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特表2025-500920Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料、太陽光発電デバイス及びその製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2025-01-15
(54)【発明の名称】Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料、太陽光発電デバイス及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
H10K 30/50 20230101AFI20250107BHJP
H10K 85/50 20230101ALI20250107BHJP
H10K 71/12 20230101ALI20250107BHJP
H10K 71/40 20230101ALI20250107BHJP
H10K 30/40 20230101ALI20250107BHJP
H10F 10/174 20250101ALI20250107BHJP
H10F 10/00 20250101ALI20250107BHJP
H10K 30/87 20230101ALI20250107BHJP
【ＦＩ】
H10K30/50
H10K85/50
H10K71/12
H10K71/40
H10K30/40
H01L31/06 520
H01L31/04 422
H10K30/87
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024536231
(86)(22)【出願日】2021-12-23
(85)【翻訳文提出日】2024-06-17
(86)【国際出願番号】 CN2021140788
(87)【国際公開番号】W WO2023115449
(87)【国際公開日】2023-06-29
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】524304976
【氏名又は名称】香港時代新能源科技有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＣＯＮＴＥＭＰＯＲＡＲＹ ＡＭＰＥＲＥＸ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ （ＨＯＮＧ ＫＯＮＧ） ＬＩＭＩＴＥＤ
【住所又は居所原語表記】ＬＥＶＥＬ １９， ＣＨＩＮＡ ＢＵＩＬＤＩＮＧ， ２９ ＱＵＥＥＮ’Ｓ ＲＯＡＤ ＣＥＮＴＲＡＬ， ＣＥＮＴＲＡＬ， ＣＥＮＴＲＡＬ ＡＮＤ ＷＥＳＴＥＲＮ ＤＩＳＴＲＩＣＴ， ＨＯＮＧ ＫＯＮＧ， ＣＨＩＮＡ
(74)【代理人】
【識別番号】110003177
【氏名又は名称】弁理士法人旺知国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】▲蘇▼ ▲碩▼▲剣▼
(72)【発明者】
【氏名】▲劉▼ 召▲輝▼
(72)【発明者】
【氏名】王 燕▲東▼
(72)【発明者】
【氏名】王 言芬
(72)【発明者】
【氏名】郭 永▲勝▼
(72)【発明者】
【氏名】▲陳▼ 国▲棟▼
(72)【発明者】
【氏名】欧▲陽▼ 楚英
【テーマコード（参考）】
3K107
5F251
【Ｆターム（参考）】
3K107AA03
5F251AA07
5F251AA20
5F251CB13
5F251CB14
5F251CB15
5F251CB24
5F251DA04
5F251DA20
5F251FA02
5F251FA06
5F251GA03
5F251XA01
5F251XA53
5F251XA61
(57)【要約】
本出願は、Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料、太陽光発電デバイス及びその製造方法を提供し、光活性結晶材料層を含み、光活性結晶材料層は、貫通結晶粒を含み、貫通結晶粒は、光活性結晶材料層を貫通する結晶粒であり、貫通結晶粒の数が、光活性結晶材料層の結晶粒総数に占める比率ｐ≧８０％であり、且つ光活性結晶材料層は、バックライト側とバックライト結晶粒とを含み、バックライト結晶粒は、バックライト側に露出する結晶粒であり、バックライト結晶粒は、バックライト側に露出するバックライト結晶面を有し、ここで、バックライト側の少なくとも一つの領域が平均平坦係数Ｒａｖｇ≦７５を有する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
太陽光発電デバイスであって、光活性結晶材料層（１０３）を含み、前記光活性結晶材料層（１０３）は、第１の領域を含み、前記第１の領域において、前記光活性結晶材料層（１０３）は、貫通結晶粒（３１３）を含み、前記貫通結晶粒（３１３）は、前記光活性結晶材料層（１０３）を貫通する結晶粒であり、前記貫通結晶粒（３１３）の数が前記光活性結晶材料層（１０３）の前記第１の領域における結晶粒総数に占める比率ｐ≧８０％であり、任意選択的に、ｐ≧９０％であり、且つ
前記第１の領域において、前記光活性結晶材料層（１０３）は、バックライト側（１１３）とバックライト結晶粒（３１、３２、３３）とを含み、前記バックライト結晶粒（３１、３２、３３）は、少なくとも一つの面が前記バックライト側（１１３）に露出する結晶粒であり、前記バックライト結晶粒（３１、３２、３３）の前記バックライト側（１１３）に露出する面は、バックライト結晶面であり、
ここで、前記バックライト側（１１３）は、平均平坦係数Ｒａｖｇを有し、Ｒａｖｇ≦７５であり、任意選択的に１０≦Ｒａｖｇ≦７０であり、
ここで、前記バックライト側（１１３）のＲａｖｇは、以下の式によって算出され、
【数5】
Ｒｉ＝ｄｉ／ｈｉ
ここで、ｄｉは、前記第１の領域内のｉ番目のバックライト結晶粒（３１、３２、３３）のバックライト結晶面の幅であり、
ここで、ｈｉは、前記第１の領域内のｉ番目のバックライト結晶粒（３１、３２、３３）のバックライト結晶面の突起高さであり、
ここで、ｎは、前記第１の領域内のすべてのバックライト結晶粒（３１、３２、３３）の数である、太陽光発電デバイス。
【請求項2】
前記光活性結晶材料は、Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料を含み、前記Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料は、以下の一般式を有し、［Ａ］ａ［Ｍ］ｂ［Ｘ］ｃ
［Ｍ］は、一種又は複数種の第１のカチオンを含み、前記第１のカチオンは、金属イオン、メタロイドイオン、又はその組み合わせを含み、
［Ａ］は、一種又は複数種の第２のカチオンを含み、
［Ｘ］は、一種又は複数種のハロゲンアニオンを含み、
ａは、１～６であり、任意選択的に、ａは、１、２、３、４、５又は６であり、
ｂは、１～６であり、任意選択的に、ｂは、１、２、３、４、５又は６であり、
ｃは、１～１８であり、任意選択的に、ｃは、３、６、９、又は１８である、請求項１に記載の太陽光発電デバイス。
【請求項3】
（１）前記一種又は複数種の第１のカチオンがＣａ２＋、Ｓｒ２＋、Ｃｄ２＋、Ｃｕ２＋、Ｎｉ２＋、Ｍｎ２＋、Ｆｅ２＋、Ｃｏ２＋、Ｐｄ２＋、Ｇｅ２＋、Ｓｎ２＋、Ｐｂ２＋、Ｙｂ２＋、Ｅｕ２＋、Ｂｉ３＋、Ｓｂ３＋、Ｐｄ４＋、Ｗ４＋、Ｒｅ４＋、Ｏｓ４＋、Ｉｒ４＋、Ｐｔ４＋、Ｓｎ４＋、Ｐｂ４＋、Ｇｅ４＋又はＴｅ４＋から選択され、任意選択的に、前記一種又は複数種の第１のカチオンがＣｕ２＋、Ｐｂ２＋、Ｇｅ２＋又はＳｎ２＋から選択されることと、
（２）前記一種又は複数種の第２のカチオンが、Ｃｓ＋、（ＮＲ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４）＋、（Ｒ１Ｒ２Ｎ＝ＣＲ３Ｒ４）＋、（Ｒ１Ｒ２Ｎ－Ｃ（Ｒ５）＝ＮＲ３Ｒ４）＋又は（Ｒ１Ｒ２Ｎ－Ｃ（ＮＲ５Ｒ６）＝Ｒ３Ｒ４）＋から選択され、ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５とＲ６が、それぞれ独立してＨ、置換されたか又は置換されていないＣ１－２０アルキル基、又は置換されたか又は置換されていないアリール基から選択され、
任意選択的に、前記一種又は複数種の第２のカチオンがＣｓ＋、（ＣＨ３ＮＨ３）＋、（Ｈ２Ｎ－Ｃ（Ｈ）＝ＮＨ２）＋から選択されることと、
（３）前記ハロゲンアニオンがＣｌ－、Ｂｒ－又はＩ－から選択されることとのうちの一つ又は複数の特徴を有する、請求項２に記載の太陽光発電デバイス。
【請求項4】
前記Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料は、ＦＡＰｂＩ３、ＦＡＰｂＢｒ３、ＦＡＰｂＣｌ３、ＦＡＰｂＦ３、ＦＡＰｂＢｒｘＩ３－ｘ、ＦＡＰｂＢｒｘＣｌ３－ｘ、ＦＡＰｂＩｘＢｒ３－ｘ、ＦＡＰｂＩｘＣｌ３－ｘ、ＦＡＰｂＣｌｘＢｒ３－ｘ、ＦＡＰｂＩ３－ｘＣｌｘ、ＣｓＰｂＩ３、ＣｓＰｂＢｒ３、ＣｓＰｂＣｌ３、ＣｓＰｂＦ３、ＣｓＰｂＢｒｘＩ３－ｘ、ＣｓＰｂＢｒｘＣｌ３－ｘ、ＣｓＰｂＩｘＢｒ３－ｘ、ＣｓＰｂＩｘＣｌ３－ｘ、ＣｓＰｂＣｌｘＢｒ３－ｘ、ＣｓＰｂＩ３－ｘＣｌｘ、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＩ３、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＢｒ３、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＣｌ３、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＦ３、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＢｒｘＩ３－ｘ、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＢｒｘＣｌ３－ｘ、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＩｘＢｒ３－ｘ、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＩｘＣｌ３－ｘ、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＣｌｘＢｒ３－ｘ、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＩ３－ｘＣｌｘ、又はその組み合わせを含み、ここで、ｘ＝０～３であり、ｙ＝０．０１～０．２５である、請求項２又は３に記載の太陽光発電デバイス。
【請求項5】
前記Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料は、ＦＡＰｂＩ３、ＣｓＰｂＩ３、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＩ３、又はその組み合わせを含み、ここで、ｙ＝０．０１～０．２５である、請求項２～４のいずれか一項に記載の太陽光発電デバイス。
【請求項6】
前記光活性結晶材料層の厚さは、１００ｎｍ以上であり、任意選択的に１００～１０００ｎｍであり、任意選択的に３００～７００ｎｍである、請求項２～５のいずれか一項に記載の太陽光発電デバイス。
【請求項7】
第１の電荷輸送層（１０４）と第２の電荷輸送層（１０２）とをさらに含み、前記光活性結晶材料層（１０３）は、前記第１の電荷輸送層（１０４）と第２の電荷輸送層（１０２）との間に位置し、前記第１の電荷輸送層（１０４）と第２の電荷輸送層（１０２）は、それぞれ電子輸送層と正孔輸送層であり、又は
前記第１の電荷輸送層（１０４）と第２の電荷輸送層（１０２）は、それぞれ正孔輸送層と電子輸送層である、請求項１～６のいずれか一項に記載の太陽光発電デバイス。
【請求項8】
第１の電極（１０５）と第２の電極（１０１）とをさらに含み、前記電子輸送層、正孔輸送層と光活性結晶材料層は、前記第１の電極（１０５）と第２の電極（１０１）との間に位置し、任意選択的に、前記第１の電極（１０５）は、透明導電性酸化物を含み、
任意選択的に、前記第２の電極（１０１）は、金属を含む、請求項７に記載の太陽光発電デバイス。
【請求項9】
Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料を製造する方法であって、前記Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料は、以下の一般式を有し、［Ａ］ａ［Ｍ］ｂ［Ｘ］ｃ
［Ｍ］は、一種又は複数種の第１のカチオンを含み、前記第１のカチオンは、金属イオン、メタロイドイオン、又はその組み合わせを含み、
［Ａ］は、一種又は複数種の第２のカチオンを含み、
［Ｘ］は、一種又は複数種のハロゲンアニオンを含み、
ａは、１～６であり、例えばａ＝１であり、
ｂは、１～６であり、例えばｂ＝１であり、
ｃは、１～１８であり、例えばｃ＝３であり、
前記方法は、基体上に前駆体組成物を設置することを含み、前記前駆体組成物は、
（ａ）少なくとも一種の前駆体化合物、
（ｂ）溶媒、
（ｃ）界面活性剤、及び
（ｄ）アミノ系化合物という成分を含む、Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料を製造する方法。
【請求項10】
（１）前記界面活性剤が両性界面活性剤を含むことと、（２）前記アミノ化合物が、ニトリルアミン系化合物、アミノ酸系化合物（例えばスルファミン酸系化合物）、ヒドラジン系化合物、尿素系化合物（例えば尿素、尿素ホルムアルデヒド、ビウレット、トリウレット）、グアニジン系化合物、又はその塩又は水和物を含むこととのうちの一つ又は複数を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記界面活性剤は、ドデシルアミノプロピオン酸塩、ドデシルエトキシスルホベタイン、ドデシルジメチルヒドロキシプロピルスルホベタイン、双性イオンポリアクリルアミド、オクタデシルジヒドロキシエチルアミンオキシド、テトラデシルジヒドロキシエチルアミンオキシド、ラウラミドプロピルアミンオキシド、ドデシルベタイン、Ｌ－α－ホスファチジルコリン、３－（Ｎ，Ｎ－ジメチルテトラデシルアンモニウム）プロパンスルホン酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、又はその組み合わせを含む、請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項12】
前記アミノ化合物は、尿素ホルムアルデヒド（Ｃ３Ｈ８Ｎ２Ｏ３）、イソブチルアルデヒド縮合尿素（Ｃ６Ｈ１４Ｎ４Ｏ２）、ヒドラジン（Ｈ４Ｎ２）、グアニジン（ＣＨ３Ｎ３Ｏ）、ニトリルアミン（ＣＨ２Ｎ２）、スルファミン酸（Ｈ３ＮＯ３Ｓ）、又はその組み合わせを含む、請求項９～１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項13】
前記前駆体組成物は、第１の溶媒と第２の溶媒とを含み、前記第１の溶媒の沸点は、４０～１６５℃であり、前記第２の溶媒の沸点は、１７０～２５０℃である、請求項９～１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項14】
（１）前記第１の溶媒がＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、２－メトキシエタノール、アセトニトリル（ＡＣＮ）のうちの一種又は複数種から選択されることと、（２）前記第２の溶媒がジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジフェニルスルホキシド（ＤＰＳＯ）のうちの一種又は複数種から選択されることと、
（３）前記第１の溶媒と第２の溶媒との体積比が（４～１０）：１であることとのうちの一つ又は複数を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記前駆体組成物は、第１のカチオンを含有する第１の前駆体化合物と、
第２のカチオンを含有する第２の前駆体化合物とを含む、請求項９～１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項16】
（１）前記第１の前駆体化合物がハロゲンアニオンを含有することと、（２）前記第２の前駆体化合物がハロゲンアニオンを含有することとのうちの一つ又は複数を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
（１）前記第１の前駆体化合物がヨウ化鉛（ＰｂＩ２）、臭化鉛（ＰｂＢｒ２）、又はその組み合わせを含むことと、（２）前記第２の前駆体化合物がホルムアミジンヨウ化水素酸塩（ＦＡＩ）、ホルムアミジン臭化水素酸塩（ＦＡＢｒ）、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）、臭化セシウム（ＣｓＢｒ）、又はその組み合わせを含むこととのうちの一つ又は複数を含む、請求項９～１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項18】
基体の表面に設置される前駆体組成物に対して硬化処理を実施するステップをさらに含み、任意選択的に、前記硬化処理は、真空処理、エアナイフ処理、赤外光処理又はその組み合わせを含む、請求項９～１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項19】
硬化処理された生成物に対してアニーリング処理を行うことをさらに含み、任意選択的に、前記アニーリング処理の温度は、１００℃～１７０℃であり、
任意選択的に、前記アニーリング処理の時間は、５ｍｉｎ～６０ｍｉｎである、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
太陽光発電デバイスを製造する方法であって、前記太陽光発電デバイスは、第１の電極（１０５）と、第２の電極（１０１）と、前記第１の電極（１０５）と第２の電極（１０１）との間に位置する第１の電荷輸送層（１０４）及び第２の電荷輸送層（１０２）と、前記第１の電荷輸送層（１０４）と第２の電荷輸送層（１０２）との間に位置するＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料層とを含み、前記方法は、
表面に第１の電荷輸送層（１０４）が設置されている第１の電極（１０５）を提供することと、
請求項９～１９のいずれか一項に記載のＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料の製造方法に従って、前記第１の電荷輸送層（１０４）の表面に前記Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料層を形成することと、
前記Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料層上に第２の電荷輸送層（１０２）を形成することと、
前記第２の電荷輸送層（１０２）上に第２の電極（１０１）を形成することとを含み、
ここで、前記第１の電荷輸送層（１０４）と第２の電荷輸送層（１０２）は、それぞれ電子輸送層と正孔輸送層であり、又は
前記第１の電荷輸送層（１０４）と第２の電荷輸送層（１０２）は、それぞれ正孔輸送層と電子輸送層である、太陽光発電デバイスを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、太陽光発電の技術分野に関し、特にＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料、太陽光発電デバイス及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ペロブスカイト太陽光発電デバイスは、光活性ペロブスカイト構造材料を光活性結晶材料層として光電変換を行う太陽光発電デバイスである。
【0003】
典型的な光活性ペロブスカイト構造材料は、有機金属ハロゲン化物であり、ＡＭＸ３という一般式を有し、一般的には八面体又は立方体構造である。典型的なペロブスカイト結晶において、Ａイオンは、立方単位格子の中心に位置し、１２個のＸイオンに取り囲まれて配位立方八面体をなしており、三次元の周期性構造を形成し、Ｍイオンは、立方単位格子の頂点に位置し、そのまわりに６個のＸイオンが配位分布して八面体対称構造をなす。
【0004】
光活性ペロブスカイト構造材料は、光の照射で、二種のキャリア、即ち電子と正孔を形成し、二つの電極によって電子と正孔をそれぞれ収集して、光誘起電流が得られる。ペロブスカイト構造の性質は、太陽光発電デバイスのエネルギー変換効率（ＰＣＥ）を左右する重要な要素である。
【発明の概要】
【0005】
本出願の目的は、エネルギー変換効率がより高い太陽光発電デバイスを提供することである。
【0006】
本出願の第１の態様は、太陽光発電デバイスを提供し、このデバイスは、光活性結晶材料層を含み、前記光活性結晶材料層は、第１の領域を含み、
前記第１の領域において、前記光活性結晶材料層は、貫通結晶粒を含み、前記貫通結晶粒は、前記光活性結晶材料層を貫通する結晶粒であり、前記貫通結晶粒の数が前記光活性結晶材料層の前記第１の領域における結晶粒総数に占める比率ｐ≧８０％であり、任意選択的に、ｐ≧９０％であり、且つ
前記第１の領域において、前記光活性結晶材料層は、バックライト側とバックライト結晶粒とを含み、前記バックライト結晶粒は、少なくとも一つの面が前記バックライト側に露出する結晶粒であり、前記バックライト結晶粒の前記バックライト側に露出する面は、バックライト結晶面であり、
ここで、前記バックライト側は、平均平坦係数Ｒａｖｇを有し、Ｒａｖｇ≦７５であり、任意選択的に１０≦Ｒａｖｇ≦７０であり、
ここで、前記バックライト側のＲａｖｇは、以下の式によって算出され、
ここで、Ｒｉは、前記第１の領域内のｉ番目のバックライト結晶粒の平坦係数であり、Ｒｉは、以下の式によって算出され、
Ｒｉ＝ｄｉ／ｈｉ
ここで、ｄｉは、前記第１の領域内のｉ番目のバックライト結晶粒のバックライト結晶面の幅であり、
ここで、ｈｉは、前記第１の領域内のｉ番目のバックライト結晶粒のバックライト結晶面の突起高さであり、
ここで、ｎは、前記第１の領域内のすべてのバックライト結晶粒の数である。
前記第１の領域において、前記光活性結晶材料層は、貫通結晶粒を含み、前記貫通結晶粒は、前記光活性結晶材料層を貫通する結晶粒であり、前記貫通結晶粒の数が前記光活性結晶材料層の前記第１の領域における結晶粒総数に占める比率ｐ≧８０％であり、任意選択的に、ｐ≧９０％であり、且つ
前記第１の領域において、前記光活性結晶材料層は、バックライト側とバックライト結晶粒とを含み、前記バックライト結晶粒は、少なくとも一つの面が前記バックライト側に露出する結晶粒であり、前記バックライト結晶粒の前記バックライト側に露出する面は、バックライト結晶面であり、
ここで、前記バックライト側は、平均平坦係数Ｒａｖｇを有し、Ｒａｖｇ≦７５であり、任意選択的に１０≦Ｒａｖｇ≦７０であり、
ここで、前記バックライト側のＲａｖｇは、以下の式によって算出され、
【数1】
Ｒｉ＝ｄｉ／ｈｉ
ここで、ｄｉは、前記第１の領域内のｉ番目のバックライト結晶粒のバックライト結晶面の幅であり、
ここで、ｈｉは、前記第１の領域内のｉ番目のバックライト結晶粒のバックライト結晶面の突起高さであり、
ここで、ｎは、前記第１の領域内のすべてのバックライト結晶粒の数である。
【0007】
上記方案による太陽光発電デバイスは、向上したエネルギー変換効率を有する。
【0008】
いくつかの実施形態では、前記光活性結晶材料は、Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料を含み、前記Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料は、以下の一般式を有し、
［Ａ］ａ［Ｍ］ｂ［Ｘ］ｃ
［Ｍ］は、一種又は複数種の第１のカチオンを含み、前記第１のカチオンは、金属イオン、メタロイドイオン、又はその組み合わせを含み、
［Ａ］は、一種又は複数種の第２のカチオンを含み、
［Ｘ］は、一種又は複数種のハロゲンアニオンを含み、
ａは、１～６であり、任意選択的に、ａは、１、２、３、４、５又は６であり、
ｂは、１～６であり、任意選択的に、ｂは、１、２、３、４、５又は６であり、
ｃは、１～１８であり、任意選択的に、ｃは、３、６、９、又は１８である。
［Ａ］ａ［Ｍ］ｂ［Ｘ］ｃ
［Ｍ］は、一種又は複数種の第１のカチオンを含み、前記第１のカチオンは、金属イオン、メタロイドイオン、又はその組み合わせを含み、
［Ａ］は、一種又は複数種の第２のカチオンを含み、
［Ｘ］は、一種又は複数種のハロゲンアニオンを含み、
ａは、１～６であり、任意選択的に、ａは、１、２、３、４、５又は６であり、
ｂは、１～６であり、任意選択的に、ｂは、１、２、３、４、５又は６であり、
ｃは、１～１８であり、任意選択的に、ｃは、３、６、９、又は１８である。
【0009】
上記方案による太陽光発電デバイスは、向上したエネルギー変換効率を有する。
【0010】
いくつかの実施形態では、前記一種又は複数種の第１のカチオンは、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋、Ｃｄ２＋、Ｃｕ２＋、Ｎｉ２＋、Ｍｎ２＋、Ｆｅ２＋、Ｃｏ２＋、Ｐｄ２＋、Ｇｅ２＋、Ｓｎ２＋、Ｐｂ２＋、Ｙｂ２＋、Ｅｕ２＋、Ｂｉ３＋、Ｓｂ３＋、Ｐｄ４＋、Ｗ４＋、Ｒｅ４＋、Ｏｓ４＋、Ｉｒ４＋、Ｐｔ４＋、Ｓｎ４＋、Ｐｂ４＋、Ｇｅ４＋又はＴｅ４＋から選択され、
任意選択的に、前記一種又は複数種の第１のカチオンは、Ｃｕ２＋、Ｐｂ２＋、Ｇｅ２＋又はＳｎ２＋から選択される。
任意選択的に、前記一種又は複数種の第１のカチオンは、Ｃｕ２＋、Ｐｂ２＋、Ｇｅ２＋又はＳｎ２＋から選択される。
【0011】
（２）前記一種又は複数種の第２のカチオンは、Ｃｓ＋、（ＮＲ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４）＋、（Ｒ１Ｒ２Ｎ＝ＣＲ３Ｒ４）＋、（Ｒ１Ｒ２Ｎ－Ｃ（Ｒ５）＝ＮＲ３Ｒ４）＋又は（Ｒ１Ｒ２Ｎ－Ｃ（ＮＲ５Ｒ６）＝Ｒ３Ｒ４）＋から選択され、ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５とＲ６は、それぞれ独立してＨ、置換されたか又は置換されていないＣ１－２０アルキル基、又は置換されたか又は置換されていないアリール基から選択され、
任意選択的に、前記一種又は複数種の第２のカチオンは、Ｃｓ＋、（ＣＨ３ＮＨ３）＋、（Ｈ２Ｎ－Ｃ（Ｈ）＝ＮＨ２）＋から選択される。
任意選択的に、前記一種又は複数種の第２のカチオンは、Ｃｓ＋、（ＣＨ３ＮＨ３）＋、（Ｈ２Ｎ－Ｃ（Ｈ）＝ＮＨ２）＋から選択される。
【0012】
（３）前記ハロゲンアニオンは、Ｃｌ－、Ｂｒ－又はＩ－から選択される。
【0013】
上記方案による太陽光発電デバイスは、向上したエネルギー変換効率を有する。
【0014】
いくつかの実施形態では、前記Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料は、ＦＡＰｂＩ３、ＦＡＰｂＢｒ３、ＦＡＰｂＣｌ３、ＦＡＰｂＦ３、ＦＡＰｂＢｒｘＩ３－ｘ、ＦＡＰｂＢｒｘＣｌ３－ｘ、ＦＡＰｂＩｘＢｒ３－ｘ、ＦＡＰｂＩｘＣｌ３－ｘ、ＦＡＰｂＣｌｘＢｒ３－ｘ、ＦＡＰｂＩ３－ｘＣｌｘ、ＣｓＰｂＩ３、ＣｓＰｂＢｒ３、ＣｓＰｂＣｌ３、ＣｓＰｂＦ３、ＣｓＰｂＢｒｘＩ３－ｘ、ＣｓＰｂＢｒｘＣｌ３－ｘ、ＣｓＰｂＩｘＢｒ３－ｘ、ＣｓＰｂＩｘＣｌ３－ｘ、ＣｓＰｂＣｌｘＢｒ３－ｘ、ＣｓＰｂＩ３－ｘＣｌｘ、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＩ３、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＢｒ３、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＣｌ３、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＦ３、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＢｒｘＩ３－ｘ、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＢｒｘＣｌ３－ｘ、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＩｘＢｒ３－ｘ、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＩｘＣｌ３－ｘ、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＣｌｘＢｒ３－ｘ、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＩ３－ｘＣｌｘ、又はその組み合わせを含み、
ここで、ｘ＝０～３であり、ｙ＝０．０１～０．２５である。
ここで、ｘ＝０～３であり、ｙ＝０．０１～０．２５である。
【0015】
上記方案による太陽光発電デバイスは、向上したエネルギー変換効率を有する。
【0016】
いくつかの実施形態では、前記Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料は、ＦＡＰｂＩ３、ＣｓＰｂＩ３、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＩ３、又はその組み合わせを含み、ここで、ｙ＝０．０１～０．２５である。
【0017】
上記方案による太陽光発電デバイスは、向上したエネルギー変換効率を有する。
【0018】
いくつかの実施形態では、前記光活性結晶材料層の厚さは、１００ｎｍ以上であり、任意選択的に１００ｎｍ～１０００ｎｍであり、任意選択的に３００ｎｍ～７００ｎｍである。
【0019】
上記方案による太陽光発電デバイスは、向上したエネルギー変換効率を有する。
【0020】
いくつかの実施形態では、太陽光発電デバイスは、第１の電荷輸送層と第２の電荷輸送層とをさらに含み、前記光活性結晶材料層は、前記第１の電荷輸送層と第２の電荷輸送層との間に位置し、
前記第１の電荷輸送層と第２の電荷輸送層は、それぞれ電子輸送層と正孔輸送層であり、又は
前記第１の電荷輸送層と第２の電荷輸送層は、それぞれ正孔輸送層と電子輸送層である。
前記第１の電荷輸送層と第２の電荷輸送層は、それぞれ電子輸送層と正孔輸送層であり、又は
前記第１の電荷輸送層と第２の電荷輸送層は、それぞれ正孔輸送層と電子輸送層である。
【0021】
いくつかの実施形態では、太陽光発電デバイスは、第１の電極と第２の電極とをさらに含み、前記電子輸送層、正孔輸送層と光活性結晶材料層は、前記第１の電極と第２の電極との間に位置し、
任意選択的に、前記第１の電極は、透明導電性酸化物を含み、
任意選択的に、前記第２の電極は、金属を含む。
任意選択的に、前記第１の電極は、透明導電性酸化物を含み、
任意選択的に、前記第２の電極は、金属を含む。
【0022】
上記方案による太陽光発電デバイスは、向上したエネルギー変換効率を有する。
【0023】
本出願の第２の態様は、Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料を製造する方法を提供し、前記Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料は、以下の一般式を有し、
［Ａ］ａ［Ｍ］ｂ［Ｘ］ｃ
［Ｍ］は、一種又は複数種の第１のカチオンを含み、前記第１のカチオンは、金属イオン、メタロイドイオン、又はその組み合わせを含み、
［Ａ］は、一種又は複数種の第２のカチオンを含み、
［Ｘ］は、一種又は複数種のハロゲンアニオンを含み、
ａは、１～６であり、例えばａ＝１であり、
ｂは、１～６であり、例えばｂ＝１であり、
ｃは、１～１８であり、例えばｃ＝３であり、
前記方法は、基体上に前駆体組成物を設置することを含み、前記前駆体組成物は、
（ａ）少なくとも一種の前駆体化合物、
（ｂ）溶媒、
（ｃ）界面活性剤、及び
（ｄ）アミノ系化合物という成分を含む。
［Ａ］ａ［Ｍ］ｂ［Ｘ］ｃ
［Ｍ］は、一種又は複数種の第１のカチオンを含み、前記第１のカチオンは、金属イオン、メタロイドイオン、又はその組み合わせを含み、
［Ａ］は、一種又は複数種の第２のカチオンを含み、
［Ｘ］は、一種又は複数種のハロゲンアニオンを含み、
ａは、１～６であり、例えばａ＝１であり、
ｂは、１～６であり、例えばｂ＝１であり、
ｃは、１～１８であり、例えばｃ＝３であり、
前記方法は、基体上に前駆体組成物を設置することを含み、前記前駆体組成物は、
（ａ）少なくとも一種の前駆体化合物、
（ｂ）溶媒、
（ｃ）界面活性剤、及び
（ｄ）アミノ系化合物という成分を含む。
【0024】
上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、向上したエネルギー変換効率を示す。
【0025】
いくつかの実施形態では、前記界面活性剤は、両性界面活性剤を含む。上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、向上したエネルギー変換効率を示す。
【0026】
いくつかの実施形態では、前記アミノ化合物は、ニトリルアミン系化合物、アミノ酸系化合物（例えばスルファミン酸系化合物）、ヒドラジン系化合物、尿素系化合物（例えば尿素、尿素ホルムアルデヒド、ビウレット、トリウレット）、グアニジン系化合物、又はその塩又は水和物を含む。上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、向上したエネルギー変換効率を示す。
【0027】
いくつかの実施形態では、前記界面活性剤は、ドデシルアミノプロピオン酸塩、ドデシルエトキシスルホベタイン、ドデシルジメチルヒドロキシプロピルスルホベタイン、双性イオンポリアクリルアミド、オクタデシルジヒドロキシエチルアミンオキシド、テトラデシルジヒドロキシエチルアミンオキシド、ラウラミドプロピルアミンオキシド、ドデシルベタイン、Ｌ－α－ホスファチジルコリン、３－（Ｎ，Ｎ－ジメチルテトラデシルアンモニウム）プロパンスルホン酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、又はその組み合わせを含む。上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、向上したエネルギー変換効率を示す。
【0028】
いくつかの実施形態では、前記アミノ化合物は、尿素ホルムアルデヒド（Ｃ３Ｈ８Ｎ２Ｏ３）、イソブチルアルデヒド縮合尿素（Ｃ６Ｈ１４Ｎ４Ｏ２）、ヒドラジン（Ｈ４Ｎ２）、グアニジン（ＣＨ３Ｎ３Ｏ）、ニトリルアミン（ＣＨ２Ｎ２）、スルファミン酸（Ｈ３ＮＯ３Ｓ）、又はその組み合わせを含む。上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、向上したエネルギー変換効率を示す。
【0029】
いくつかの実施形態では、前記前駆体組成物は、第１の溶媒と第２の溶媒とを含み、前記第１の溶媒の沸点は、４０℃～１６５℃であり、前記第２の溶媒の沸点は、１７０℃～２５０℃である。上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、向上したエネルギー変換効率を示す。
【0030】
いくつかの実施形態では、前記第１の溶媒は、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、２－メトキシエタノール、アセトニトリル（ＡＣＮ）のうちの一種又は複数種から選択される。上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、向上したエネルギー変換効率を示す。
【0031】
いくつかの実施形態では、前記第２の溶媒は、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジフェニルスルホキシド（ＤＰＳＯ）のうちの一種又は複数種から選択される。上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、向上したエネルギー変換効率を示す。
【0032】
いくつかの実施形態では、前記第１の溶媒と第２の溶媒との体積比は、（４～１０）：１である。上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、向上したエネルギー変換効率を示す。
【0033】
いくつかの実施形態では、前記前駆体組成物は、
第１のカチオンを含有する第１の前駆体化合物と、
第２のカチオンを含有する第２の前駆体化合物とを含む。
第１のカチオンを含有する第１の前駆体化合物と、
第２のカチオンを含有する第２の前駆体化合物とを含む。
【0034】
上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、向上したエネルギー変換効率を示す。
【0035】
いくつかの実施形態では、前記第１の前駆体化合物は、ハロゲンアニオンを含有する。上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、向上したエネルギー変換効率を示す。
【0036】
いくつかの実施形態では、前記第２の前駆体化合物は、ハロゲンアニオンを含有する。上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、向上したエネルギー変換効率を示す。
【0037】
いくつかの実施形態では、前記第１の前駆体化合物は、ヨウ化鉛（ＰｂＩ２）、臭化鉛（ＰｂＢｒ２）、又はその組み合わせを含み、
いくつかの実施形態では、前記第２の前駆体化合物は、ホルムアミジンヨウ化水素酸塩（ＦＡＩ）、ホルムアミジン臭化水素酸塩（ＦＡＢｒ）、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）、臭化セシウム（ＣｓＢｒ）、又はその組み合わせを含む。
いくつかの実施形態では、前記第２の前駆体化合物は、ホルムアミジンヨウ化水素酸塩（ＦＡＩ）、ホルムアミジン臭化水素酸塩（ＦＡＢｒ）、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）、臭化セシウム（ＣｓＢｒ）、又はその組み合わせを含む。
【0038】
上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、向上したエネルギー変換効率を示す。
【0039】
いくつかの実施形態では、Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料を製造する方法は、基体の表面に設置される前駆体組成物に対して硬化処理を実施するステップをさらに含み、
任意選択的に、前記硬化処理は、真空処理、エアナイフ処理（ａｉｒ ｂｌａｄｉｎｇ）、赤外光処理又はその組み合わせを含む。上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、向上したエネルギー変換効率を示す。
任意選択的に、前記硬化処理は、真空処理、エアナイフ処理（ａｉｒ ｂｌａｄｉｎｇ）、赤外光処理又はその組み合わせを含む。上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、向上したエネルギー変換効率を示す。
【0040】
いくつかの実施形態では、Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料を製造する方法は、硬化処理された生成物に対してアニーリング処理を行うことをさらに含み、
任意選択的に、前記アニーリング処理の温度は、１００℃～１７０℃であり、
任意選択的に、前記アニーリング処理の時間は、５ｍｉｎ～６０ｍｉｎである。
任意選択的に、前記アニーリング処理の温度は、１００℃～１７０℃であり、
任意選択的に、前記アニーリング処理の時間は、５ｍｉｎ～６０ｍｉｎである。
【0041】
上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、向上したエネルギー変換効率を示す。
【0042】
本出願の第３の態様は、太陽光発電デバイスを製造する方法を提供し、前記太陽光発電デバイスは、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と第２の電極との間に位置する第１の電荷輸送層及び第２の電荷輸送層と、前記第１の電荷輸送層と第２の電荷輸送層との間に位置するＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料層とを含み、
前記方法は、
表面に第１の電荷輸送層が設置されている第１の電極を提供することと、
上記いずれか一項に記載のＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料の製造方法に従って、前記第１の電荷輸送層の表面に前記Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料層を形成することと、
前記Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料層上に第２の電荷輸送層を形成することと、
前記第２の電荷輸送層上に第２の電極を形成することとを含み、
ここで、前記第１の電荷輸送層と第２の電荷輸送層は、それぞれ電子輸送層と正孔輸送層であり、又は
前記第１の電荷輸送層と第２の電荷輸送層は、それぞれ正孔輸送層と電子輸送層である。
前記方法は、
表面に第１の電荷輸送層が設置されている第１の電極を提供することと、
上記いずれか一項に記載のＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料の製造方法に従って、前記第１の電荷輸送層の表面に前記Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料層を形成することと、
前記Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料層上に第２の電荷輸送層を形成することと、
前記第２の電荷輸送層上に第２の電極を形成することとを含み、
ここで、前記第１の電荷輸送層と第２の電荷輸送層は、それぞれ電子輸送層と正孔輸送層であり、又は
前記第１の電荷輸送層と第２の電荷輸送層は、それぞれ正孔輸送層と電子輸送層である。
【0043】
上記方案に基づいて製造された太陽光発電デバイスは、向上したエネルギー変換効率を有する。
【有益な効果】
【0044】
本出願の一つ又は複数の技術案は、以下の一つ又は複数の有益な効果を示している。
【0045】
（１）太陽光発電デバイスは、顕著に向上した電力変換効率（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ、ＰＣＥ）を示し、
（２）光活性結晶材料層は、高い貫通結晶粒占有率ｐを有し、
（３）光活性結晶材料層は、低い平均平坦係数Ｒａｖｇを有し、
（４）界面活性剤と窒素含有化合物は、光活性結晶層を製造する方法において、予期せぬ相乗効果を発揮し、
（５）製造方法はコストが低く、効率が高く、大規模化されやすい。
（２）光活性結晶材料層は、高い貫通結晶粒占有率ｐを有し、
（３）光活性結晶材料層は、低い平均平坦係数Ｒａｖｇを有し、
（４）界面活性剤と窒素含有化合物は、光活性結晶層を製造する方法において、予期せぬ相乗効果を発揮し、
（５）製造方法はコストが低く、効率が高く、大規模化されやすい。
【図面の簡単な説明】
【0046】
【図1】本出願のいくつかの実施形態の太陽光発電デバイスの概略図である。
【図2】本出願のいくつかの実施形態の光活性結晶材料層の概略図である。
【図3】（ａ）と（ｂ）はそれぞれ本出願のいくつかの実施形態と比較実施形態の光活性結晶材料層の概略図である。
【図4】本出願のいくつかの実施例の光活性結晶材料層を含有する中間生成物の走査型電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【0047】
以下、図面を適当に参照しながら、本出願のＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料、太陽光発電デバイス及びその製造方法を具体的に開示した実施形態を詳細に説明する。しかしながら、必要のない詳細な説明を省略する場合がある。例えば、周知の事項に対する詳細な説明、実際に同じである構造に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に長くなることを回避し、当業者に容易に理解させるためである。なお、図面及び以下の説明は、当業者に本出願を十分に理解させるために提供するものであり、特許請求の範囲に記載されたテーマを限定するものではない。
【0048】
本出願に開示された「範囲」は、下限と上限の形式で限定され、与えられた範囲は、一つの下限と一つの上限を選定することで限定されるものであり、選定された下限と上限は、特定の範囲の境界を限定する。このように限定される範囲は、端値を含むか又は含まないものであってもよく、且つ任意の組み合わせが可能であり、即ち任意の下限は、任意の上限と組み合わせて、一つの範囲を形成することができる。例えば、特定のパラメータに対して６０～１２０と８０～１１０の範囲がリストアップされている場合、６０～１１０と８０～１２０の範囲も想定できると理解される。なお、最小範囲値として１と２がリストアップされており、最大範囲値として３、４及び５がリストアップされている場合、１～３、１～４、１～５、２～３、２～４と２～５という範囲がすべて想定できる。本出願では、特に断りのない限り、「ａ～ｂ」という数値範囲は、ａ～ｂの任意の実数の組み合わせの短縮表現を表し、ここで、ａとｂはいずれも実数である。例えば、数値範囲「０～５」は、本明細書で「０～５」の間のすべての実数がリストアップされていることを意味し、「０～５」は、これらの数値の組み合わせの短縮表現だけである。また、あるパラメータが≧２の整数であると表現すると、該パラメータが例えば整数２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２などであることを開示していることに相当する。
【0049】
特に説明しない場合、本出願のすべての実施形態及び選択的な実施形態は、互いに組み合わせて新たな技術案を形成することができる。
【0050】
特に説明しない場合、本出願のすべての技術的特徴及び選択的な技術的特徴は、互いに組み合わせて新たな技術案を形成することができる。
【0051】
特に説明しない場合、本出願のすべてのステップは、順番に行われてもよく、ランダムに行われてもよく、例えば順番に行われる。例えば、前記方法がステップ（ａ）と（ｂ）とを含むことは、前記方法が、順番に行われるステップ（ａ）と（ｂ）とを含んでもよく、順番に行われるステップ（ｂ）と（ａ）とを含んでもよいということを表す。例えば、以上で言及した前記方法がステップ（ｃ）をさらに含んでもよいということは、ステップ（ｃ）が任意の順序で前記方法に追加されてもよいということを表し、例えば前記方法は、ステップ（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を含んでもよく、ステップ（ａ）、（ｃ）及び（ｂ）を含んでもよく、ステップ（ｃ）、（ａ）及び（ｂ）を含んでもよいなどである。
【0052】
特に説明しない場合、本出願で言及した「含む」と「包含」は、開放型を表し、閉鎖型であってもよい。例えば、前記「含む」と「包含」は、リストアップされていない他の成分をさらに含み又は包含してもよく、リストアップされている成分のみを含み又は包含してもよいということを表すことができる。
【0053】
特に説明しない場合、本出願では、用語「又は」は、包括的である。例を挙げると、「Ａ又はＢ」というフレーズは、「Ａ、Ｂ、又はＡとＢとの両方」を表す。より具体的には、Ａが真であり（又は存在し）且つＢが偽である（又は存在しない）という条件と、Ａが偽である（又は存在しない）が、Ｂが真である（又は存在する）という条件と、ＡとＢがいずれも真である（又は存在する）という条件とのいずれも「Ａ又はＢ」を満たしている。
【0054】
［太陽光発電デバイス］
太陽光発電デバイス（ソーラーパネル又は太陽電池とも呼ばれる）は、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するためのデバイスである。
太陽光発電デバイス（ソーラーパネル又は太陽電池とも呼ばれる）は、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するためのデバイスである。
【0055】
【0056】
図１～２を参照すると、いくつかの実施形態では、本出願は、太陽光発電デバイスを提供し、このデバイスは、光活性結晶材料層１０３を含み、前記光活性結晶材料層１０３は、第１の領域を含み、
前記第１の領域において、前記光活性結晶材料層１０３は、貫通結晶粒３１３（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ ｃｒｙｓｔａｌ）を含み、前記貫通結晶粒３１３は、前記光活性結晶材料層１０３を貫通する結晶粒（ｃｒｙｓｔａｌ）であり、前記貫通結晶粒３１３の数が前記光活性結晶材料層１０３の前記第１の領域における結晶粒総数に占める比率ｐ≧８０％であり、任意選択的に、ｐ≧９０％であり、任意選択的に、ｐ≧９５％であり、任意選択的にｐ≧９９％であり、任意選択的にｐ＝１００％であり、且つ
前記第１の領域において、前記光活性結晶材料層１０３は、バックライト側１１３（ｂａｃｋｌｉｇｈｔ ｓｉｄｅ）とバックライト結晶粒（３１、３２、３３）（ｂａｃｋｌｉｇｈｔ ｃｒｙｓｔａｌ）とを含み、前記バックライト結晶粒（３１、３２、３３）は、少なくとも一つの面が前記バックライト側１１３に露出する結晶粒であり、前記バックライト結晶粒（３１、３２、３３）の前記バックライト側１１３に露出する面は、バックライト結晶面（ｂａｃｋｌｉｇｈｔ ｃｒｙｓｔａｌ ｆａｃｅ）であり、
ここで、前記バックライト側１１３は、平均平坦係数Ｒａｖｇ（Ａｖｅｒａｇｅ Ｆｌａｔｎｅｓｓ Ｉｎｄｅｘ）を有し、Ｒａｖｇ≦７５であり、任意選択的に１０≦Ｒａｖｇ≦７０であり、任意選択的にＲａｖｇの値は、１～１０、１０～２０、２０～３０、３０～４０、４０～５０、５０～６０又は６０～７０であり、
ここで、前記バックライト側１１３のＲａｖｇは、以下の式によって算出され、
ここで、Ｒｉは、前記第１の領域内のｉ番目のバックライト結晶粒（３１、３２、３３）の平坦係数であり、Ｒｉは、以下の式によって算出され、
Ｒｉ＝ｄｉ／ｈｉ
ここで、ｄｉは、前記第１の領域内のｉ番目のバックライト結晶粒（３１、３２、３３）のバックライト結晶面の幅であり、
ここで、ｈｉは、前記第１の領域内のｉ番目のバックライト結晶粒（３１、３２、３３）のバックライト結晶面の突起高さであり、
ここで、ｎは、前記第１の領域内のすべてのバックライト結晶粒（３１、３２、３３）の数である。
前記第１の領域において、前記光活性結晶材料層１０３は、貫通結晶粒３１３（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ ｃｒｙｓｔａｌ）を含み、前記貫通結晶粒３１３は、前記光活性結晶材料層１０３を貫通する結晶粒（ｃｒｙｓｔａｌ）であり、前記貫通結晶粒３１３の数が前記光活性結晶材料層１０３の前記第１の領域における結晶粒総数に占める比率ｐ≧８０％であり、任意選択的に、ｐ≧９０％であり、任意選択的に、ｐ≧９５％であり、任意選択的にｐ≧９９％であり、任意選択的にｐ＝１００％であり、且つ
前記第１の領域において、前記光活性結晶材料層１０３は、バックライト側１１３（ｂａｃｋｌｉｇｈｔ ｓｉｄｅ）とバックライト結晶粒（３１、３２、３３）（ｂａｃｋｌｉｇｈｔ ｃｒｙｓｔａｌ）とを含み、前記バックライト結晶粒（３１、３２、３３）は、少なくとも一つの面が前記バックライト側１１３に露出する結晶粒であり、前記バックライト結晶粒（３１、３２、３３）の前記バックライト側１１３に露出する面は、バックライト結晶面（ｂａｃｋｌｉｇｈｔ ｃｒｙｓｔａｌ ｆａｃｅ）であり、
ここで、前記バックライト側１１３は、平均平坦係数Ｒａｖｇ（Ａｖｅｒａｇｅ Ｆｌａｔｎｅｓｓ Ｉｎｄｅｘ）を有し、Ｒａｖｇ≦７５であり、任意選択的に１０≦Ｒａｖｇ≦７０であり、任意選択的にＲａｖｇの値は、１～１０、１０～２０、２０～３０、３０～４０、４０～５０、５０～６０又は６０～７０であり、
ここで、前記バックライト側１１３のＲａｖｇは、以下の式によって算出され、
【数2】
Ｒｉ＝ｄｉ／ｈｉ
ここで、ｄｉは、前記第１の領域内のｉ番目のバックライト結晶粒（３１、３２、３３）のバックライト結晶面の幅であり、
ここで、ｈｉは、前記第１の領域内のｉ番目のバックライト結晶粒（３１、３２、３３）のバックライト結晶面の突起高さであり、
ここで、ｎは、前記第１の領域内のすべてのバックライト結晶粒（３１、３２、３３）の数である。
【0057】
上記方案において、発明者は、光活性結晶材料層の結晶粒の形状と配置を最適化することによって、太陽光発電デバイスのエネルギー変換効率を顕著に改善できることを意外に見出した。具体的に、発明者は、光活性化結晶材料層における貫通結晶粒３１３の数が前記光活性結晶材料層１０３の前記第１の領域における結晶粒総数に占める比率ｐ≧８０％であるとともに、光活性結晶材料層のバックライト側の少なくとも一部の領域のバックライト結晶粒（３１、３２、３３）の平均平坦係数Ｒａｖｇ≦７５である時、太陽光発電デバイスが顕著に向上した電力変換効率（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ、ＰＣＥ）を示すことを見出した。
【0058】
図２を参照すると、いくつかの実施形態では、平均平坦係数Ｒａｖｇの測定と計算方案について、図２において詳細に記述されている。図２は、結晶材料層１０３を示しており、光活性結晶材料層１０３は、バックライト側１１３とバックライト結晶粒（３１、３２、３３）とを含み、前記バックライト結晶粒（３１、３２、３３）は、前記バックライト側１１３に露出する結晶粒であり、前記バックライト結晶粒（３１、３２、３３）は、前記バックライト側に露出するバックライト結晶面を有し、
ここで、前記バックライト側１１３のＲａｖｇは、以下の式によって算出され、
ここで、Ｒｉは、前記第１の領域内のｉ番目のバックライト結晶粒（３１、３２、３３）の平坦係数であり、Ｒｉは、以下の式によって算出され、
Ｒｉ＝ｄｉ／ｈｉ
ここで、ｄｉは、前記第１の領域内のｉ番目のバックライト結晶粒（３１、３２、３３）のバックライト結晶面の幅（ｄ１、ｄ２、ｄ３）であり、
ここで、ｈｉは、前記第１の領域内のｉ番目のバックライト結晶粒（３１、３２、３３）のバックライト結晶面の突起高さ（ｈ１、ｈ２、ｈ３）であり、
ここで、ｎは、前記第１の領域内のすべてのバックライト結晶粒（３１、３２、３３）の数であり、
図２に示す光活性結晶層１０３の領域に対して、すべてのバックライト結晶粒（３１、３２、３３）の数ｎ＝３であるため、ｉの値として１～３をトラバースする。
ここで、前記バックライト側１１３のＲａｖｇは、以下の式によって算出され、
【数3】
Ｒｉ＝ｄｉ／ｈｉ
ここで、ｄｉは、前記第１の領域内のｉ番目のバックライト結晶粒（３１、３２、３３）のバックライト結晶面の幅（ｄ１、ｄ２、ｄ３）であり、
ここで、ｈｉは、前記第１の領域内のｉ番目のバックライト結晶粒（３１、３２、３３）のバックライト結晶面の突起高さ（ｈ１、ｈ２、ｈ３）であり、
ここで、ｎは、前記第１の領域内のすべてのバックライト結晶粒（３１、３２、３３）の数であり、
図２に示す光活性結晶層１０３の領域に対して、すべてのバックライト結晶粒（３１、３２、３３）の数ｎ＝３であるため、ｉの値として１～３をトラバースする。
【0059】
いくつかの実施案では、ｎの値は、３以上であり、例えば５以上、例えば１０以上、例えば５０以上、例えば１００以上、例えば５００以上、例えば１０００以上である。
【0060】
【0061】
図３の（ａ）を参照すると、第１の光活性結晶材料層の概略図が示されている。図に示すように、該第１の光活性結晶材料層の貫通結晶粒３１３の数が前記光活性結晶材料層１０３の図示領域内における結晶粒総数に占める比率ｐ＝１００％である。入射光１５１は、第１の光活性結晶材料層の受光面１１２に入射し、第１の光活性結晶材料層の結晶粒が貫通結晶粒３１３であるため、入射光１５１は、ほとんど遮られることなくバックライト面１１３に到達可能であり、これによって第１の光活性結晶材料層は、十分に入射光１５１の照射を受けることができる。
【0062】
図３の（ｂ）を参照すると、比較光活性結晶材料層の概略図が示されている。図に示すように、該比較光活性結晶材料層の結晶粒は、すべて非貫通結晶粒３２３であり、貫通結晶粒の数が前記光活性結晶材料層１０３の図示領域内における結晶粒総数に占める比率ｐ＝０％である。入射光１５１は、比較光活性結晶材料層の受光面１１２に入射し、比較光活性結晶材料層３１３の結晶粒は、いずれも非貫通結晶粒３２３である。そのため、入射光１５１がバックライト面１１３に到達する前に結晶粒界３２５によって反射又は屈折され、これにより比較光活性結晶材料層は、入射光１５１の放射エネルギーを十分に吸収できなくなる。
【0063】
平坦係数は、結晶粒の表面の平坦度の係数である。平坦係数が高いほど、結晶粒のバックライト面がほぼ平面に近いことを示し、平坦係数が低いほど、結晶粒のバックライト面突出の程度が高いことを示す。
【0064】
図３の（ａ）を参照すると、第１の光活性結晶材料層のバックライト結晶粒（３１、３２、３３）の平坦係数が低く（≦７５）、即ちバックライト結晶粒（３１、３２、３３）の幅と突起高さとの比の（ｄ／ｈ）の値が低く、バックライト結晶粒（３１、３２、３３）は、突出する表面を有し、これによって比較光活性結晶材料層のバックライト側１１３は、大部分の反射光１５２を第１の光活性結晶材料層の層外へ反射するのではなく、層内に集束することができる。これにより第１の光活性結晶材料層は、光エネルギーを十分に利用可能になる。
【0065】
また図３の（ｂ）を参照すると、図３の（ｂ）には、比較光活性結晶材料層の概略図が示されており、図に示すように、該比較光活性結晶材料層のバックライト結晶粒（３１、３２、３３）の平坦係数が高く（＞１０００）、即ちバックライト結晶粒（３１、３２、３３）は、平坦なバックライト結晶面を有する。該平坦なバックライト表面は、大部分の反射光１５２を層外へ反射し、それによって比較光活性結晶材料層３１２は、光エネルギーを十分に利用することができない。
【0066】
いくつかの実施形態では、第１の領域とは、光活性結晶層１０３の層表面方向に沿う一部又は全部の領域を指す。
【0067】
いくつかの実施形態では、第１の領域の少なくとも一つの方向での寸法は、３μｍ以上であり、例えば１０μｍ以上、例えば１００μｍ以上、例えば１ｍｍ以上、例えば１ｃｍ以上、例えば１０ｃｍ以上である。任意選択的に、第１の領域の少なくとも二つの互いに垂直な方向での寸法は、３×３μｍ以上であり、例えば１０×１０μｍ以上、例えば１００×１００μｍ以上、例えば１×１ｍｍ以上、例えば１×１ｃｍ以上、例えば１０×１０ｃｍ以上、例えば１ｍ×１ｍ以上である。
【0068】
いくつかの実施形態では、光活性結晶層の第１の領域内の結晶粒総数は、９個（３×３個）以上であり、例えば１６個（４×４個）以上、例えば２５個（５×５個）以上、例えば６４個（８×８個）以上、例えば１００個（１０×１０個）以上、例えば１０００個以上である。
【0069】
いくつかの実施案では、第１の領域の面積は、光活性結晶層側の面積の１０％以上に相当し、例えば５０％以上、例えば７０％以上、例えば９０％以上、例えば１００％に相当する。
【0070】
いくつかの実施形態では、光活性結晶層１０３は、複数の結晶粒を含む。前記光活性結晶材料層１０３を貫通する結晶粒は、貫通結晶粒３１３である。少なくとも一つの面が前記バックライト側１１３に露出する結晶粒は、バックライト結晶粒（３１、３２、３３）である。理解すべきこととして、ある結晶粒は、貫通結晶粒３１３に属するとともにバックライト結晶粒（３１、３２、３３）に属してもよい。また、ある結晶粒は、貫通結晶粒３１３に属せずにバックライト結晶粒（３１、３２、３３）にのみ属してもよい。
【0071】
いくつかの実施形態では、用語「結晶」とは、結晶化合物を意味し、それは、延在する３Ｄ結晶構造を持つ化合物である。結晶化合物は、一般的に結晶の形式として存在し、又は、多結晶化合物の場合、微結晶（即ち１μｍ以下の粒径を有する複数の結晶）の形式として存在する。結晶同士は、層を形成することが多い。結晶材料の結晶は、任意のサイズであってもよい。結晶が一次元又は多次元で１ｎｍ～１０００ｎｍ範囲内の寸法を有する時、ナノ結晶と呼ばれてもよい。
【0072】
いくつかの実施形態では、用語「層」とは、基本的に層状である任意の構造を指す（例えば基本的に二つの垂直な方向に延伸するが、第３の垂直方向での延伸が制限される）。層は、該層の延在する範囲内で変化する厚さを有してもよい。一般的には、層が有する厚さは、ほぼ一定である。本明細書で使用される層の「厚さ」は、層の平均厚さを指す。層の厚さは、容易に測定することができ、例えば顕微鏡法、例えばフィルム横断面の電子顕微鏡測定法を使用し、又は表面輪郭測定法、例えばスタイラス輪郭測定機を使用する。
【0073】
いくつかの実施形態では、用語「受光面」とは、太陽光発電デバイスの作動時に光源に対向する面を指し、用語「バックライト面」とは、太陽光発電デバイスの作動時に光源に背を向ける面を指す。
【0074】
いくつかの実施形態では、本出願で使用される用語「結晶粒」とは、「単結晶の結晶粒」を指す。例えば、一つの結晶粒とは、一つの単結晶の結晶粒を指し、結晶粒の数は、単結晶の結晶粒の数を指す。用語「単結晶の結晶粒」（ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｙｓｔａｌ）は、ＡＳＴＭ Ｆ１２４１に記載のように、「大角度の境界又は双晶境界を含まない結晶材料の単結晶」（ａ ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｙｓｔａｌ ｂｏｄｙ ｏｆ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｔｈａｔ ｃｏｎｔａｉｎｓ ｎｏ ｌａｒｇｅ－ａｎｇｌｅ ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ ｏｒ ｔｗｉｎ ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ）と定義されてもよい。
【0075】
いくつかの実施案では、用語「貫通」とは、光活性結晶層の一方側から他方側へ、例えば受光側からバックライト側へということを意味する。
【0076】
いくつかの実施案では、バックライト結晶面の突起高さは、光活性結晶材料層の横截面の顕微鏡写真を観察し測定することによって取得される。上記横截面の顕微鏡写真において、バックライト面の基準平面に対してバックライト結晶面の輪郭が突出する高さは、バックライト結晶面の突起高さと定義され、バックライト面の基準平面に対してバックライト結晶面の輪郭が突出する幅は、バックライト結晶面の幅と定義される。バックライト面の基準平面とは、ほぼ各バックライト結晶面の最低点を貫通する連続的でほぼ平らな表面を指す。
【0077】
いくつかの実施形態では、前記光活性結晶材料は、Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料を含み、前記Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料は、以下の一般式を有し、
［Ａ］ａ［Ｍ］ｂ［Ｘ］ｃ
［Ｍ］は、一種又は複数種の第１のカチオンを含み、前記第１のカチオンは、金属イオン、メタロイドイオン、又はその組み合わせを含み、
［Ａ］は、一種又は複数種の第２のカチオンを含み、
［Ｘ］は、一種又は複数種のハロゲンアニオンを含み、
ａは、１～６であり、任意選択的に、ａは、１、２、３、４、５又は６であり、
ｂは、１～６であり、任意選択的に、ｂは、１、２、３、４、５又は６であり、
ｃは、１～１８であり、任意選択的に、ｃは、３、６、９、又は１８である。上記方案に基づき、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
［Ａ］ａ［Ｍ］ｂ［Ｘ］ｃ
［Ｍ］は、一種又は複数種の第１のカチオンを含み、前記第１のカチオンは、金属イオン、メタロイドイオン、又はその組み合わせを含み、
［Ａ］は、一種又は複数種の第２のカチオンを含み、
［Ｘ］は、一種又は複数種のハロゲンアニオンを含み、
ａは、１～６であり、任意選択的に、ａは、１、２、３、４、５又は６であり、
ｂは、１～６であり、任意選択的に、ｂは、１、２、３、４、５又は６であり、
ｃは、１～１８であり、任意選択的に、ｃは、３、６、９、又は１８である。上記方案に基づき、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
【0078】
いくつかの実施形態では、前記一種又は複数種の第１のカチオンは、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋、Ｃｄ２＋、Ｃｕ２＋、Ｎｉ２＋、Ｍｎ２＋、Ｆｅ２＋、Ｃｏ２＋、Ｐｄ２＋、Ｇｅ２＋、Ｓｎ２＋、Ｐｂ２＋、Ｙｂ２＋、Ｅｕ２＋、Ｂｉ３＋、Ｓｂ３＋、Ｐｄ４＋、Ｗ４＋、Ｒｅ４＋、Ｏｓ４＋、Ｉｒ４＋、Ｐｔ４＋、Ｓｎ４＋、Ｐｂ４＋、Ｇｅ４＋又はＴｅ４＋から選択される。上記方案に基づき、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
【0079】
いくつかの実施形態では、前記一種又は複数種の第１のカチオンは、Ｃｕ２＋、Ｐｂ２＋、Ｇｅ２＋又はＳｎ２＋から選択される。上記方案に基づき、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
【0080】
いくつかの実施形態では、前記一種又は複数種の第２のカチオンは、Ｃｓ＋、（ＮＲ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４）＋、（Ｒ１Ｒ２Ｎ＝ＣＲ３Ｒ４）＋、（Ｒ１Ｒ２Ｎ－Ｃ（Ｒ５）＝ＮＲ３Ｒ４）＋又は（Ｒ１Ｒ２Ｎ－Ｃ（ＮＲ５Ｒ６）＝Ｒ３Ｒ４）＋から選択され、ここで、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５とＲ６は、それぞれ独立してＨ、置換されたか又は置換されていないＣ１－２０アルキル基、又は置換されたか又は置換されていないアリール基から選択される。上記方案に基づき、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
【0081】
いくつかの実施形態では、前記一種又は複数種の第２のカチオンは、Ｃｓ＋、（ＣＨ３ＮＨ３）＋、（Ｈ２Ｎ－Ｃ（Ｈ）＝ＮＨ２）＋から選択される。上記方案に基づき、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
【0082】
いくつかの実施形態では、前記ハロゲンアニオンは、Ｃｌ－、Ｂｒ－又はＩ－から選択される。上記方案に基づき、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
【0083】
いくつかの実施形態では、前記Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料は、ＦＡＰｂＩ３、ＦＡＰｂＢｒ３、ＦＡＰｂＣｌ３、ＦＡＰｂＦ３、ＦＡＰｂＢｒｘＩ３－ｘ、ＦＡＰｂＢｒｘＣｌ３－ｘ、ＦＡＰｂＩｘＢｒ３－ｘ、ＦＡＰｂＩｘＣｌ３－ｘ、ＦＡＰｂＣｌｘＢｒ３－ｘ、ＦＡＰｂＩ３－ｘＣｌｘ、ＣｓＰｂＩ３、ＣｓＰｂＢｒ３、ＣｓＰｂＣｌ３、ＣｓＰｂＦ３、ＣｓＰｂＢｒｘＩ３－ｘ、ＣｓＰｂＢｒｘＣｌ３－ｘ、ＣｓＰｂＩｘＢｒ３－ｘ、ＣｓＰｂＩｘＣｌ３－ｘ、ＣｓＰｂＣｌｘＢｒ３－ｘ、ＣｓＰｂＩ３－ｘＣｌｘ、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＩ３、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＢｒ３、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＣｌ３、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＦ３、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＢｒｘＩ３－ｘ、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＢｒｘＣｌ３－ｘ、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＩｘＢｒ３－ｘ、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＩｘＣｌ３－ｘ、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＣｌｘＢｒ３－ｘ、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＩ３－ｘＣｌｘ、又はその組み合わせを含み、
ここで、ｘ＝０～３であり、ｙ＝０．０１～０．２５である。上記方案に基づき、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
ここで、ｘ＝０～３であり、ｙ＝０．０１～０．２５である。上記方案に基づき、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
【0084】
いくつかの実施形態では、前記Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料は、ＦＡＰｂＩ３、ＣｓＰｂＩ３、ＦＡ１－ｙＣｓｙＰｂＩ３、又はその組み合わせを含み、ここで、ｙ＝０．０１～０．２５である。上記方案に基づき、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
【0085】
いくつかの実施形態では、Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料は、ペロブスカイト材料である。任意選択的に、Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料は、金属ハロゲン化物ペロブスカイトである。用語「金属ハロゲン化物ペロブスカイト」とは、式に少なくとも一種の金属カチオンと少なくとも一種のハロゲンアニオンが含まれるペロブスカイトを指す。任意選択的に、Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料は、混合ハロゲン化物ペロブスカイトである。用語「混合ハロゲン化物ペロブスカイト」とは、少なくとも二つのタイプのハロゲンアニオンを含むペロブスカイト又は混合ペロブスカイトを指す。任意選択的に、Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料は、混合カチオンペロブスカイトである。用語「混合カチオンペロブスカイト」とは、少なくとも二つのタイプのＡカチオンを含む混合ペロブスカイトであるペロブスカイトを指す。上記方案に基づき、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
【0086】
いくつかの実施形態では、用語「ペロブスカイト」とは、ＣａＴｉＯ３の三次元結晶構造に関連する三次元結晶構造を有する材料を指し、又はＣａＴｉＯ３の構造に関連する構造を有する層材料を含む。ＣａＴｉＯ３の三次元結晶構造に関連する構造を有する材料は、「３Ｄペロブスカイト構造」を有するペロブスカイトと呼ばれてもよく、又は「３Ｄペロブスカイト」と呼ばれる。ＣａＴｉＯ３の構造は、式ＡＭＸ３で表すことができ、ここで、ＡとＭは、大きさが異なるカチオンであり、且つＸは、アニオンである。単位格子において、カチオンＡは、（０，０，０）の位置にあり、カチオンＭは、（１／２，１／２，１／２）の位置にあり、そしてアニオンＸは、（１／２，１／２，０）の位置にある。カチオンＡは、一般的にはカチオンＭよりも大きい。当業者であれば理解できるように、Ａ、ＭとＸが変化する時、異なるイオン寸法により、ペロブスカイト材料の構造は、ＣａＴｉＯ３が持つ構造から歪みが発生して対称性の低い歪み構造に変形する可能性がある。ペロブスカイト材料層を含む材料は、公知である。例えば、Ｋ２ＮｉＦ４－型構造を採用する材料の構造は、ペロブスカイト材料層を含む。これは、当分野において「２Ｄ層状ペロブスカイト」と呼ばれ、その構造上では上記３Ｄペロブスカイトとは異なる。２Ｄ層状ペロブスカイトは、式［Ａ］２［Ｍ］［Ｘ］４で表すことができ、ここで、［Ａ］は、少なくとも一種のカチオンであり、［Ｍ］は、カチオン［Ａ］の大きさと異なる少なくとも一種のカチオンであり、そして［Ｘ］は、少なくとも一種のアニオンである。
【0087】
いくつかの実施形態では、前記光活性結晶材料層の厚さは、１００ｎｍ以上であり、任意選択的に１００～１０００ｎｍであり、任意選択的に３００～７００ｎｍである。上記方案に基づき、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
【0088】
いくつかの実施形態では、太陽光発電デバイスは、第１の電荷輸送層１０４と第２の電荷輸送層１０２とをさらに含み、前記光活性結晶材料層１０３は、前記第１の電荷輸送層１０４と第２の電荷輸送層１０２との間に位置し、
前記第１の電荷輸送層１０４と第２の電荷輸送層１０２は、それぞれ電子輸送層と正孔輸送層であり、又は
前記第１の電荷輸送層１０４と第２の電荷輸送層１０２は、それぞれ正孔輸送層と電子輸送層である。上記方案に基づき、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
前記第１の電荷輸送層１０４と第２の電荷輸送層１０２は、それぞれ電子輸送層と正孔輸送層であり、又は
前記第１の電荷輸送層１０４と第２の電荷輸送層１０２は、それぞれ正孔輸送層と電子輸送層である。上記方案に基づき、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
【0089】
いくつかの実施形態では、太陽光発電デバイスは、第１の電極１０５と第２の電極１０１とをさらに含み、前記電子輸送層、正孔輸送層と光活性結晶材料層は、前記第１の電極１０５と第２の電極１０１との間に位置し、
任意選択的に、前記第１の電極１０５は、透明導電性酸化物を含み、
任意選択的に、前記第２の電極１０１は、金属を含む。上記方案に基づき、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
任意選択的に、前記第１の電極１０５は、透明導電性酸化物を含み、
任意選択的に、前記第２の電極１０１は、金属を含む。上記方案に基づき、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
【0090】
いくつかの実施形態では、本出願は、Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料を製造する方法をさらに提供し、前記Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料は、以下の一般式を有し、
［Ａ］ａ［Ｍ］ｂ［Ｘ］ｃ
［Ｍ］は、一種又は複数種の第１のカチオンを含み、前記第１のカチオンは、金属イオン、メタロイドイオン、又はその組み合わせを含み、
［Ａ］は、一種又は複数種の第２のカチオンを含み、
［Ｘ］は、一種又は複数種のハロゲンアニオンを含み、
ａは、１～６であり、例えばａ＝１であり、
ｂは、１～６であり、例えばｂ＝１であり、
ｃは、１～１８であり、例えばｃ＝３である。
［Ａ］ａ［Ｍ］ｂ［Ｘ］ｃ
［Ｍ］は、一種又は複数種の第１のカチオンを含み、前記第１のカチオンは、金属イオン、メタロイドイオン、又はその組み合わせを含み、
［Ａ］は、一種又は複数種の第２のカチオンを含み、
［Ｘ］は、一種又は複数種のハロゲンアニオンを含み、
ａは、１～６であり、例えばａ＝１であり、
ｂは、１～６であり、例えばｂ＝１であり、
ｃは、１～１８であり、例えばｃ＝３である。
【0091】
前記方法は、基体上に前駆体組成物を設置することを含み、前記前駆体組成物は、
（ａ）少なくとも一種の前駆体化合物、
（ｂ）溶媒、
（ｃ）界面活性剤、及び
（ｄ）アミノ化合物（Ｏｒｇａｎｉｃ ｎｉｔｒｏｇｅｎ－ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）という成分を含む。
（ａ）少なくとも一種の前駆体化合物、
（ｂ）溶媒、
（ｃ）界面活性剤、及び
（ｄ）アミノ化合物（Ｏｒｇａｎｉｃ ｎｉｔｒｏｇｅｎ－ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）という成分を含む。
【0092】
上記方案において、発明者は、界面活性剤とアミノ化合物とを連携してＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料の前駆体組成物の製造に用いることで、製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料が高い貫通結晶粒比と低い平坦係数を兼備し、該Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスが改善されたエネルギー変換効率を有することを意外に見出した。
【0093】
いくつかの実施案では、前駆体組成物における少なくとも一種の前駆体化合物の濃度は、０．５ｍｏｌ／Ｌ～２．５ｍｏｌ／Ｌであり、例えば０．５ｍｏｌ／Ｌ～１．５ｍｏｌ／Ｌ、１．５ｍｏｌ／Ｌ～２．５ｍｏｌ／Ｌである。
【0094】
いくつかの実施案では、前駆体組成物における界面活性剤の濃度は、０．０５ｗｔ％～０．５ｗｔ％であり、例えば０．１ｗｔ％～０．２ｗｔ％、０．２ｗｔ％～０．３ｗｔ％、０．３ｗｔ％～０．４ｗｔ％、又は０．４ｗｔ％～０．５ｗｔ％である。
【0095】
いくつかの実施案では、前駆体組成物におけるアミノ化合物の濃度は、１ｗｔ％～１０ｗｔ％であり、例えば２ｗｔ％～４ｗｔ％、４ｗｔ％～６ｗｔ％、６ｗｔ％～８ｗｔ％、又は８ｗｔ％～１０ｗｔ％である。
【0096】
いくつかの実施形態では、用語「界面活性剤」とは、親水性と親油性部分を含む任意の両親媒性化合物（分子又はイオン）を指す。界面活性剤は、一般的には油－水の界面で蓄積することで作用を果たして、親水部分が水相に、親油部分が疎水相に配向するようにし、それによって表面張力を低下させる。適切な界面活性剤は、水不溶性界面活性剤、水分散性界面活性剤及び水溶性界面活性剤を含む。
【0097】
いくつかの実施形態では、前記界面活性剤は、両性界面活性剤を含む。
【0098】
用語「両性界面活性剤」とは、同じ分子に連結されるカチオンとアニオン中心を有する化合物を指す。特に、カチオン部分は、第１級、第２級、第３級又は第４級アンモニウムカチオンに基づく。アニオン部分は、カルボン酸塩、スルホン酸塩及びリン酸塩を含むが、それらに限らない。さらに特に、該「両性界面活性剤」は、Ｃ（Ｏ）Ｏ－、ＳＯ３Ｈ又はＳＯ３－官能基と結合するＮ＋－Ｏ－官能基、第４級Ｎ＋官能基を有する化合物、及びＣ（Ｏ）ＯＨ、Ｃ（Ｏ）Ｏ－、ＳＯ３Ｈ又はＳＯ３－官能基と結合して第３級Ｎ官能基を有する化合物を指す。
【0099】
両性界面活性剤及びその特性の説明については、両性界面活性剤、第２版、Ｅ．Ｇ．Ｌｏｍａｘ編集、１９９６、マーセルデッカー出版社（Ａｍｐｈｏｔｅｒｉｃ Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔｓ，２ｎｄ ｅｄ．，Ｅ．Ｇ．Ｌｏｍａｘ，Ｅｄ．，１９９６，Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ）を参照してもよい。この種類の界面活性剤は、脂肪族アルキルベタイン、脂肪族アルキルアミドベタイン、スルホベタイン、ヒドロキシスルホベタイン、及びイミダゾリン由来のベタインのようなベタインと、脂肪族アルキルアミンオキシド、脂肪族アルキルアミドアミンオキシドのようなアミンオキシドと、両性グリシン塩及び両性プロピオン酸塩と、いわゆる「平衡の」両性ポリカルボキシグリシン塩及び両性ポリカルボキシプロピオン酸塩とを含む。
【0100】
いくつかの実施形態では、前記アミノ化合物は、アミノニトリル系化合物、アミノ酸系化合物、ヒドラジン系化合物、尿素系化合物（例えば尿素、尿素ホルムアルデヒド、ビウレット、トリウレット）、グアニジン系化合物、又はその塩又は水和物を含む。
【0101】
いくつかの実施形態では、用語「アミノ系化合物」（ａｍｉｎｏ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）とは、少なくとも一つの第１級、第２級、第３級又は第４級アンモニウム基を含有する任意の化合物を指す。
【0102】
いくつかの実施形態では、アミノ系化合物は、Ｃ１－Ｃ２０化合物であり、例えばＣ１－Ｃ１５化合物、例えばＣ１－Ｃ１０化合物、例えばＣ１－Ｃ５化合物、Ｃ１５－Ｃ２０化合物である。
【0103】
いくつかの実施形態では、用語「アミノニトリル系化合物」とは、少なくとも一つの「アミノ－メチル－シアノ」を含有する化合物を指す。任意選択的に「アミノニトリル系化合物」は、アミノニトリル（ＡＡＮ）、イミノジアセトニトリル（ＩＤＡＮ）、又はエチレンジアミンジアセトニトリル（ＥＤＮ）を含む。
【0104】
いくつかの実施形態では、用語「アミノ酸」とは、少なくとも一つのアミノ基と少なくとも一つのカルボキシ基を有する分子を指す。
【0105】
いくつかの実施形態では、用語「スルファミン酸系化合物」とは、少なくとも一つのアミノ基と少なくとも一つのスルホ基を含有する分子を指す。
【0106】
いくつかの実施形態では、用語「ヒドラジン系化合物」は、ヒドラジンと置換されたヒドラジンを含む。
【0107】
いくつかの実施案では、置換とは、置換される化合物のＨ原子が、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、シクロアルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基及びヘテロ環基のうちの一つ又は複数の基によって置換されることを意味する。
【0108】
いくつかの実施形態では、用語「尿素系化合物」とは、－ＮＲ１Ｒ２－Ｃ（＝Ｓ）－ＮＲ３Ｒ４－基を有する化合物を指し、各Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３とＲ４は、独立してＨ、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、シクロアルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基及びヘテロ環基から選択される。任意選択的に尿素系化合物は、ウレア（尿素）、チオ尿素、尿素ホルムアルデヒド、ビウレット、トリウレット及びそれらの置換体を含む。
【0109】
いくつかの実施形態では、前記界面活性剤は、ドデシルアミノプロピオン酸塩、ドデシルエトキシスルホベタイン、ドデシルジメチルヒドロキシプロピルスルホベタイン、双性イオンポリアクリルアミド、オクタデシルジヒドロキシエチルアミンオキシド、テトラデシルジヒドロキシエチルアミンオキシド、ラウラミドプロピルアミンオキシド、ドデシルベタイン、Ｌ－α－ホスファチジルコリン、３－（Ｎ，Ｎ－ジメチルテトラデシルアンモニウム）プロパンスルホン酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、又はその組み合わせを含む。上記方案に基づき、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
【0110】
いくつかの実施形態では、前記界面活性剤は、ドデシルベタイン、３－（Ｎ，Ｎ－ジメチルテトラデシルアンモニウム）プロパンスルホン酸塩、ラウラミドプロピルアミンオキシド、Ｌ－α－ホスファチジルコリン、又はその組み合わせを含む。上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
【0111】
いくつかの実施形態では、前記アミノ系化合物は、尿素ホルムアルデヒド（Ｃ３Ｈ８Ｎ２Ｏ３）、イソブチルアルデヒド縮合尿素（Ｃ６Ｈ１４Ｎ４Ｏ２）、ヒドラジン（Ｈ４Ｎ２）、グアニジン（ＣＨ３Ｎ３Ｏ）、ニトリルアミン（ＣＨ２Ｎ２）、スルファミン酸（Ｈ３ＮＯ３Ｓ）、又はその組み合わせを含む。上記方案に基づき、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
【0112】
いくつかの実施形態では、前記アミノ系化合物は、グアニジン、スルファミン酸、尿素、又はその組み合わせを含む。上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
【0113】
いくつかの実施形態では、前記前駆体組成物は、第１の溶媒と第２の溶媒とを含み、前記第１の溶媒の沸点は、４０℃～１６５℃（例えば４０℃～６０℃、６０℃～８０℃、８０℃～１００℃、１００℃～１２０℃、１２０℃～１４０℃、又は１４０℃～１６０℃）であり、前記第２の溶媒の沸点は、１７０℃～２５０℃（例えば１７０℃～１９０℃、１９０℃～２１０℃、２１０℃～２３０℃、又は２３０℃～２５０℃）である。該方案において、特定の沸点の第１の溶媒と特定の沸点の第２の溶媒とを組み合わせて使用することで、Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料の成膜のカバレッジと結晶品質を効果的に改善することができる。
【0114】
いくつかの実施形態では、前記第１の溶媒は、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、２－メトキシエタノール、アセトニトリル（ＡＣＮ）のうちの一種又は複数種から選択される。上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
【0115】
いくつかの実施形態では、前記第２の溶媒は、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジフェニルスルホキシド（ＤＰＳＯ）のうちの一種又は複数種から選択される。上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
【0116】
いくつかの実施形態では、前記第１の溶媒と第２の溶媒との体積比は、（４～１０）：１である。特定の沸点の第１の溶媒と特定の沸点の第２の溶媒とを上記特定の比率で組み合わせて使用することで、Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料の成膜のカバレッジと結晶品質を効果的に改善することができる。
【0117】
いくつかの実施形態では、前記前駆体組成物は、
第１のカチオンを含有する第１の前駆体化合物と、
第２のカチオンを含有する第２の前駆体化合物とを含む。上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
第１のカチオンを含有する第１の前駆体化合物と、
第２のカチオンを含有する第２の前駆体化合物とを含む。上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
【0118】
いくつかの実施形態では、前記第１の前駆体化合物は、ハロゲンアニオンを含有する。上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
【0119】
いくつかの実施形態では、前記第２の前駆体化合物は、ハロゲンアニオンを含有する。上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
【0120】
いくつかの実施形態では、前記第１の前駆体化合物は、ヨウ化鉛（ＰｂＩ２）、臭化鉛（ＰｂＢｒ２）、又はその組み合わせを含む。上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
【0121】
いくつかの実施形態では、前記第２の前駆体化合物は、ホルムアミジンヨウ化水素酸塩（ＦＡＩ）、ホルムアミジン臭化水素酸塩（ＦＡＢｒ）、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）、臭化セシウム（ＣｓＢｒ）、又はその組み合わせを含む。上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
【0122】
いくつかの実施形態では、Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料を製造する方法は、基体の表面に設置される前駆体組成物に対して硬化処理を実施するステップをさらに含み、
任意選択的に、前記硬化処理は、真空処理、エアナイフ処理（ａｉｒ ｂｌａｄｉｎｇ）、赤外光処理又はその組み合わせを含む。上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
任意選択的に、前記硬化処理は、真空処理、エアナイフ処理（ａｉｒ ｂｌａｄｉｎｇ）、赤外光処理又はその組み合わせを含む。上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
【0123】
いくつかの実施形態では、Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料を製造する方法は、硬化処理された生成物に対してアニーリング処理を行うことをさらに含む。上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
【0124】
いくつかの実施案では、前記アニーリング処理の温度は、１００℃～１７０℃（例えば１００℃～１２０℃、１２０℃～１４０℃、１４０℃～１６０℃、又は１６０℃～１７０℃）である。上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
【0125】
いくつかの実施案では、前記アニーリング処理の時間は、５ｍｉｎ～６０ｍｉｎ（例えば５ｍｉｎ～１５ｍｉｎ、１５ｍｉｎ～２５ｍｉｎ、２５ｍｉｎ～３５ｍｉｎ、３５ｍｉｎ～４５ｍｉｎ、又は４５ｍｉｎ～５５ｍｉｎ）である。上記方案に基づいて製造されたＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を太陽光発電デバイスに用いると、太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
【0126】
いくつかの実施形態では、本出願は、太陽光発電デバイスを製造する方法をさらに提供し、前記太陽光発電デバイスは、第１の電極１０５と、第２の電極１０１と、前記第１の電極１０５と第２の電極１０１との間に位置する第１の電荷輸送層１０４及び第２の電荷輸送層１０２と、前記第１の電荷輸送層１０４と第２の電荷輸送層１０２との間に位置するＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料層とを含み、
前記方法は、
表面に第１の電荷輸送層１０４が設置されている第１の電極１０５を提供することと、
上記いずれか一項に記載のＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料の製造方法に従って、前記第１の電荷輸送層１０４の表面に前記Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料層を形成することと、
前記Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料層上に第２の電荷輸送層１０２を形成することと、
前記第２の電荷輸送層１０２上に第２の電極１０１を形成することとを含み、
ここで、前記第１の電荷輸送層１０４と第２の電荷輸送層１０２は、それぞれ電子輸送層と正孔輸送層であり、又は
前記第１の電荷輸送層１０４と第２の電荷輸送層１０２は、それぞれ正孔輸送層と電子輸送層である。上記方案に基づいて製造された太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
前記方法は、
表面に第１の電荷輸送層１０４が設置されている第１の電極１０５を提供することと、
上記いずれか一項に記載のＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料の製造方法に従って、前記第１の電荷輸送層１０４の表面に前記Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料層を形成することと、
前記Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料層上に第２の電荷輸送層１０２を形成することと、
前記第２の電荷輸送層１０２上に第２の電極１０１を形成することとを含み、
ここで、前記第１の電荷輸送層１０４と第２の電荷輸送層１０２は、それぞれ電子輸送層と正孔輸送層であり、又は
前記第１の電荷輸送層１０４と第２の電荷輸送層１０２は、それぞれ正孔輸送層と電子輸送層である。上記方案に基づいて製造された太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
【0127】
いくつかの実施形態では、太陽光発電デバイスは、以下の順で、
・第１の電極（例えば透明導電性酸化物を含む）層と、
・第１の電荷輸送材料層（例えば正孔輸送材料層）と、
・光活性結晶材料層と、
・第２の電荷輸送材料層（例えば電子輸送材料層）と、
・第２の電極（例えば単体金属を含む）層とを含んでもよい。上記方案に基づいて製造された太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
・第１の電極（例えば透明導電性酸化物を含む）層と、
・第１の電荷輸送材料層（例えば正孔輸送材料層）と、
・光活性結晶材料層と、
・第２の電荷輸送材料層（例えば電子輸送材料層）と、
・第２の電極（例えば単体金属を含む）層とを含んでもよい。上記方案に基づいて製造された太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
【0128】
いくつかの実施形態では、太陽光発電デバイスは、以下の順で、
・第１の電極（例えば透明導電性酸化物を含む）層と、
・第１の電荷輸送材料層（例えば電子輸送材料層）と、
・光活性結晶材料層と、
・第２の電荷輸送材料層（例えば正孔輸送材料層）と、
・第２の電極（例えば単体金属を含む）層とを含んでもよい。上記方案に基づいて製造された太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
・第１の電極（例えば透明導電性酸化物を含む）層と、
・第１の電荷輸送材料層（例えば電子輸送材料層）と、
・光活性結晶材料層と、
・第２の電荷輸送材料層（例えば正孔輸送材料層）と、
・第２の電極（例えば単体金属を含む）層とを含んでもよい。上記方案に基づいて製造された太陽光発電デバイスは、改善されたエネルギー変換効率を有する。
【0129】
［光活性結晶材料層］
いくつかの実施形態では、「光活性結晶材料」とは、光を吸収して自由キャリア（例えば電子と正孔）を生成できる材料を指す。
いくつかの実施形態では、「光活性結晶材料」とは、光を吸収して自由キャリア（例えば電子と正孔）を生成できる材料を指す。
【0130】
いくつかの実施形態では、光活性結晶材料は、一般的に光スペクトルの可視光領域の光子、例えば可視光スペクトルの青色光領域における光子を吸収及び／又は放射することができる。そのため、光活性結晶材料は、光放射材料（即ち発光できる材料）又は光吸収材料（即ち光を吸収できる材料）と記述されてもよい。例えば、光活性結晶材料は、例えば波長が４５０～７００ｎｍ、例えば４５０～６５０ｎｍにある少なくとも一種の光子を放射及び／又は吸収することができる。
【0131】
いくつかの実施形態では、光活性結晶材料は、５ｗｔ％以上のＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を含んでもよい。例えば、光活性結晶材料は、８０ｗｔ％以上のＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料、例えば９５ｗｔ％以上のＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料、例えば９９ｗｔ％以上のＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を含む。光活性結晶材料は、Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料から構成されてもよく、又は基本的にＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料から構成されてもよい。
【0132】
いくつかの実施形態では、光活性結晶材料は、例えば固体である。
【0133】
いくつかの実施形態では、光活性結晶材料層は、Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料のフィルムを含む。一般的に、Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料が多結晶であるため、それに応じて光活性結晶材料は、多結晶のＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を含む。
【0134】
いくつかの実施形態では、光活性結晶材料層は、複数の層を含んでもよい。各層は、部分的又は全体的にＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料を含んでもよい。
【0135】
いくつかの実施形態では、Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料は、光活性結晶材料層全体において均一又は不均一に分布してもよい。例えば、光活性結晶材料は、層を含んでもよく、前記層は、基本的にＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料から構成されるか、又はＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料のみから構成される層である。代替的に又は追加的に、光活性結晶材料は、基板上にＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料がある前記基板（例えば粉末の形態で又はフィルムの形態で）を含んでもよい。
【0136】
［電子輸送層］
いくつかの実施形態では、電子輸送層は、電子輸送材料（ｎ型半導体材料とも呼ばれる）を含有する層である。電子輸送材料は、単一種類の電子輸送化合物又は単体材料、又は二種類以上の電子輸送化合物又は単体材料の混合物であってもよい。電子輸送化合物又は単体材料は、ドープされていなくてもよく、又は一種又は複数種のドーピング元素がドープされていてもよい。
いくつかの実施形態では、電子輸送層は、電子輸送材料（ｎ型半導体材料とも呼ばれる）を含有する層である。電子輸送材料は、単一種類の電子輸送化合物又は単体材料、又は二種類以上の電子輸送化合物又は単体材料の混合物であってもよい。電子輸送化合物又は単体材料は、ドープされていなくてもよく、又は一種又は複数種のドーピング元素がドープされていてもよい。
【0137】
電子輸送材料の実例は、当業者にとって既知である。
【0138】
電子輸送材料は、フラーレン又はフラーレンの誘導体、例えばＣ６０、Ｃ７０、ＰＣＢＭ、ＰＣ７１ＢＭ、ビス［Ｃ６０］ＢＭ（即ち、ビス－Ｃ６０－酪酸メチル）、ＩＣＢＡ（ＣＡＳ：１２０７４６１－５７－１）を含んでもよい。
【0139】
電子輸送材料は、有機電子輸送材料、例えばペリレン又はその誘導体、Ｐ（ＮＤＩ２ＯＤ－Ｔ２）（ＣＡＳ：１１００２４３－４０～０）、又はバソクプロイン（ＢＣＰ）を含んでもよい。
【0140】
電子輸送材料は、無機電子輸送材料、例えば金属酸化物、金属硫化物、金属セレン化物、金属テルル化物、ペロブスカイト、非晶質シリコン、ｎ型ＩＶ族半導体、ｎ型ＩＩＩ－Ｖ族半導体、ｎ型ＩＩ－ＶＩ族半導体、ｎ型Ｉ－ＶＩＩ族半導体、ｎ型ＩＶ－ＶＩ族半導体、ｎ型Ｖ－ＶＩ族半導体及びｎ型ＩＩ－Ｖ族半導体を含んでもよく、そのうちの任意の一つは、ドープされていても、ドープされていなくてもよい。
【0141】
［正孔輸送層］
いくつかの実施形態では、正孔輸送層とは、正孔輸送（ｐ型半導体材料とも呼ばれる）材料を含有する層を指す。
いくつかの実施形態では、正孔輸送層とは、正孔輸送（ｐ型半導体材料とも呼ばれる）材料を含有する層を指す。
【0142】
正孔輸送材料の実例は、当業者にとって既知である。正孔輸送材料は、単一種類の正孔輸送化合物又は単体材料、又は二種類以上の正孔輸送化合物又は単体材料の混合物であってもよい。正孔輸送化合物又は単体材料は、ドープされていなくてもよく、又は一種又は複数種のドーピング元素がドープされていてもよい。
【0143】
有機正孔輸送材料として、例えばスピロ－ＯＭｅＴＡＤ、Ｐ３ＨＴ、ＰＣＰＤＴＢＴ、ポリ－ＴＰＤ、スピロ環（ＴＦＳＩ）２とＰＶＫを含んでもよい。
【0144】
無機正孔輸送材料として、ニッケル（例えばＮｉＯ）、バナジウム、銅又はモリブデンの酸化物、ＣｕＩ、ＣｕＢｒ、ＣｕＳＣＮ、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯ又はＣＩＳ、ペロブスカイト、非晶質シリコン、ｐ型ＩＶ族半導体、ｐ型ＩＩＩ－Ｖ族半導体、ｐ型ＩＩ－ＶＩ族半導体、ｐ型Ｉ－ＶＩＩ族半導体、ｐ型ＩＶ－ＶＩ族半導体、ｐ型Ｖ－ＶＩ族半導体及びｐ型ＩＩ－Ｖ族半導体を含んでもよく、これらの無機材料は、ドープされていても、ドープされていなくてもよい。
【0145】
［電極］
用語「電極」とは、電極材料から構成されるか又は基本的に電極材料から構成される領域又は層を意味する。
用語「電極」とは、電極材料から構成されるか又は基本的に電極材料から構成される領域又は層を意味する。
【0146】
本出願の太陽光発電デバイスは、さらに第１の電極と第２の電極とを含んでもよい。
【0147】
第１の電極は、金属（例えば銀、金、アルミニウム又はタングステン）、有機導電性材料（例えばＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、又は透明導電性酸化物（例えばフッ素がドープされたスズ酸化物（ＦＴＯ）、アルミニウムがドープされた酸化亜鉛（ＡＺＯ）又はインジウムがドープされた酸化スズ（ＩＴＯ））を含んでもよい。一般的に、第１の電極は、透明電極である。そのため、第１の電極は、一般的に透明導電性酸化物を含み、例えばＦＴＯ、ＩＴＯ又はＡＺＯである。第１の電極の層の厚さは、例えば１０ｎｍ～１０００ｎｍであり、また例えば４０ｎｍ～４００ｎｍである。
【0148】
第２の電極は、以上の第１の電極に対する限定を行ってもよく、例えば、第２の電極は、金属（例えば銀、金、アルミニウム又はタングステン）、有機導電性材料（（例えばＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、又は透明導電性酸化物（例えばフッ素がドープされたスズ酸化物（ＦＴＯ）、アルミニウムがドープされた酸化亜鉛（ＡＺＯ）又はインジウムがドープされた酸化スズ（ＩＴＯ））を含んでもよい。一般的に、第２の電極は、金属（例えば単体金属）を含むか又は基本的に金属（例えば単体金属）から構成される。第２の電極の材料が金属を含んでもよく又は基本的に金属から構成されてもよい実例として、例えば銀、金、銅、アルミニウム、白金、パラジウム又はタングステンが挙げられる。第２の電極は、真空蒸発によって堆積し形成することができる。第２の電極材料層の厚さは、例えば１０～１０００ｎｍであり、例えば５０ｎｍ～１５０ｎｍである。
【0149】
［実施例］
以下、具体的な実施例と比較例を結び付けながら本出願の技術案を詳細に説明する。特に断らない限り、本出願で用いた試薬、方法及び機器は、当分野における一般的な食品グレードの試薬、方法及び機器である。特に断らない限り、本出願の実施例で用いた試験条件は、当分野における一般的な試験条件である。特に断らない限り、本出願の実施例で用いた試薬は、いずれも市販品である。
以下、具体的な実施例と比較例を結び付けながら本出願の技術案を詳細に説明する。特に断らない限り、本出願で用いた試薬、方法及び機器は、当分野における一般的な食品グレードの試薬、方法及び機器である。特に断らない限り、本出願の実施例で用いた試験条件は、当分野における一般的な試験条件である。特に断らない限り、本出願の実施例で用いた試薬は、いずれも市販品である。
【0150】
一部の原料と試薬のＣＡＳ番号は、以下のとおりである。
【0151】
【化1】
【0152】
実施例１
図１を参照すると、図において矢印で光照射方向を示し、実施例１の太陽光発電デバイスは、順次積層されたベース１０６と、第１の電極１０５と、第１の電荷輸送層１０４と、光活性結晶材料層１０３と、第２の電荷輸送層１０２と、第２の電極１０１とを含む。
図１を参照すると、図において矢印で光照射方向を示し、実施例１の太陽光発電デバイスは、順次積層されたベース１０６と、第１の電極１０５と、第１の電荷輸送層１０４と、光活性結晶材料層１０３と、第２の電荷輸送層１０２と、第２の電極１０１とを含む。
【0153】
実施例１の太陽光発電デバイスの製造方法は、以下のとおりである。
【0154】
（１）１３６２ｍｇのホルムアミジンヨウ化水素酸塩（ＦＡＩ）と、２２８．６ｍｇのヨウ化セシウム（ＣｓＩ）と、４０５６．９ｍｇのヨウ化鉛（ＰｂＩ２）とを８ｍＬの溶媒中に溶解させて、ペロブスカイト前駆体溶液を調製し、ここでＦＡＩのモル濃度は、０．９９ｍｏｌ／Ｌであり、ＣｓＩのモル濃度は、０．１１ｍｏｌ／Ｌであり、ＰｂＩ２のモル濃度は、１．１ｍｏｌ／Ｌである。溶媒は、体積比が７：１のＤＭＦ（Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド）とＮＭＰ（Ｎ－メチルピロリドン）との混合物である。そして、上記溶媒にさらに界面活性剤と窒素含有化合物とを加え、両者の重量百分率は、それぞれ０．１ｗｔ％と５ｗｔ％である。実施例１において、界面活性剤は、ドデシルベタインであり、窒素含有化合物は、尿素である。
【0155】
（２）２ｃｍ×２ｃｍのＦＴＯ導電ガラス（ＦＴＯ導電ガラスは、表面にＦＴＯ導電層を被覆するガラスであり、ＦＴＯは、Ｆｌｕｏｒｉｎｅ ｄｏｐｅｄ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅの省略表現である）を提供し、ＦＴＯ導電ガラスは、ガラス板と、ガラス板上に堆積するＦＴＯ導電層とを含む。レーザー彫刻技術（ｌａｓｅｒ ｅｎｇｒａｖｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を用いて、ＦＴＯ導電ガラスの対向する二つのエッジから幅０．６６ｃｍのＦＴＯ導電層を除去し、ＦＴＯ導電ガラス上において寸法２ｃｍ×１．３４ｃｍのＦＴＯ導電層を残し、ここで、ガラス板をベース１０６とし、ＦＴＯ導電層を第１の電極１０５とした。
【0156】
（３）マグネトロンスパッタリング技術を用いて、第１の電極１０５（ＦＴＯ導電層）上において第１の電荷輸送層１０４（酸化ニッケル層）を形成し、酸化ニッケル層の厚さは、約２０ｎｍである。第１の電荷輸送層１０４は、ここで正孔輸送層とした。
【0157】
（４）前駆体溶液を酸化ニッケル層上に塗布し、そしてサンプルを真空チャンバーに移し、１００Ｐａの真空度で１２０秒静置して前駆体溶液を硬化させ膜を形成した。硬化後のサンプルをホットステージ上に置いてアニーリング処理を行い、アニーリング処理の温度は、１５０℃であり、アニーリング処理の時間は、３０ｍｉｎである。アニーリング処理した後に、酸化ニッケル層上に良好なＡ／Ｍ／Ｘ結晶材料層が形成された。本実施例において、Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料の成分は、ＦＡ０．９Ｃｓ０．１ＰｂＩ３である。Ａ／Ｍ／Ｘ結晶材料層は、ここで光活性結晶材料層１０３とした。
【0158】
（６）前のステップで得られたサンプルを蒸着システムに置き、光活性結晶材料層１０３上に第２の電荷輸送層１０２を堆積させ、ここで、第２の電荷輸送層１０２は、電子輸送層である。第２の電荷輸送層は、順次蒸着して形成された、厚さが３０ｎｍのＣ６０（フラーレン）層と、厚さが８ｎｍのＢＣＰ（バソクプロイン、ｂａｔｈｏｃｕｐｒｏｉｎｅ）層とを含む。
【0159】
（７）依然として上記蒸着システムにおいて、第２の電荷輸送層１０２上に第２の電極１０１を形成し、第２の電極１０１は、厚さが１００ｎｍの金属銅層であり、実施例１の太陽光発電デバイスが得られた。
【0160】
実施例２～４
実施例２～４と実施例１との相違点は、前駆体溶液における界面活性剤及び／又は窒素含有化合物の種類が異なることである。
実施例２～４と実施例１との相違点は、前駆体溶液における界面活性剤及び／又は窒素含有化合物の種類が異なることである。
【0161】
界面活性剤と窒素含有化合物の相違点について、詳しくは、表１を参照されたい。
【0162】
比較例１～８
比較例１と実施例１との相違点は、前駆体溶液が界面活性剤と窒素含有化合物を含有しないことである。
比較例１と実施例１との相違点は、前駆体溶液が界面活性剤と窒素含有化合物を含有しないことである。
【0163】
比較例２～８と実施例１との相違点は、前駆体溶液が界面活性剤を含有しないこと、及び窒素含有化合物の種類又は含有量が異なることである。
【0164】
界面活性剤と窒素含有化合物の相違点について、詳しくは、表１を参照されたい。
【0165】
分析と検出
１． 形態特徴：
（１）サンプルの準備：実施例４の方案に従って、ステップ（１）～（４）を実施し、ステップ（６）の生成物を観察サンプルとし、ガラスカッターを用いて、観察サンプルとしてのガラス板の一方側で１本の直線キズを入れ、そして太陽光発電デバイスを該キズに沿って二つに割って、断面を露出させた。
１． 形態特徴：
（１）サンプルの準備：実施例４の方案に従って、ステップ（１）～（４）を実施し、ステップ（６）の生成物を観察サンプルとし、ガラスカッターを用いて、観察サンプルとしてのガラス板の一方側で１本の直線キズを入れ、そして太陽光発電デバイスを該キズに沿って二つに割って、断面を露出させた。
【0166】
（２）サンプルの観察：走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用して断面を観察し、３００００倍の倍率で写真を撮り、該写真は、図４に示すとおりである。該観察サンプルは、ベース１０６と、ベース１０６上に積層される第１の電極１０５と、第１の電極１０５上に積層される第１の電荷輸送層１０４と、第１の電荷輸送層１０４上に積層される光活性結晶材料層１０３とを含む。
【0167】
（３）光活性結晶材料層の結晶形態：
図４に示すように、写真の領域内において、光活性結晶材料層１０３の断面の長さは３．７μｍであり、該領域内の完全な結晶粒総数は４である。
図４に示すように、写真の領域内において、光活性結晶材料層１０３の断面の長さは３．７μｍであり、該領域内の完全な結晶粒総数は４である。
【0168】
第１に、光活性結晶材料層１０３は、貫通結晶粒３１３を含み、貫通結晶粒３１３は、光活性結晶材料層１０３を貫通する結晶粒であり、貫通結晶粒３１３の数が４であり、光活性結晶材料層１０３の図示領域内における結晶粒総数に占める比率ｐ＝１００％である。
【0169】
第２に、光活性結晶材料層１０３は、バックライト側１１３とバックライト結晶粒とを含み、バックライト結晶粒は、前記バックライト側１１３に露出する結晶粒であり、バックライト結晶粒は、バックライト側１１３に露出するバックライト結晶面を有し、
写真の領域内において、バックライト側は、平均平坦係数Ｒａｖｇ＝１１．４を有し、
ここで、写真領域のＲａｖｇは、以下の式によって算出され、
ここで、Ｒｉは、写真領域内のｉ番目のバックライト結晶粒の平坦係数であり、Ｒｉは、以下の式によって算出され、
Ｒｉ＝ｄｉ／ｈｉ
ここで、ｄｉは、写真領域内のｉ番目のバックライト結晶粒（３１、３２、３３）のバックライト結晶面の幅であり、
ここで、ｈｉは、写真領域内のｉ番目のバックライト結晶粒（３１、３２、３３）のバックライト結晶面の突起高さであり、
ここで、ｎは、領域内のすべてのバックライト結晶粒の数であり、ｎ＝４である。
写真の領域内において、バックライト側は、平均平坦係数Ｒａｖｇ＝１１．４を有し、
ここで、写真領域のＲａｖｇは、以下の式によって算出され、
【数4】
Ｒｉ＝ｄｉ／ｈｉ
ここで、ｄｉは、写真領域内のｉ番目のバックライト結晶粒（３１、３２、３３）のバックライト結晶面の幅であり、
ここで、ｈｉは、写真領域内のｉ番目のバックライト結晶粒（３１、３２、３３）のバックライト結晶面の突起高さであり、
ここで、ｎは、領域内のすべてのバックライト結晶粒の数であり、ｎ＝４である。
【0170】
実施例１～４及び比較例１～８の方案で得られたステップ（６）の生成物に対して、それぞれ走査型電子顕微鏡の観察を行い、長さが３．７μｍの光活性結晶材料層の断面を収集し、
（１）貫通結晶粒３１３の、光活性結晶材料層の写真領域内の結晶粒総数に占める比率ｐと、
（２）バックライト側の平均平坦係数Ｒａｖｇとを算出した。
（１）貫通結晶粒３１３の、光活性結晶材料層の写真領域内の結晶粒総数に占める比率ｐと、
（２）バックライト側の平均平坦係数Ｒａｖｇとを算出した。
【0171】
具体的な結果は、表１に示すとおりである。
【0172】
２． エネルギー変換効率の特徴付け
実施例１～４及び比較例１～８の方案で得られた太陽光発電デバイスに対して、標準擬似太陽光（ＡＭ１．５Ｇ、１００ｍＷ／ｃｍ２）の照射下で太陽光発電デバイスのエネルギー変換効率（ＰＣＥ）をテストした。テスト方法について、具体的には文献Ｓｔａｂｉｌｉｚｉｎｇ ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ－ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ ｆｏｒ ｈｉｇｈ－ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ ｍｏｄｕｌｅｓ，Ｓｃｉｅｎｃｅ ３７３，９０２（２０２１）を参照してもよく、テスト結果は、表１に示すとおりである。
実施例１～４及び比較例１～８の方案で得られた太陽光発電デバイスに対して、標準擬似太陽光（ＡＭ１．５Ｇ、１００ｍＷ／ｃｍ２）の照射下で太陽光発電デバイスのエネルギー変換効率（ＰＣＥ）をテストした。テスト方法について、具体的には文献Ｓｔａｂｉｌｉｚｉｎｇ ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ－ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ ｆｏｒ ｈｉｇｈ－ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ ｍｏｄｕｌｅｓ，Ｓｃｉｅｎｃｅ ３７３，９０２（２０２１）を参照してもよく、テスト結果は、表１に示すとおりである。
【0173】
【表1】
【0174】
分析と結論：
（１）太陽光発電デバイスについて
実施例１～４の太陽光発電デバイスのエネルギー変換効率は２０．１％～２１．１％であり、比較例１～８の１６％～１８．９％より顕著に高い。
（１）太陽光発電デバイスについて
実施例１～４の太陽光発電デバイスのエネルギー変換効率は２０．１％～２１．１％であり、比較例１～８の１６％～１８．９％より顕著に高い。
【0175】
実施例１～４の太陽光発電デバイスの顕著に向上したエネルギー変換効率は、該太陽光発電デバイスの光活性結晶層が以下の特徴ａ）とｂ）を同時に満たすことによるものである。
【0176】
ａ）貫通結晶粒３１３の、光活性結晶材料層の写真領域内の結晶粒総数に占める比率ｐ≧８０であり、例えばｐ＝１００にも達し、且つ
ｂ）バックライト側が平均平坦係数Ｒａｖｇ≦７５を有し、例えばＲａｖｇ＝１６～５９にも達した。
ｂ）バックライト側が平均平坦係数Ｒａｖｇ≦７５を有し、例えばＲａｖｇ＝１６～５９にも達した。
【0177】
（２）界面活性剤と窒素含有化合物との相乗効果について
比較例１～８と比べて、実施例１～４の前駆体溶液には前駆体化合物に加えて、界面活性剤と窒素含有化合物をさらに含有する。
比較例１～８と比べて、実施例１～４の前駆体溶液には前駆体化合物に加えて、界面活性剤と窒素含有化合物をさらに含有する。
【0178】
本出願は、貫通結晶粒３１３占有率ｐ≧８０の同時に平均平坦係数Ｒａｖｇ≦７５というような光活性結晶材料層を取得することが困難であることを見出した。比較例１～８に示すように、前駆体溶液に界面活性剤と窒素含有化合物を添加せず、単独で界面活性剤を添加し、又は単独で窒素含有化合物を添加する場合、貫通結晶粒３１３占有率ｐ≧８０の同時に平均平坦係数Ｒａｖｇ≦７５というような光活性結晶材料層を得ることができず、光吸収性質を改善した光活性結晶材料層を得ることができない。
【0179】
本出願は、前駆体溶液に界面活性剤と窒素含有化合物とを同時に添加することで、貫通結晶粒３１３占有率ｐ≧８０且つ平均平坦係数Ｒａｖｇ≦７５の光活性結晶材料層を成功裏に取得可能になることを意外に見出した。
【0180】
強調すべきこととして、界面活性剤と窒素含有化合物は、相乗効果を奏しており、光活性結晶材料層の光電変換性能を顕著に改善した。表１の最後の列は、比較例１の光変換効率をブランク基準として、他の比較例及び実施例１～４の、比較例１の光変換効率に対する上昇率を算出した。以下のことが分かる。
【0181】
実施例１のＰＣＥ上昇率（２６％）は、比較例４と６との上昇率の単純和（１８％＋３％＝２１％）よりも顕著に高く、
実施例２のＰＣＥ上昇率（２８％）は、比較例２と５との上昇率の単純和（３％＋２％＝５％）よりも顕著に高く、
実施例３のＰＣＥ上昇率（３１％）は、比較例３と７との上昇率の単純和（７％＋８％＝１５％）よりも顕著に高く、
実施例４のＰＣＥ上昇率（３２％）は、比較例４と８との上昇率の単純和（１８＋１２％＝３０％）よりも顕著に高く、
界面活性剤と窒素含有化合物は、予期せぬ相乗効果を奏しているため、光活性結晶材料層の光吸収性質を顕著に改善した。具体的には、活性結晶材料層の貫通結晶粒３１３の占有率ｐ≧８０であり、それと同時に平均平坦係数Ｒａｖｇ≦７５であり、さらにエネルギー変換効率が顕著に向上した太陽光発電デバイスを取得した。
実施例２のＰＣＥ上昇率（２８％）は、比較例２と５との上昇率の単純和（３％＋２％＝５％）よりも顕著に高く、
実施例３のＰＣＥ上昇率（３１％）は、比較例３と７との上昇率の単純和（７％＋８％＝１５％）よりも顕著に高く、
実施例４のＰＣＥ上昇率（３２％）は、比較例４と８との上昇率の単純和（１８＋１２％＝３０％）よりも顕著に高く、
界面活性剤と窒素含有化合物は、予期せぬ相乗効果を奏しているため、光活性結晶材料層の光吸収性質を顕著に改善した。具体的には、活性結晶材料層の貫通結晶粒３１３の占有率ｐ≧８０であり、それと同時に平均平坦係数Ｒａｖｇ≦７５であり、さらにエネルギー変換効率が顕著に向上した太陽光発電デバイスを取得した。
【0182】
説明すべきこととして、本出願は、上記実施形態に限定されない。上記実施形態は、例示であり、本出願の技術案の範囲内に技術的思想と実質的に同じ構成を有し、同じ作用効果を奏する実施形態は、いずれも本出願の技術範囲内に含まれる。なお、本出願の趣旨から逸脱しない範囲内で、実施形態に対して当業者が想到し得る様々な変形を加え、実施形態における一部の構成要素を組み合わせて構築された他の形態も、本出願の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【0183】
ベース１０６、第１の電極１０５、第１の電荷輸送層１０４、光活性結晶材料層１０３、第２の電荷輸送層１０２、第２の電極１０１、貫通結晶粒（３１３）、バックライト結晶粒（３１、３２、３３）、バックライト結晶粒の幅ｄｉ、バックライト結晶粒の突起高さｈｉ、バックライト面１１３、
入射光１５１、反射光１５２、受光面１１２、結晶粒界３２５。
入射光１５１、反射光１５２、受光面１１２、結晶粒界３２５。
【図1】
【図2】
【図3(a)】
【図3(b)】
【図4】
【国際調査報告】