｎｍ以上かつ１０００ｎｍ以下であってもよく、１０ｎｍ以上かつ５０ｎｍ以下であってもよい。この範囲内であれば、十分な正孔輸送特性を発現でき、太陽電池の低抵抗を維持できるので、高い効率で光発電を行うことができる。

【0135】

正孔輸送層２６は、塗布法、印刷法、または蒸着法などを用いて形成することができる。これは、光電変換層２５と同様である。塗布法の例は、ドクターブレード法、バーコート法、スプレー法、ディップコーティング法、またはスピンコート法である。印刷法の例は、スクリーン印刷法である。必要に応じて、複数の材料を混合して正孔輸送層２６を作製し、加圧または焼成してもよい。正孔輸送層２６の材料が有機の低分子体または無機半導体である場合には、真空蒸着法によって、正孔輸送層２６を作製することも可能である。

【0136】

正孔輸送層２６は、添加剤として、支持電解質、溶媒、およびドーパントからなる群より選択される少なくとも１つを含んでいてもよい。支持電解質および溶媒は、正孔輸送層２６中の正孔を安定化させる効果を有する。ドーパントは、正孔輸送層２６中の正孔数を増す効果を有する。

【0137】

支持電解質の例は、アンモニウム塩、アルカリ土類金属塩、または遷移金属塩である。アンモニウム塩の例は、過塩素酸テトラブチルアンモニウム、六フッ化リン酸テトラエチルアンモニウム、イミダゾリウム塩、またはピリジニウム塩である。アルカリ金属塩の例は、過塩素酸リチウムまたは四フッ化ホウ素カリウムである。アルカリ土類金属塩の例は、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドカルシウム（ＩＩ）である。遷移金属塩の例は、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド亜鉛（ＩＩ）またはトリス［４－ｔｅｒｔ－ブチル－２－（１Ｈ－ピラゾール－１－イル）ピリジン］コバルト（ＩＩＩ）トリス（トリフルオロメタンスルホニル）である。

【0138】

ドーパントの例は、トリス（ペンタフルオロフェニル）ボランのような含フッ素芳香族ホウ素化合物である。

【0139】

正孔輸送層２６に含まれる溶媒は、イオン伝導性に優れるものであってもよい。当該溶媒は、水系溶媒であってもよく、有機溶媒であってもよい。溶質をより安定化するために、正孔輸送層２６に含まれる溶媒は、有機溶媒であってもよい。具体例としては、ｔｅｒｔ－ブチルピリジン、ピリジン、およびｎ－メチルピロリドンなどの複素環化合物溶媒が挙げられる。

【0140】

溶媒として、イオン液体を単独で用いてもよいし、他種の溶媒に混合して用いてもよい。イオン液体は、揮発性が低く、難燃性が高い点で望ましい。

【0141】

イオン液体の例は、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムテトラシアノボレートなどのイミダゾリウム系、ピリジン系、脂環式アミン系、脂肪族アミン系、またはアゾニウムアミン系である。

【0142】

（第２電極２７）
第２電極２７は、導電性を有する。

【0143】

光電変換素子２０が正孔輸送層２６を備えない場合、第２電極２７は、光電変換層２５とオーミック接触を形成しない材料から構成される。さらに、第２電極２７は、光電変換層２５からの電子に対するブロック性を有する。ここで、光電変換層２５からの電子に対するブロック性とは、光電変換層２５で発生した正孔のみを通過させ、電子を通過させない性質のことである。このような性質を有する材料とは、光電変換層２５の伝導帯下端のエネルギーよりも、フェルミエネルギーが低い材料である。上記の材料は、光電変換層２５よりも、フェルミエネルギーが低い材料であってもよい。具体的な材料としては、白金、金、またはグラフェンなどの炭素材料が挙げられる。

【0144】

光電変換素子２０が正孔輸送層２６を備える場合、第２電極２７は、光電変換層２５からの電子に対するブロック性を有さなくてもよい。すなわち、第２電極２７の材料は、光電変換層２５とオーミック接触を形成する材料であってもよい。そのため、第２電極２７を、透光性を有するように形成することができる。

【0145】

第１電極２２および第２電極２７のうち、少なくとも光を入射させる側の電極が透光性を有していればよい。したがって、第１電極２２および第２電極２７の一方は、透光性を有さなくてもよい。すなわち、第１電極２２および第２電極２７の一方は、透光性を有する材料を用いていなくてもよいし、光を透過させる開口部分を含むパターンを有していなくてもよい。

【0146】

（中間層）
光電変換素子２０は、さらに中間層を備えてもよい。中間層は、例えば、電子輸送層２３および光電変換層２５の間に配置される。光電変換素子２０が多孔質層２４を備える場合、中間層は、例えば、多孔質層２４および光電変換層２５の間に配置される。

【0147】

中間層は、フラーレン（Ｃ_６０）、Ｃ_６０誘導体、またはＣ_６０を持つ自己組織化単分子層（以下、「Ｃ６０ＳＡＭ」ともいう）を含む。中間層はカルボン酸化合物、リン酸化合物、ケイ酸化合物であってもよい。

【0148】

中間層により効率的に電子収集が行われるため、電子を電子輸送層２３へ輸送する際の抵抗損失が低減される。したがって、中間層を備えることにより、光電変換層２５で生じた電子を電子輸送層２３または第２電極２７に効率よく移動させることができる。その結果、電流を効率よく取り出すことができるため、光電変換素子２０の光電変換効率を向上させることができる。

【0149】

Ｃ_６０誘導体の例は、［６，６］－ＰｈｅｎｙｌＣ_６１ｂｕｔｙｒｉｃａｃｉｄｍｅｔｈｙｌｅｓｔｅｒまたは［６，６］－Ｐｈｅｎｙｌ－Ｃ_６１ｂｕｔｙｒｉｃａｃｉｄｂｕｔｙｌｅｓｔｅｒである。

【0150】

Ｃ６０ＳＡＭの例は、４－（１′，５′－Ｄｉｈｙｄｒｏ－１′－ｍｅｔｈｙｌ－２′Ｈ－［５，６］ｆｕｌｌｅｒｅｎｏ－Ｃ_６０－Ｉｈ－［１，９－ｃ］ｐｙｒｒｏｌ－２′－ｙｌ）ｂｅｎｚｏｉｃａｃｉｄ、（１，２－ＭｅｔｈａｎｏｆｕｌｌｅｒｅｎｅＣ_６０）－６１－ｃａｒｂｏｘｙｌｉｃａｃｉｄ、またはＣ_６０Ｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｅｔｒｉｓ－ａｃｉｄである。

【0151】

中間層は、溶液による塗布法、浸漬法、印刷法、または蒸着法などを用いて形成することができる。

【0152】

光電変換素子２０は、第１電極２２の主面が支持部１０に面していてもよいし、第２電極２７の主面が支持部１０に面していてもよい。

【0153】

（第２実施形態）
以下、第２実施形態の太陽電池について説明する。第１実施形態で説明された事項は、適宜、省略され得る。

【0154】

第２実施形態の太陽電池は、第２封止部が、光電変換素子を支持する支持部１０を備え、かつ、支持部１０に支持される光電変換素子の表面の少なくとも一部を被覆するカバー部をさらに備える。

【0155】

第２実施形態の太陽電池は、第２封止部がカバー部を備えることにより、第１封止部を介して外装体１の内部、すなわち光電変換素子２０に接する領域に侵入する水蒸気の量をより制御しやすくできる。あるいは、第２封止部がカバー部を備えることにより、第１封止部３０の近傍に、所定の雰囲気を有する空間を配置することができる。

【0156】

外装体は、第２封止部、および第１封止部３０のみからなっていてもよい。

【0157】

第１封止部３０は、支持部１０およびカバー部の間に位置していてもよい。

【0158】

以下、第２実施形態の太陽電池について、第１から第５構成例を用いて、より具体的に説明する。なお、第２実施形態の太陽電池は、以下の第１から第５構成例の太陽電池に限定されない。

【0159】

図３は、第２実施形態の太陽電池の第１構成例を模式的に示す断面図である。

【0160】

太陽電池２００は、光電変換素子２０と、外装体１とを備える。外装体１は、支持部１０と、第１封止部３０と、第２封止部が備えるカバー部４０と、を備える。第１封止部３０は、支持部１０に支持された光電変換素子２０の表面を被覆している。第２封止部が備えるカバー部４０は、第１封止部３０上に設けられている。すなわち、図３に示される太陽電池２００は、第１実施形態の太陽電池１００の第１封止部３０上にさらに、第２封止部が備えるカバー部４０が設けられた構成である。本明細書では、第２封止部が備えるカバー部４０を「カバー部４０」と記載することがある。太陽電池２００では、支持部１０およびカバー部４０が第２封止部である。

【0161】

図３に示されるように、カバー部４０は、第１封止部３０の１つの主面上に配置されていてもよい。カバー部４０は、第１封止部３０に接していてもよい。

【0162】

カバー部４０は、例えばガスバリア性を有する。カバー部４０としては、例えばガラス基板またはプラスチック基板を用いることができる。プラスチック基板は、例えば、プラスチックフィルムであってもよい。ここで、プラスチックフィルムの水蒸気に対するバリア性が乏しい場合は、水蒸気透過係数が３．０５×１０^－１８ｃｍ^３・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下のガスバリア層が、プラスチックフィルム上に形成されていてもよい。カバー部４０は、ガラス、および樹脂からなる群より選択される少なくとも１つを含んでいてもよい。

【0163】

ガラスは水蒸気透過係数が低い。カバー部４０が含む樹脂は、水蒸気透過係数が低い樹脂であってもよい。カバー部４０を備えることで外気と接する面積が制限された第１封止部３０を水蒸気が透過することにより、光電変換素子２０に接する領域の水蒸気濃度をペロブスカイト太陽電池に適した低濃度の範囲にしやすくなる。支持部１０とカバー部４０とは、同一の材料から構成されていてもよい。当該材料は、ガラスであってもよい。

【0164】

図３に示される太陽電池２００においては、第１封止部３０は、支持部１０に支持された光電変換素子２０の表面の全体を被覆しているが、第１封止部３０は、支持部１０に支持された光電変換素子２０の表面の少なくとも一部を被覆していてもよい。

【0165】

第１封止部３０は、光電変換素子２０の表面と接していてもよい。

【0166】

第１封止部３０は、支持部１０およびカバー部４０からなる群より選択される少なくとも１つを、外装体１の外部から内部の方向へ貫通するように設けられていてもよい。

【0167】

第２実施形態の太陽電池は、外装体１によって囲まれた第１空間を有し、光電変換素子２０は、第１空間の内部に位置していてもよい。

【0168】

第１空間は、封止空間であってもよい。

【0169】

図４は、第２実施形態の太陽電池の第２構成例を模式的に示す断面図である。

【0170】

太陽電池２１０は、外装体１と、光電変換素子２０と、を備える。外装体１は、第１封止部３０および第２封止部を備え、第２封止部は、支持部１０とカバー部４０とを構成する。第１封止部３０は、枠の形状を有する。支持部１０、第１封止部３０、およびカバー部４０に囲まれて第１空間５０が形成されている。光電変換素子２０は第１空間５０の内部に位置している。

【0171】

第１封止部３０は、光電変換素子２０に接していなくてもよい。

【0172】

第１空間５０内の水蒸気濃度は、１００ｐｐｍ以上かつ５０００ｐｐｍ以下であってもよく、１００ｐｐｍ以上かつ１０００ｐｐｍ以下であってもよい。

【0173】

図５は、第２実施形態の太陽電池の第３構成例を模式的に示す断面図である。

【0174】

図５に示される太陽電池２２０は、第１封止部３０が光電変換素子２０の一部を被覆している点で、太陽電池２１０と異なる。

【0175】

図５に示されるように、太陽電池２２０は、光電変換素子２０、第１封止部３０、およびカバー部４０に囲まれて第１空間５１が形成されていてもよい。

【0176】

第１空間５１内の水蒸気濃度は、１００ｐｐｍ以上かつ５０００ｐｐｍ以下であってもよく、１００ｐｐｍ以上かつ１０００ｐｐｍ以下であってもよい。

【0177】

第２実施形態の太陽電池は、第１空間とは異なる、第２空間を有していてもよい。

【0178】

図６は、第２実施形態の太陽電池の第４構成例を模式的に示す断面図である。

【0179】

太陽電池２３０は、外装体１と、光電変換素子２０と、を備える。外装体１は、第１封止部３０および第２封止部を備え、第２封止部は、支持部１０とカバー部４０とを構成する。第１封止部３０、およびカバー部４０に囲まれて第２空間５２が形成されている。第１封止部３０は、支持部１０に支持された光電変換素子２０の表面を被覆している。

【0180】

図６に示されるように、太陽電池２３０は、第１封止部３０およびカバー部４０によって囲まれている第２空間５２を備えていてもよい。第２空間５２内の水蒸気濃度を調整することで、光電変換素子２０に接する領域の水蒸気濃度を高精度で制御できる。

【0181】

図６に示されるように、第２実施形態の太陽電池は、第１空間を有さず、第２空間のみを有していてもよい。

【0182】

第２実施形態の太陽電池は、第１空間および第２空間からなる群より選択される少なくとも１つを有していてもよい。

【0183】

第２空間５２内の水蒸気濃度は、外気よりも低くてもよい。第２空間５２内の水蒸気濃度は、例えば、５０００ｐｐｍ未満であってもよい。これにより、光電変換素子２０および第１封止部３０の界面近傍の水蒸気濃度を、例えば、１００ｐｐｍ以上かつ５０００ｐｐｍ以下、または１００ｐｐｍ以上かつ１０００ｐｐｍ以下にできる。

【0184】

以下、第１空間および第２空間を総称して、「空間」という場合がある。

【0185】

太陽電池の空間内における水蒸気濃度の測定は、大気圧イオン化質量分析計およびガスクロマトグラフィー等によって行うことができる。具体的な例として、例えば、大気圧イオン化質量分析計（ＡＰＩ―ＴＤＳ６００、日本エイピーアイ社製）を用い、純化アルゴンガス雰囲気下の破壊室においてサンプルパッケージ（すなわち、太陽電池）の破壊を行い、パッケージ内の気体成分（すなわち、空間内の気体成分）を検出し、別途作成した検量線を用いてパッケージ内の気体成分を定量的に測定する。これにより、空間内の気体成分を測定することができる。なお、空間内の気体の回収は、上記のような破壊室でのサンプルパッケージの破壊の他に、シリンジで空間内の気体を抽出することによっても可能である。

【0186】

ここで、一例として、上記破壊室のような閉空間に太陽電池の空間内に含まれる気体を流出させて、その流出させた気体における水蒸気濃度を大気圧イオン化質量分析計によって測定する方法について説明する。例えば、太陽電池をアルゴンまたはクリプトンなどの不活性ガスで満たされたチャンバー内に置く。チャンバー内で太陽電池を破損させることにより、太陽電池の空間内に含まれる気体を流出させる。次に、チャンバー内の気体を大気圧イオン化質量分析計で定量分析する。チャンバー内の気体中のすべての成分を定量し、その量の総和における水蒸気の割合を算出することにより、水蒸気濃度を求めることができる。空間内に含まれる、水蒸気以外の気体としては、酸素、窒素および希ガスなどの不活性ガス、ならびに二酸化炭素などが挙げられる。なお、気体の分析に用いるチャンバー内を満たす不活性ガスと同じ種類の不活性ガスが、空間内に含まれていると、正確な気体の分析が困難となるおそれがある。そこで、空間内に含まれる気体の種類が不明な場合、同じ太陽電池を２つ用意し、チャンバー内を満たす不活性ガスとして、互いに異なる種類の不活性ガスを用いて、２つの太陽電池についてそれぞれ上記の手順で気体の分析を行う。２つの分析結果を比較することで、空間内に含まれる気体の組成を求めることができる。このようにして太陽電池の空間内における水蒸気濃度を測定することにより、光電変換素子２０に接する領域の水蒸気濃度を求めることができる。

【0187】

カバー部４０の一部は、支持部１０と接していてもよい。

【0188】

カバー部４０は、異なる２以上の層からなっていてもよい。

【0189】

図７は、第２実施形態の太陽電池の第５構成例を模式的に示す断面図である。

【0190】

図７に示される太陽電池２４０は、外装体１と、光電変換素子２０と、を備える。外装体１は、第１封止部３０および第２封止部を備え、第２封止部は、支持部１０と、カバー部４０とを構成する。カバー部４０は、カバー部の第１部分４０ａおよびカバー部の第２部分４０ｂを含む。第１封止部３０、第１部分４０ａおよび第２部分４０ｂに囲まれて第２空間５３が形成されている。第１封止部３０は、支持部１０に支持された光電変換素子２０の表面を被覆している。すなわち、太陽電池２４０は、太陽電池２３０におけるカバー部４０が、第１部分４０ａおよび第２部分４０ｂを含む構成に相当する。

【0191】

図７に示されるように、第１部分４０ａは、支持部１０と離れて対向するように配置されてもよい。第１部分４０ａは、板状部材であってもよい。

【0192】

図７に示されるように、第２部分４０ｂは、支持部１０と第１部分４０ａとの間に配置されてもよい。

【0193】

第２部分４０ｂは、第１封止部３０の周縁部と接していてもよく、第２部分４０ｂの当該接する部分と対向する部分は、第１部分４０ａの周縁部と接していてもよい。これにより、第１封止部３０、第１部分４０ａ、および第２部分４０ｂに囲まれている第２空間５３を形成することができる。

【0194】

第２封止部が備えるカバー部４０は、第１部分４０ａおよび第２部分４０ｂを含む場合、第１部分４０ａは、支持部１０と離れて対向するように配置されてもよく、第２部分４０ｂは、支持部１０と第１部分４０ａとの間に配置されてもよい。

【0195】

光電変換素子２０が、支持部１０側から入射する光を吸収して光電変換を行う場合は、第１部分４０ａは、ガラス基板程度のガスバリア性を有していればよく、光透過性を有していなくてもよい。この場合、第１部分４０ａの材料の例は、金属板、ガラス基板、セラミックス板、またはプラスチック基板である。プラスチック基板は、例えば、プラスチックフィルムであってもよい。ここで、プラスチックフィルムの水蒸気に対するバリア性が乏しい場合は、水蒸気透過係数が３．０５×１０^－１８ｃｍ^３・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下のガスバリア層が、プラスチックフィルム上に形成されていてもよい。

【0196】

光電変換素子２０が、支持部１０と反対側から入射する光を吸収して光電変換を行う場合は、第１部分４０ａは、太陽光に対する透過性を有してもよい。この場合、第１部分４０ａの材料の例は、ガラス基板またはプラスチック基板などの透明基板である。

【0197】

第２部分４０ｂは、ガスバリア性を有し、かつ、支持部１０および第１部分４０ａの両方に対して高い接着性を有していてもよい。

【0198】

第２部分４０ｂの材料の例は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、またはイソプレン‐イソブテン共重合樹脂などの樹脂材料である。

【0199】

第２部分４０ｂの働きにより、実動作期間内における外気から外装体１の内部へのガスの侵入を防ぐことができる。

【0200】

カバー部の第２部分４０ｂは、第１封止部が含む水蒸気濃度調整材よりも低い水蒸気透過係数を有する材料を含んでいてもよい。

【0201】

図３から７に示されるように、第１封止部３０が、第２封止部が備える支持部１０およびカバー部４０の間に配置される場合、第１封止部３０の厚み、すなわち第１封止部３０の第１露出面３１と第２露出面３２との間の距離の最小値は、０．６μｍ以上かつ１５０００μｍ以下であってもよく、２０μｍ以上かつ１００００μｍ以下であってもよい。また、図６および７に示されるように、第１封止部３０およびカバー部４０に囲まれて第２空間が形成される場合、第２空間に接する第１封止部３０の表面と第１封止部３０の第２露出面３２との間の距離の最小値は、０．００１μｍ以上かつ１５０００μｍ以下であってもよく、０．０１μｍ以上かつ１００００μｍ以下であってもよい。

【0202】

第１封止部３０の第１露出面３１と第２露出面３２との間の距離が０．６μｍ以上かつ１５０００μｍ以下の場合、第１封止部３０の水蒸気透過係数は３．１×１０^－１８ｃｍ^３・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以上かつ１．８５×１０^－９ｃｍ^３・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下であってもよい。

【0203】

第１封止部３０の第１露出面３１と第２露出面３２との間の距離が２０μｍ以上かつ１００００μｍ以下の場合、第１封止部３０の水蒸気透過係数は３．１×１０^－１７ｃｍ^３・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以上かつ１．０×１０^－９ｃｍ^３・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下であってもよい。

【0204】

第１封止部３０が第１空間内の水蒸気濃度がペロブスカイト太陽電池に適した低濃度の範囲になるように機能し、水蒸気濃度を適切な範囲（例えば、１００ｐｐｍ以上かつ５０００ｐｐｍ以下または１００ｐｐｍ以上かつ１０００ｐｐｍ以下）にできる。

【0205】

（第３実施形態）
以下、第３実施形態の太陽電池について説明する。第１実施形態および第２実施形態で説明された事項は、適宜、省略され得る。

【0206】

第３実施形態の太陽電池は、第１封止部が、光電変換素子を支持する支持部を構成する。以下、第３実施形態の太陽電池について、第１構成例を用いて、より具体的に説明する。なお、第３実施形態の太陽電池は、以下の第１構成例の太陽電池に限定されない。

【0207】

図８は、第３実施形態の太陽電池の第１構成例を模式的に示す断面図である。図８に示される太陽電池３００は、光電変換素子２０と、外装体１とを備える。外装体１は、第１封止部と、第２封止部６０と、を備える。第１封止部は、光電変換素子２０を支持する支持部７０を構成する。第２封止部は、第１封止部が構成する支持部７０に支持された光電変換素子２０の表面を被覆している。本明細書では、第１封止部が構成する支持部７０を「支持部７０」と記載することがある。

【0208】

第１封止部は、外装体１の外部に露出した第１露出面３１および外装体１の内部に露出した第２露出面３２を有し、かつ第１露出面３１と第２露出面３２との間で連続している。太陽電池３００においては、支持部７０を通して、水蒸気が外装体１の外部と内部との間で透過することができる。

【0209】

図８に示されるように、第２封止部６０は、支持部７０に支持された光電変換素子２０の表面の少なくとも一部を被覆していてもよい。第２封止部６０は、支持部７０に支持された光電変換素子２０の表面全面を被覆していてもよい。

【0210】

第２封止部６０は、光電変換素子２０の表面に接していてもよい。

【0211】

図８に示されるように、光電変換素子２０は、支持部７０および第２封止部６０に挟まれていてもよい。光電変換素子２０は、支持部７０に接していてもよい。光電変換素子２０は、支持部７０および第２封止部６０に接していてもよい。

【0212】

図８に示されるように、光電変換素子２０は、１つの主面が支持部７０に接し、他の主面および側面が、第２封止部６０に被覆されていてもよい。

【0213】

外装体１は、第１封止部が構成する支持部７０および第２封止部６０のみからなっていてもよい。

【0214】

第２封止部６０は、２以上の複数の層からなっていてもよい。

【0215】

第１封止部が構成する支持部７０は、２以上の複数の層からなっていてもよい。これにより、支持部７０内の水蒸気の拡散速度、または支持部７０による水蒸気透過速度を調整できる。したがって、光電変換素子２０に接する領域の水蒸気濃度をペロブスカイト太陽電池に適した低濃度の範囲にしやすい。例えば、支持部７０は、材料が異なる２以上の層を含んでいてもよい。

【0216】

（第４実施形態）
以下、第４実施形態の太陽電池について説明する。第１から第３実施形態で説明された事項は、適宜、省略され得る。

【0217】

第４実施形態の太陽電池は、第１封止部３０が、支持部１０およびカバー部４０からなる群より選択される少なくとも１つを、外装体の外部から内部の方向へ貫通するように設けられている。以下、第４実施形態の太陽電池について、第１から第４構成例を用いて、より具体的に説明する。なお、第４実施形態の太陽電池は、以下の第１から第４構成例の太陽電池に限定されない。

【0218】

図９は、第２実施形態の太陽電池の第１構成例を模式的に示す断面図である。

【0219】

太陽電池４００は、光電変換素子２０と、外装体１と、を備える。外装体１は、第１封止部３０および第２封止部を備える。第２封止部は、支持部１０と、支持部１０に支持される光電変換素子２０を被覆するカバー部４０とを構成する。図９において、カバー部４０は支持部１０に接する。第１封止部３０および第２封止部で囲まれて第１空間５０が形成されている。第１封止部３０は、支持部１０に接して囲まれており、かつ、外装体１の外部から内部まで貫通するように設けられている。すなわち、太陽電池４００において、第１封止部３０は、支持部１０の一部を外装体１の外部から内部まで貫通するように配置されている。

【0220】

図１０は、第４実施形態の太陽電池の第２構成例を模式的に示す断面図である。

【0221】

太陽電池４１０は、光電変換素子２０と、外装体１と、を備える。外装体１は、第１封止部３０および第２封止部を備える。第２封止部は、支持部１０と、支持部１０に支持される光電変換素子２０を被覆するカバー部４０を構成する。図１０において、カバー部４０は支持部１０に接する。第１封止部３０および第２封止部で囲まれて第１空間５０が形成されている。第１封止部３０は、カバー部４０に接して囲まれており、かつ、外装体１の外部から内部まで貫通するように設けられている。すなわち、太陽電池４１０において、第１封止部３０は、第２封止部が構成するカバー部４０の一部を外装体１の外部から内部まで貫通するように配置されている。

【0222】

図１１は、第２実施形態の太陽電池の第３構成例を模式的に示す断面図である。

【0223】

太陽電池４２０は、光電変換素子２０と、外装体１と、を備える。外装体１は、第１封止部３０および第２封止部を備える。第２封止部は、支持部１０と、支持部１０に支持される光電変換素子２０を被覆するカバー部４０を構成する。図１１において、カバー部４０は支持部１０に接する。第１封止部３０および第２封止部で囲まれて第１空間５０が形成されている。第１封止部３０は、１）支持部１０に接して囲まれており、かつ、外装体１の外部から内部まで貫通するように設けられているものと、２）カバー部４０に接して囲まれており、かつ、外装体１の外部から内部まで貫通するように設けられているものと、の２つを含む。すなわち、太陽電池４２０において、第１封止部３０は、支持部１０の一部およびカバー部４０の一部を外装体１の外部から内部まで貫通するように配置されている。

【0224】

図９から図１１に示されるように、第１封止部３０は、光電変換素子２０に接していなくてもよい。

【0225】

第１封止部３０は、光電変換素子２０の表面の少なくとも一部を被覆していてもよい。

【0226】

図１２は、第４実施形態の太陽電池の第４構成例を模式的に示す断面図である。

【0227】

図１２に示される太陽電池４３０は、太陽電池４００において、支持部１０に支持された光電変換素子２０の表面が、第１封止部３０に被覆されている構成である。

【0228】

支持部１０に支持された光電変換素子２０の表面の少なくとも一部は、第１封止部３０に被覆されていてもよい。

【0229】

外装体１の外部から内部まで貫通するように設けられている第１封止部３０の形状は、特に限定されない。

【0230】

第１封止部３０が支持部１０を貫通するように位置している場合、第１封止部３０の形状、すなわち貫通孔の形状は、平面視において円形または楕円形であってもよい。当該形状が円形である場合、貫通孔の直径は１００μｍ以下であってもよい。

【0231】

第１から第４実施形態の太陽電池は、酸素ゲッター材および充填材からなる群より選択される少なくとも１つをさらに備えてもよい。酸素ゲッター材および充填材からなる群より選択される少なくとも１つは、外装体１と光電変換素子２０との間に設けられる。

【0232】

第１空間５０、５１および第２空間５２、５３は、酸素吸収剤または酸素ゲッター材を含んでいてもよい。これにより、太陽電池の耐久性を向上させることができる。

【0233】

酸素ゲッター材は、第２封止部の劣化および太陽電池の損傷などによる空間内の酸素濃度の急激な上昇を抑制することができる。したがって、光電変換素子２０に接する領域の酸素濃度を低く保ち、太陽電池の耐久性を向上させることができる。

【0234】

酸素ゲッター材としては、酸素の吸着能力に優れ、空間内に酸素を再放出しないものが好ましい。

【0235】

充填材は、太陽電池の機械的強度（特に、耐衝撃性）を向上させることができる。

【0236】

【0237】

充填材が光電変換素子２０と接する場合は、充填材は水蒸気濃度調整材を含んでいてもよい。これにより、充填材および光電変換素子２０の界面、すなわち光電変換素子２０に接する領域の水蒸気濃度をペロブスカイト太陽電池に適した低濃度の範囲にできる。光電変換素子２０に接する領域の水蒸気濃度は、１００ｐｐｍ以上かつ５０００ｐｐｍ以下でもよく、１００ｐｐｍ以上かつ１０００ｐｐｍ以下でもよい。

【0238】

第１空間５０、５１および第２空間５２、５３は、水分ゲッター材、水分吸着材、または乾燥材を含んでいてもよい。これにより、太陽電池の実動作期間内において、光電変換素子に接する領域の水蒸気濃度がペロブスカイト太陽電池に適した低濃度の範囲になるように調整してもよい。

【0239】

（太陽電池の製造方法）
本開示の電池の製造方法を説明する。以下では、一例として、図７に示される太陽電池２４０の製造方法を説明する。

【0240】

まず、支持部１０を用意する。例えば、ガラス基板を用意する。当該ガラス基板は、光電変換素子２０の基板としても機能する。

【0241】

次いで、ガラス基板上に、光電変換素子２０を作製する。まず、ガラス基板上に、第１電極２２を形成する。例えば、基板上に、スパッタ法により、インジウム－錫複合酸化物の層が形成されることで、第１電極２２が作製される。

【0242】

第１電極２２上に、電子輸送層２３を形成する。例えば、第１電極２２上に、スパッタ法により酸化チタンの層が形成されることで、電子輸送層２３が形成される。

【0243】

次に、電子輸送層２３上に、多孔質層２４を形成してもよい。例えば、電子輸送層２３上に、塗布によってメソポーラス構造を有する酸化チタンの層を形成することで、多孔質層２４が形成される。

【0244】

次に、光電変換層２５を形成する。例えば、光電変換材料の原料溶液を塗布することで、形成してもよい。

【0245】

次に、正孔輸送層２６を形成する。例えば、正孔輸送材料の原料溶液を塗布することで、形成してもよい。原料溶液は、例えばＰＴＡＡをトルエンに溶解したものである。

【0246】

次に、正孔輸送層２６上に、第２電極２７を形成する。例えば、真空蒸着によってＡｕ膜を堆積させることにより、第２電極２７を形成してもよい。

【0247】

このようにして、支持部１０であるガラス基板上に、光電変換素子２０が作製される。

【0248】

次に、光電変換素子２０の第２電極２７上に、第１封止部３０を形成する。例えば、水蒸気濃度調整材を含む原料溶液をスピンコート法により塗布することにより形成してもよい。原料溶液は、例えば、１５質量％のアルミナナノ粒子を含む２－プロパノールである。

【0249】

次に、カバー部４０を形成する。例えば、酸素濃度および水蒸気濃度が０．１ｐｐｍ以下に調整されたグローブボックス内で、カバー部の第１部分４０ａとしてカバーガラスおよびカバー部の第２部分４０ｂとしてＵＶ硬化樹脂を使用して、第１封止部３０、カバーガラス、およびＵＶ硬化樹脂によって囲まれる第２空間が形成されるように光電変換素子２０を封止する。このようにして、太陽電池２４０が得られる。

【0250】

太陽電池の製造方法および順序は、上述の例に限られない。上述の製造方法では、光電変換素子２０は、第１電極２２の主面が支持部１０に面しているが、第２電極２７の主面が支持部１０に面していてもよい。

【0251】

［他の実施形態］
（付記）
以上の実施形態の記載により、下記の技術が開示される。

【0252】

（技術１）
光電変換素子と、
前記光電変換素子の全体を囲う外装体と、
を備え、
前記光電変換素子は、ペロブスカイト化合物を含み、
前記外装体は、第１封止部および第２封止部を含み、
前記第１封止部は、水蒸気濃度調整材を含み、かつ、前記外装体の外部に露出した第１露出面および前記外装体の内部に露出した第２露出面を有し、かつ前記第１露出面と前記第２露出面との間で連続し、
前記第２封止部は、前記水蒸気濃度調整材よりも低い水蒸気透過係数を有する材料を含む、
太陽電池。

【0253】

この構成により、太陽電池の耐久性を向上させることができる。

【0254】

（技術２）
前記外装体は、前記第１封止部および前記第２封止部のみからなる、技術１に記載の太陽電池。

【0255】

この構成により、太陽電池の耐久性を向上させることができる。

【0256】

（技術３）
前記第１封止部は、前記光電変換素子を支持する支持部を構成する、技術１または２に記載の太陽電池。

【0257】

この構成により、太陽電池の耐久性を向上させることができる。

【0258】

（技術４）
前記第２封止部は、前記支持部に支持された前記光電変換素子の表面の少なくとも一部を被覆している、技術３に記載の太陽電池。

【0259】

この構成により、太陽電池の耐久性を向上させることができる。

【0260】

（技術５）
前記第２封止部は、前記光電変換素子を支持する支持部を備える、技術１または２に記載の太陽電池。

【0261】

この構成により、太陽電池の耐久性を向上させることができる。

【0262】

（技術６）
前記第１封止部は、前記支持部に支持された前記光電変換素子の表面の少なくとも一部を被覆している、技術５に記載の太陽電池。

【0263】

この構成により、太陽電池の耐久性を向上させることができる。

【0264】

（技術７）
前記第１封止部は、前記光電変換素子の前記表面に接している、技術６に記載の太陽電池。

【0265】

この構成により、太陽電池の耐久性を向上させることができる。

【0266】

（技術８）
前記第１封止部は、前記光電変換素子の前記表面に接している第１層と、前記第１層上に配置された第２層とを含む、技術７に記載の太陽電池。

【0267】

この構成により、太陽電池の耐久性を向上させることができる。

【0268】

（技術９）
前記第２封止部は、前記支持部に支持された前記光電変換素子の表面の少なくとも一部を被覆するカバー部をさらに備える、技術５から８のいずれか一項に記載の太陽電池。

【0269】

この構成により、太陽電池の耐久性をより向上させることができる。

【0270】

（技術１０）
前記第１封止部は、前記支持部および前記カバー部の間に位置する、技術９に記載の太陽電池。

【0271】

この構成により、太陽電池の耐久性を向上させることができる。

【0272】

（技術１１）
前記第１封止部は、前記光電変換素子に接していない、技術９または１０に記載の太陽電池。

【0273】

この構成により、太陽電池の耐久性を向上させることができる。

【0274】

（技術１２）
前記第１封止部は、前記支持部および前記カバー部からなる群より選択される少なくとも１つを、前記外装体の前記外部から前記内部の方向へ貫通するように設けられている、技術９から１１のいずれか一項に記載の太陽電池。

【0275】

この構成により、太陽電池の耐久性を向上させることができる。

【0276】

（技術１３）
前記太陽電池は、前記外装体によって囲まれた第１空間を有し、前記光電変換素子は、前記第１空間の内部に位置している、技術１から１２のいずれか一項に記載の太陽電池。

【0277】

この構成により、太陽電池の耐久性を向上させることができる。

【0278】

（技術１４）
前記水蒸気濃度調整材は、無機材料および有機材料からなる群より選択される少なくとも１つを含む、技術１から１３のいずれか一項に記載の太陽電池。

【0279】

この構成により、太陽電池の耐久性を向上させることができる。

【0280】

（技術１５）
前記無機材料は、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化シリコン、酸化セリウム、酸化カルシウム、酸化鉄、ゼオライト、多孔質シリカ、多孔性炭素、多孔質セラミック、および金属からなる群より選択される少なくとも１つである、技術１４に記載の太陽電池。

【0281】

この構成により、太陽電池の耐久性を向上させることができる。

【0282】

（技術１６）
前記有機材料は、ホルムアミジニウムヨージド、ホルムアミジニウムブロミド、ホルムアミジニウムクロリド、エチルアンモニウムヨージド、エチルアンモニウムブロミド、カルボン酸化合物、リン酸化合物、ケイ酸化合物、多孔性配位高分子、クラウンエーテル、シクロデキストリン、および樹脂からなる群より選択される少なくとも１つである、技術１４に記載の太陽電池。

【0283】

この構成により、太陽電池の耐久性を向上させることができる。

【0284】

（技術１７）
前記第２封止部は、ガラス、および樹脂からなる群より選択される少なくとも１つを含む、技術１から１６のいずれか一項に記載の太陽電池。

【0285】

この構成により、太陽電池の耐久性を向上させることができる。

【0286】

（技術１８）
前記光電変換素子は、第１電極、光電変換層、および第２電極、をこの順に備える、技術１から１７のいずれか一項に記載の太陽電池。

【0287】

この構成により、太陽電池の耐久性を向上させることができる。

【0288】

（技術１９）
酸素ゲッター材および充填材からなる群より選択される少なくとも１つをさらに備え、前記酸素ゲッター材および前記充填材からなる群より選択される少なくとも１つは、前記外装体と前記光電変換素子との間に設けられる、技術１から１８のいずれか一項に記載の太陽電池。