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光吸收材料以及使用該光吸收材料的太陽(yáng)能電池的制作方法

文檔序號(hào):12834788閱讀:344來(lái)源:國(guó)知局
光吸收材料以及使用該光吸收材料的太陽(yáng)能電池的制作方法與工藝
本發(fā)明涉及光吸收材料以及使用該光吸收材料的太陽(yáng)能電池。
背景技術(shù)
:近年來(lái),正在進(jìn)行鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的研究開(kāi)發(fā)。鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池將用abx3(a為1價(jià)陽(yáng)離子,b為2價(jià)陽(yáng)離子,x為鹵素陰離子)表示的鈣鈦礦型晶體、及其類(lèi)似結(jié)構(gòu)體(以下稱(chēng)之為“鈣鈦礦型化合物”)用作光吸收材料。非專(zhuān)利文獻(xiàn)1公開(kāi)了將用ch3nh3pbi3(以下有時(shí)省略為“mapbi3”)表示的鈣鈦礦型化合物用作鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的光吸收材料。另外,非專(zhuān)利文獻(xiàn)1還公開(kāi)了一種用(nh2)2chpbi3(以下有時(shí)省略為“fapbi3”)表示的鈣鈦礦型化合物?,F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)非專(zhuān)利文獻(xiàn)非專(zhuān)利文獻(xiàn)1:jeong-hyeokim等4名,“naturenanotechnology”(美國(guó)),2014年11月,第9卷,p.927-932技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:發(fā)明所要解決的課題人們要求進(jìn)一步提高鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明的并不構(gòu)成限定的例示的某一實(shí)施方式提供一種能夠提高鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率的光吸收材料。另外,還提供一種使用了這樣的光吸收材料的太陽(yáng)能電池。用于解決課題的手段本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及一種光吸收材料,其主要包含這樣的化合物,該化合物具有用abx3表示的鈣鈦礦型晶體結(jié)構(gòu),(nh2)2ch+位于a位點(diǎn)處,pb2+位于b位點(diǎn)處,i-位于x位點(diǎn)處;在采用x射線(xiàn)光電子能譜方法進(jìn)行的組成分析中,i相對(duì)于pb的元素比率為2.7以下,或者在采用盧瑟福背散射能譜法進(jìn)行的組成分析中,i相對(duì)于pb的元素比率為2.9以下。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式,可以提供一種能夠提高鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率的光吸收材料。另外,還提供一種使用了這樣的光吸收材料的太陽(yáng)能電池。附圖說(shuō)明圖1是表示鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池中的熒光壽命和轉(zhuǎn)換效率之間的關(guān)系的圖。圖2a是用于說(shuō)明本發(fā)明的鈣鈦礦型化合物的制造方法的一個(gè)例子的示意圖。圖2b是用于說(shuō)明本發(fā)明的鈣鈦礦型化合物的制造方法的一個(gè)例子的示意圖。圖2c是用于說(shuō)明本發(fā)明的鈣鈦礦型化合物的制造方法的一個(gè)例子的示意圖。圖3a是表示本發(fā)明的鈣鈦礦型化合物的一個(gè)例子的放大照片。圖3b是表示本發(fā)明的鈣鈦礦型化合物的其它例子的放大照片。圖4a是表示實(shí)施例2以及比較例2的鈣鈦礦型化合物的xps譜的圖,是表示與c1s相對(duì)應(yīng)的結(jié)合能附近的譜的圖。圖4b是表示實(shí)施例2以及比較例2的鈣鈦礦型化合物的xps譜的圖,是表示與n1s相對(duì)應(yīng)的結(jié)合能附近的譜的圖。圖4c是表示實(shí)施例2以及比較例2的鈣鈦礦型化合物的xps譜的圖,是表示與pb4f相對(duì)應(yīng)的結(jié)合能附近的譜的圖。圖4d是表示實(shí)施例2以及比較例2的鈣鈦礦型化合物的xps譜的圖,是表示與i3d5相對(duì)應(yīng)的結(jié)合能附近的譜的圖。圖5a是表示實(shí)施例1的鈣鈦礦型化合物的x射線(xiàn)衍射圖譜的圖。圖5b是表示比較例1的鈣鈦礦型化合物的x射線(xiàn)衍射圖譜的圖。圖6是表示實(shí)施例1以及比較例1的鈣鈦礦型化合物的熒光光譜的圖。圖7是表示實(shí)施例1以及比較例1的鈣鈦礦型化合物的熒光衰減曲線(xiàn)的圖。圖8是表示實(shí)施例1以及比較例1的鈣鈦礦型化合物的吸收光譜的圖。圖9是表示本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的一個(gè)例子的示意剖視圖。圖10是表示本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的其它例子的示意剖視圖。圖11是表示本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的再一個(gè)例子的示意剖視圖。圖12是表示本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的再一個(gè)例子的示意剖視圖。圖13a是表示實(shí)施例1以及比較例1的化合物的xrd能譜的圖。圖13b是表示實(shí)施例1以及比較例1的化合物的xrd能譜的圖。圖14是表示實(shí)施例11以及比較例4的太陽(yáng)能電池的ipce效率測(cè)定結(jié)果的圖。符號(hào)說(shuō)明:1、31基板2、22、32第1電極3電子傳輸層4多孔質(zhì)層5光吸收層6、36第2電極7空穴傳輸層41油浴51第1溶液52第2溶液54晶體100、200、300、400太陽(yáng)能電池具體實(shí)施方式(實(shí)施方式)成為本發(fā)明基礎(chǔ)的見(jiàn)解如下所述。為人所知的是作為太陽(yáng)能電池用光吸收材料的性能由其帶隙來(lái)決定。詳細(xì)地說(shuō),它記載在williamshockley等1名,“journalofappliedphysics”(美國(guó)),1961年3月,第32卷,第3號(hào),p.510-519之中。該轉(zhuǎn)換效率的極限是作為shockley-queisserlimit極限而為人所知的,在帶隙為1.4ev時(shí)理論效率達(dá)到最大。如果帶隙大于1.4ev,則可以得到較高的電壓,另一方面,電流值因光吸收的短波長(zhǎng)化而減小。與之相反,如果帶隙小于1.4ev,則電流值因光吸收的長(zhǎng)波長(zhǎng)化而增大,但開(kāi)路電壓減小。然而,以前的鈣鈦礦型化合物的帶隙大幅偏離于理論效率達(dá)到最大的1.4ev。例如,前述的mapbi3鈣鈦礦型化合物的帶隙為1.59ev,fapbi3鈣鈦礦型化合物的帶隙為1.49ev。因此,要求具有1.4ev或者更靠近1.4ev的帶隙的鈣鈦礦型化合物。如果將這樣的鈣鈦礦型化合物用作太陽(yáng)能電池用光吸收材料,則與以前相比,更能獲得轉(zhuǎn)換效率較高的太陽(yáng)能電池。fapbi3通常具有trigonal(三角)結(jié)構(gòu)。正如在gileseeperon等5名,“energy&environmentalscience”(英國(guó)),2014年,第7卷,第3號(hào),p.982-988中報(bào)告的那樣,fapbi3的帶隙例如為1.48ev。fapbi3在用abx3表示的鈣鈦礦型晶體結(jié)構(gòu)中,fa+(甲脒鎓陽(yáng)離子)占有a位點(diǎn),pb2+占有b位點(diǎn),i-占有x位點(diǎn)。x位點(diǎn)的一部分有時(shí)也被溴(br-)等所置換。另外,例如在shupingpang等9名,“chemistryofmaterials”(美國(guó)),2014年1月,第26卷,p.1485-1491的1487頁(yè)~1488頁(yè)中,說(shuō)明了具有fa+的fapbi3晶體不能取cubic(立方)結(jié)構(gòu),fa+的鄰近結(jié)構(gòu)(proximitystructures)發(fā)生了變形。再者,在marinar.filip等3名,“naturecommunications”(美國(guó)),2014年12月,第5卷,5757中,示出了與用各種各樣的陽(yáng)離子置換fapbi3的a位點(diǎn)所得到的鈣鈦礦型化合物有關(guān)的系統(tǒng)的計(jì)算結(jié)果。他們著眼于pbi6八面體彼此之間的角度鍵角,報(bào)告了pbi6越是理想配置、即不發(fā)生變形而排列,就越可以得到狹窄的帶隙,相反,pbi6八面體越是排列成鋸齒狀,就越可以得到寬的帶隙。另外,還示出了fapbi3是某種程度發(fā)生變形的結(jié)構(gòu),并不是完全對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)。正如上述的marinar.filip等以及shupingpang等所報(bào)告的那樣,fapbi3基本上取trigonal結(jié)構(gòu),其pbi6八面體結(jié)構(gòu)具有應(yīng)變。pbi6八面體結(jié)構(gòu)的應(yīng)變可以認(rèn)為是fapbi3顯示出1.49ev左右的寬帶隙的主要原因。鑒于以上的考察,本發(fā)明人反復(fù)進(jìn)行了研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)了pbi6八面體彼此之間的應(yīng)變較小且?guī)侗纫郧案M窄的新穎的fapbi3鈣鈦礦型化合物。本發(fā)明的一實(shí)施方式的概要如下所述。[項(xiàng)目1]一種光吸收材料,其主要包含這樣的化合物,該化合物具有用abx3表示的鈣鈦礦型晶體結(jié)構(gòu),(nh2)2ch+位于a位點(diǎn)處,pb2+位于b位點(diǎn)處,i-位于x位點(diǎn)處;在采用x射線(xiàn)光電子能譜方法進(jìn)行的組成分析中,i相對(duì)于pb的元素比率為2.7以下,或者在采用盧瑟福背散射能譜法進(jìn)行的組成分析中,i相對(duì)于pb的元素比率為2.9以下。[項(xiàng)目2]根據(jù)項(xiàng)目1所述的光吸收材料,其中,所述化合物在采用x射線(xiàn)光電子能譜方法進(jìn)行的組成分析中,i相對(duì)于pb的元素比率為1.8以上。[項(xiàng)目3]根據(jù)項(xiàng)目2所述的光吸收材料,其中,所述化合物在采用x射線(xiàn)光電子能譜方法進(jìn)行的組成分析中,i相對(duì)于pb的元素比率為2.1以上。[項(xiàng)目4]根據(jù)項(xiàng)目1所述的光吸收材料,其中,所述化合物在采用盧瑟福背散射能譜法進(jìn)行的組成分析中,i相對(duì)于pb的元素比率為2.0以上。[項(xiàng)目5]根據(jù)項(xiàng)目4所述的光吸收材料,其中,所述化合物在采用盧瑟福背散射能譜法進(jìn)行的組成分析中,i相對(duì)于pb的元素比率為2.3以上。[項(xiàng)目6]根據(jù)項(xiàng)目1所述的光吸收材料,其中,所述化合物在880nm~905nm具有熒光光譜的峰。[項(xiàng)目7]根據(jù)項(xiàng)目1所述的光吸收材料,其中,所述化合物的x射線(xiàn)衍射圖譜具有處于13.9°≤2θ≤14.1°的位置的第1峰、處于23.5°≤2θ≤24.5°的位置的第2峰、以及處于27°≤2θ≤29°的位置的第3峰;所述第2峰的強(qiáng)度為所述第1峰的強(qiáng)度的40%以下;所述第3峰的強(qiáng)度大于所述第1峰的強(qiáng)度。[項(xiàng)目8]根據(jù)項(xiàng)目7所述的光吸收材料,其中,所述化合物的x射線(xiàn)衍射圖譜進(jìn)一步具有處于19.65°≤2θ≤19.71°的位置的第4峰。[項(xiàng)目9]根據(jù)項(xiàng)目7或8所述的光吸收材料,其中,所述化合物的x射線(xiàn)衍射圖譜進(jìn)一步具有處于39.98°≤2θ≤40.10°的位置的第5峰。[項(xiàng)目10]一種太陽(yáng)能電池,其具有:具有導(dǎo)電性的第1電極,位于所述第1電極上且將入射光轉(zhuǎn)換為電荷的光吸收層,以及位于所述光吸收層上且具有導(dǎo)電性的第2電極;其中,所述光吸收層含有項(xiàng)目1~9中任1項(xiàng)所述的光吸收材料。(鈣鈦礦型化合物的組成以及晶體結(jié)構(gòu))<組成>本發(fā)明的一實(shí)施方式的光吸收材料主要包含具有用abx3表示的鈣鈦礦型晶體結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦型化合物。在此,(nh2)2ch+位于a位點(diǎn)處,pb2+位于b位點(diǎn)處,i-位于x位點(diǎn)處。在本發(fā)明的一實(shí)施方式的鈣鈦礦型化合物中,i相對(duì)于pb的元素比率低于3。換句話(huà)說(shuō),如果將pb的元素比率設(shè)定為1,將i的元素比率設(shè)定為3×(1-x),則x>0。在本說(shuō)明書(shū)中,將該x的值稱(chēng)之為碘相對(duì)于pb的缺損率(以下簡(jiǎn)記為“碘缺損率”)。碘缺損率x可以通過(guò)鈣鈦礦型化合物的組成分析來(lái)求出。例如,也可以用組成分析求出各元素的含有比率,從而由i相對(duì)于pb的含有比率算出碘缺損率x。作為組成分析,也可以進(jìn)行xps(x射線(xiàn)光電子能譜)測(cè)定、rbs(盧瑟福背散射能譜法)、nra(核反應(yīng)分析)等。此外,根據(jù)組成分析法的不同,分析結(jié)果(元素的比率)往往不同。其原因在于:在各組成分析法中,靈敏度往往因測(cè)定面積、測(cè)定深度、元素狀態(tài)的不同而不同。作為一個(gè)例子,在基于xps測(cè)定的組成分析中,i相對(duì)于pb的元素比率3×(1-x)例如為1.8~2.7,碘缺損率x例如為0.1~0.4。本實(shí)施方式的光吸收材料只要主要含有上述鈣鈦礦型化合物即可,可以含有雜質(zhì)。光吸收材料中的上述鈣鈦礦型化合物的比例例如也可以為90wt%以上。本實(shí)施方式的光吸收材料也可以進(jìn)一步含有與上述鈣鈦礦型化合物不同的其它化合物。接著,對(duì)本發(fā)明的鈣鈦礦型化合物的解析結(jié)果的一個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明。<x射線(xiàn)衍射圖譜>在使用cukα射線(xiàn)的x射線(xiàn)衍射中,本實(shí)施方式的鈣鈦礦型化合物的x射線(xiàn)衍射(xrd)圖譜例如在13.9~14.1°、19~21°、23.5~24.5°、27~29°、30.5~32.5°、33.5~35.5°、39~41°具有峰。在本發(fā)明的光吸收材料不是混合物的情況下,這些峰以單一峰的形式表現(xiàn)出來(lái),在上述范圍內(nèi)并不存在多個(gè)峰。另外,當(dāng)本發(fā)明的光吸收材料不是混合物時(shí),在衍射角40°以下,上述以外的峰并不存在。在本說(shuō)明書(shū)的上述x射線(xiàn)衍射圖譜的峰中,將處于13.9°≤2θ≤14.1°的位置的峰稱(chēng)為“第1峰”,將處于23.5°≤2θ≤24.5°的位置的峰稱(chēng)為“第2峰”,將處于27°≤2θ≤29°的位置的峰稱(chēng)為“第3峰”。第1峰歸屬于(100)面,第2峰歸屬于(111)面,第3峰歸屬于(200)面。另外,將處于19~21°的位置且歸屬于(110)面的峰稱(chēng)為“第4峰”,將處于39~41°的位置且歸屬于(220)面的峰稱(chēng)為“第5峰”。第4峰例如也可以處于19.65°≤2θ≤19.71°的位置,第5峰例如也可以處于39.98°≤2θ≤40.10°的位置。本實(shí)施方式的鈣鈦礦型化合物的x射線(xiàn)衍射圖譜在以下的方面與以前的fapbi3不同。第1,在本實(shí)施方式的鈣鈦礦型化合物中,第2峰相對(duì)于第1峰的強(qiáng)度比i(111)/i(100)例如超過(guò)0%且在40%以下。與此相對(duì)照,在以前的fapbi3中,第2峰相對(duì)于第1峰的強(qiáng)度比i(111)/i(100)例如為49%。也就是說(shuō),對(duì)于第2峰相對(duì)于第1峰的強(qiáng)度比i(111)/i(100),本實(shí)施方式的鈣鈦礦型化合物小于以前的fapbi3。第2,在本實(shí)施方式的鈣鈦礦型化合物中,第3峰的強(qiáng)度大于第1峰的強(qiáng)度。與此相對(duì)照,在以前的fapbi3中,第3峰的強(qiáng)度小于第1峰的強(qiáng)度。本發(fā)明人一面改變碘、鉛等的元素比率,一面對(duì)fapbi3的x射線(xiàn)衍射圖譜進(jìn)行理論計(jì)算,結(jié)果可知:在本實(shí)施方式的鈣鈦礦型化合物中觀(guān)察到的上述特征是具有碘缺損時(shí)出現(xiàn)的衍射峰的特征。因此,該xrd測(cè)定結(jié)果表明:本實(shí)施方式的鈣鈦礦型化合物具有比以前的fapbi3鈣鈦礦型化合物更多的碘缺損。<熒光光譜>在本實(shí)施方式的鈣鈦礦型化合物中,熒光光譜的峰比以前的fapbi3更處于長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)。以前的fapbi3通過(guò)可見(jiàn)光(例如532nm)的激發(fā),顯示出在830nm具有峰的熒光光譜。與此相對(duì)照,本實(shí)施方式的鈣鈦礦型化合物例如顯示出在880nm~905nm具有峰的熒光光譜。本實(shí)施方式的鈣鈦礦型化合物吸收長(zhǎng)波長(zhǎng)的光(例如830nm以上的光)。上述的熒光光譜顯示出該特性并不取決于雜質(zhì)能級(jí),而是如所謂的直接躍遷型半導(dǎo)體那樣,取決于導(dǎo)帶和價(jià)帶具有較高的電子密度分布。(鈣鈦礦型化合物的物性)本實(shí)施方式的鈣鈦礦型化合物可以顯示出作為太陽(yáng)能電池用光吸收材料有用的以下的物性。<帶隙>本實(shí)施方式的鈣鈦礦型化合物與以前的fapbi3(帶隙為1.49ev)相比,可以具有接近1.4ev的帶隙。本實(shí)施方式的鈣鈦礦型化合物的帶隙優(yōu)選為1.4ev左右,例如為1.35ev以上且低于1.45ev。鈣鈦礦型化合物的帶隙例如可以通過(guò)鈣鈦礦型化合物的吸光度測(cè)定而算出。本實(shí)施方式的鈣鈦礦型化合物具有比以前更狹窄的帶隙的理由可以考慮為如下那樣。正如已經(jīng)說(shuō)明的那樣,以前的fapbi3的鈣鈦礦型晶體在構(gòu)成的各離子的大小的關(guān)系上,多個(gè)pbi6八面體排列成鋸齒狀,難以排列成直線(xiàn)狀。與此相對(duì)照,本實(shí)施方式的鈣鈦礦型化合物在鈣鈦礦型晶體結(jié)構(gòu)中,構(gòu)成pbi6八面體的碘位點(diǎn)的一部分發(fā)生了缺損。這樣的碘缺陷位點(diǎn)比以前的fapbi3更多地存在??梢哉J(rèn)為在碘缺損位點(diǎn)的作用下,因大的fa+產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)的應(yīng)變得以緩和而使對(duì)稱(chēng)性提高,從而pbi6八面體的排列比以前更成為直線(xiàn)狀??梢钥疾炱浣Y(jié)果是,帶隙變得狹窄,能夠?qū)崿F(xiàn)作為1.4ev帶隙的太陽(yáng)能電池用光吸收材料最好的效率。<熒光壽命>所謂“熒光壽命”,是指在電荷分離后,導(dǎo)帶電子和價(jià)帶空穴發(fā)生復(fù)合時(shí)所產(chǎn)生的熒光的壽命(衰減速度常數(shù))。圖1是表示本發(fā)明人通過(guò)研究所得到的、以前的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池中的鈣鈦礦型化合物的熒光壽命和轉(zhuǎn)換效率之間的關(guān)系的圖。由圖1可知:熒光壽命越長(zhǎng),轉(zhuǎn)換效率越是提高。這是因?yàn)闊晒鈮勖介L(zhǎng),復(fù)合的速度越是減小,其結(jié)果是,可以取出的電子和空穴越是增多。熒光壽命的測(cè)定采用532nm的波長(zhǎng)進(jìn)行激發(fā),在熒光強(qiáng)度最高的波長(zhǎng)下進(jìn)行。測(cè)定溫度為25℃。在此,由強(qiáng)度計(jì)數(shù)最高的時(shí)間進(jìn)行2次線(xiàn)性近似,將壽命較長(zhǎng)的成分的衰減速度常數(shù)作為“熒光壽命”而算出。以前的fapbi3鈣鈦礦型化合物的熒光壽命例如為5ns~10ns左右。與此相對(duì)照,本實(shí)施方式的鈣鈦礦型化合物的熒光壽命比以前更長(zhǎng),例如超過(guò)10ns,優(yōu)選為15ns以上。因此,可以進(jìn)一步提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。(光吸收材料的制造方法)接著,一面參照附圖,一面就本實(shí)施方式的鈣鈦礦型化合物的制作方法的一個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明。在此,以液相中的晶體生長(zhǎng)法為例進(jìn)行說(shuō)明,但本實(shí)施方式的制作方法并不局限于此。首先,如圖2a所示,在γ-丁內(nèi)酯(γ-bl)中添加pbi2、和與pbi2同摩爾量的fai。pbi2和fai的摩爾量例如為1m。接著,在加熱至例如40℃~80℃(這里為80℃)的油浴41中使其溶解,從而得到黃色的溶液(第1溶液)51。在將第1溶液51一次冷卻至室溫后,如圖2b所示,一面充分?jǐn)嚢枰幻鎸⒓兯旌现恋?溶液51中,從而得到第2溶液52。以相對(duì)于第1溶液51的體積比率計(jì),純水的添加量例如也可以為0.1vol%~1.0vol%(這里為0.7vol%)。接著,將得到的第2溶液52在室溫下放置(保存)。此后,如圖2c所示,將第2溶液52盛入試管中,在加熱至90℃~130℃(這里為110℃)的油浴41中靜置。由此,在液體的內(nèi)部析出黑色的晶體54。在油浴41中靜置的時(shí)間(析出時(shí)間)td例如也可以為0.5小時(shí)~5小時(shí),優(yōu)選為1小時(shí)~3小時(shí)。此后,用丙酮充分清洗晶體54。這樣一來(lái),便可以得到鈣鈦礦型化合物(fapbi3晶體)。得到的fapbi3晶體具有碘缺損。碘的缺損量可以通過(guò)工藝條件進(jìn)行調(diào)整。例如,可以通過(guò)第2溶液52的保存時(shí)間ts而改變碘的缺損量。保存時(shí)間ts越長(zhǎng),則第2溶液52曝露于空氣(氧)中的時(shí)間越長(zhǎng),因而第2溶液52中的碘離子(i-)與氧反應(yīng)而使碘(i2)容易游離出來(lái)(參照下式)。因此,能夠增加碘的缺損量。2i-→i2+2e-o2+4e-+4h2o→4oh-保存時(shí)間ts即使通過(guò)其它工藝條件也發(fā)生變化,因而不能一概而論,例如也可以為1小時(shí)以上30天以?xún)?nèi)。碘的缺損量即使通過(guò)水相對(duì)于第1溶液51的添加量也可以進(jìn)行調(diào)整。如果水的添加量增多,則碘的缺損量具有增加的傾向。但是,如前所述,水相對(duì)于第1溶液51的添加量例如可以在0.1vol%~1.0vol%的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。如果水的添加量過(guò)多(例如超過(guò)1.0vol%),則有不發(fā)生晶體析出的可能性。另外,如果水的添加量過(guò)少(例如低于0.1vol%),則有可能不會(huì)發(fā)生碘的缺損,或者碘缺損量比規(guī)定量少。圖3a是將析出時(shí)間td設(shè)定為1小時(shí)而制作的鈣鈦礦型化合物的放大照片。圖3b是將析出時(shí)間td設(shè)定為3小時(shí)而制作的鈣鈦礦型化合物的放大照片??芍绻龀鰰r(shí)間td延長(zhǎng),則晶體尺寸增大,可以通過(guò)析出時(shí)間td而對(duì)晶體尺寸進(jìn)行調(diào)整。在第1溶液和第2溶液所使用的溶劑的3個(gè)hsp(hansen溶解度參數(shù))中,σh(因分子間的氫鍵而產(chǎn)生的能量)以及σp(因分子間的偶極子相互作用而產(chǎn)生的能量)也可以在以下的范圍。4<σh<14(1)10<σp<22(2)或者σh以及σp也可以在以下的范圍。5<σh<8(3)13<σp<18(4)如果是hsp滿(mǎn)足上述范圍的溶劑,則鈣鈦礦型化合物的前體即鹵化鉛或者鹵代烷基銨與溶劑分子的相互作用的強(qiáng)度在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。因此,可以兼顧前體分子在溶劑中的溶解、和因itc(逆溫度依存性晶體化)產(chǎn)生的鈣鈦礦型化合物的析出。所謂itc,是指溶質(zhì)在溶劑中的溶解度隨著溫度的上升而減少、從而使晶體析出的現(xiàn)象。作為這樣的溶劑的具體例子,可以列舉出內(nèi)酯系溶劑。作為內(nèi)酯系溶劑的例子,可以列舉出γ-丁內(nèi)酯、己內(nèi)酯、γ-戊內(nèi)酯、γ-己內(nèi)酯、γ-壬內(nèi)酯以及它們的衍生物。為了使hsp滿(mǎn)足上述的范圍,也可以混合使用多種內(nèi)酯系溶劑。也可以使用在支鏈具有烷基的內(nèi)酯系溶劑。作為具有烷基的內(nèi)酯系溶劑的例子,可以列舉出γ-戊內(nèi)酯(支鏈:―ch3)、γ-己內(nèi)酯(支鏈:―ch2ch3)、γ-壬內(nèi)酯(支鏈:-(ch2)4ch3)。根據(jù)本發(fā)明人的研究,確認(rèn)鈣鈦礦型化合物的析出溫度隨著內(nèi)酯系溶劑的支鏈烷基的延長(zhǎng)而降低。具體地說(shuō),沒(méi)有支鏈的γ-丁內(nèi)酯的析出溫度為120℃,而γ戊內(nèi)酯為80℃,γ-己內(nèi)酯為70℃,γ-壬內(nèi)酯為30℃。如果晶體析出溫度較低,則可以降低制造時(shí)消耗的能量,因而在工業(yè)上是有用的。(實(shí)施例以及比較例)制作實(shí)施例以及比較例的鈣鈦礦型化合物(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“化合物”),對(duì)其物性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。下面對(duì)制作方法、評(píng)價(jià)方法及其結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。<實(shí)施例以及比較例的化合物的制作>[實(shí)施例1~10]一面參照?qǐng)D2a~圖2c,一面采用前述的方法,制作出了實(shí)施例的化合物。具體地說(shuō),在γ-丁內(nèi)酯(γ-bl)中添加1mol/l的pbi2(東京化成生產(chǎn))和1mol/l的fai(東京化成生產(chǎn)),在加熱至80℃的油浴中使其溶解,從而得到黃色的溶液(第1溶液)。接著,在將第1溶液一次冷卻至室溫后,一面充分?jǐn)嚢枰幻姘大w積比率混合0.7vol%的純水。將得到的液體(第2溶液)在室溫下保存規(guī)定的時(shí)間(保存時(shí)間ts)。此后,將第2溶液盛入試管中,在加熱至110℃的油浴中靜置。將靜置的時(shí)間(析出時(shí)間td)設(shè)定為1小時(shí)。由此,在液體的內(nèi)部析出黑色的晶體。此后,用丙酮充分清洗晶體,從而得到實(shí)施例的化合物(fapbi3晶體)。在此,通過(guò)使第2溶液的保存時(shí)間ts不同,便制作出實(shí)施例1~實(shí)施例10的化合物。各實(shí)施例的保存時(shí)間ts如表1所示。此外,實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例5的化合物是在相同的制作條件下得到的,實(shí)質(zhì)上看作是相同的化合物。實(shí)施例3、實(shí)施例4的化合物也同樣,實(shí)質(zhì)上看作是相同的化合物。實(shí)施例6、實(shí)施例7的化合物也同樣,實(shí)質(zhì)上看作是相同的化合物。[比較例1~3]首先,準(zhǔn)備以1mol/l的濃度含有pbi2、并以1mol/l的濃度含有fai的dmso(二甲亞砜)溶液。接著,采用旋轉(zhuǎn)涂布法在基板上涂布該溶液。作為基板,使用形成有氟摻雜sno2層且厚度為1mm的導(dǎo)電性玻璃基板(日本板硝子生產(chǎn))。此后,通過(guò)在150℃的熱板上對(duì)基板進(jìn)行熱處理,便得到比較例1~比較例3的各化合物(fapbi3膜)。此外,比較例1~3的各化合物是在相同的制作條件下得到的,實(shí)質(zhì)上看作是相同的化合物。<組成分析>對(duì)各實(shí)施例以及各比較例的化合物進(jìn)行了組成分析。在此,對(duì)實(shí)施例1、8~10以及比較例1的化合物進(jìn)行了rbs測(cè)定以及nra測(cè)定。另外,對(duì)實(shí)施例2~5以及比較例2的化合物進(jìn)行了xps測(cè)定。另外,對(duì)實(shí)施例6、7以及比較例3的化合物進(jìn)行了epma(電子探針顯微分析儀)測(cè)定。測(cè)定結(jié)果如表1所示。表1示出了采用xps測(cè)定、rbs測(cè)定、nra測(cè)定或者epma測(cè)定得到的各化合物的組成的元素比率(atomic%)、以及在將pb的元素比率設(shè)定為1而進(jìn)行歸一化時(shí)的i以及c的元素比率(i以及c相對(duì)于pb的元素比率)。另外,將i相對(duì)于pb的元素比率設(shè)定為3×(1-x)而算出碘缺損率x的結(jié)果也如表1所示。表1由表1所示的結(jié)果可以確認(rèn):雖然元素比率的測(cè)定結(jié)果隨著分析方法的不同而不同,但實(shí)施例1~10的化合物與比較例1~3的化合物相比,顯示出更高的碘缺損率x。根據(jù)xps測(cè)定,實(shí)施例2~5的化合物的i相對(duì)于pb的元素比率在2.3~2.7的范圍,均為2.7以下(碘缺損率x:0.1以上)。根據(jù)rbs/nra測(cè)定,實(shí)施例1、8~10的化合物的i相對(duì)于pb的元素比率在2.8~2.9的范圍,均為2.9以下(碘缺損率x:0.03以上)。此外,根據(jù)rbs測(cè)定,能夠以較高的精度算出組成比。例如,即使在鈣鈦礦型膜上沉積其它化合物的情況下,也能夠以較高的精度分析鈣鈦礦型膜的組成。接著,就xps譜的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。圖4a~圖4d是表示實(shí)施例2以及比較例2的化合物的xps譜的圖,分別表示與c1s軌道、n1s軌道、pb4f軌道以及i3d5軌道相對(duì)應(yīng)的結(jié)合能附近的譜。由圖4a~圖4d所示的結(jié)果可知:在實(shí)施例2和比較例2中,與n1s軌道、pb4f軌道以及i3d5軌道相對(duì)應(yīng)的譜大致一致。與此相對(duì)照,與c1s軌道相對(duì)應(yīng)的譜相互不同。具體地說(shuō),在實(shí)施例2中,處于285~288ev的位置的c1s的峰強(qiáng)度相對(duì)于處于288~292ev的位置的c1s的峰強(qiáng)度的比例為30%以上,大于比較例2的上述比例。這表示在實(shí)施例2的化合物和比較例2的化合物中,接近fa+的電子狀態(tài)發(fā)生了變化。此外,雖然未圖示,但其它實(shí)施例中的xps譜也顯示與實(shí)施例1同樣的傾向。<晶體結(jié)構(gòu)解析>對(duì)實(shí)施例1~實(shí)施例5以及比較例1的化合物進(jìn)行了xrd測(cè)定。圖5a是表示實(shí)施例1的材料的xrd測(cè)定結(jié)果的圖,橫軸表示2θ,縱軸表示x射線(xiàn)衍射強(qiáng)度。圖5b是表示比較例1的化合物的xrd能譜的圖。在此,x射線(xiàn)使用cukα射線(xiàn)。此外,其它實(shí)施例的x射線(xiàn)衍射圖譜也顯示出與實(shí)施例1同樣的傾向,因而將圖示予以省略。由圖5a以及圖5b可知:實(shí)施例1以及比較例1的化合物的x射線(xiàn)衍射圖譜具有歸屬于(100)面且處于13.9°≤2θ≤14.1°的位置的第1峰、歸屬于(111)面且處于23.5°≤2θ≤24.5°的位置的第2峰、以及歸屬于(200)面且處于27°≤2θ≤29°的位置的第3峰。各實(shí)施例以及比較例的第1峰、第2峰以及第3峰的強(qiáng)度i(100)、i(111)、i(200)如表2所示。另外,算出第2峰相對(duì)于第1峰的強(qiáng)度比i(111)/i(100)、以及第2峰相對(duì)于第1峰的強(qiáng)度比i(200)/i(100)的結(jié)果如表2所示。表2由表2所示的結(jié)果可知:實(shí)施例1~5的化合物的第1峰相對(duì)于第2峰的強(qiáng)度比i(111)/i(100)小于比較例1的強(qiáng)度比i(111)/i(100)(49%)。實(shí)施例1~5的化合物的強(qiáng)度比i(111)/i(100)例如超過(guò)0%且在40%以下。另外,在比較例1中,第3峰的強(qiáng)度小于第1峰的強(qiáng)度,與此相對(duì)照,在實(shí)施例1~5中,第3峰的強(qiáng)度大于第1峰的強(qiáng)度。也就是說(shuō),實(shí)施例1~5的第3峰相對(duì)于第1峰的強(qiáng)度比i(200)/i(100)超過(guò)100%。由這樣的強(qiáng)度比的特征可以確認(rèn):實(shí)施例1~5的化合物與比較例1的化合物相比具有更多的碘缺損。再者,對(duì)于實(shí)施例1以及比較例1的化合物,使用更高精度的xrd裝置進(jìn)行xrd測(cè)定,對(duì)歸屬于(110)面的第4峰以及歸屬于(220)面的第5峰的位置進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查。圖13a以及圖13b是表示實(shí)施例1以及比較例1的化合物的xrd能譜的圖。實(shí)線(xiàn)為實(shí)施例1的化合物的xrd能譜,虛線(xiàn)為比較例1的化合物的xrd能譜。另外,圖13a表示衍射角2θ在19.2°~20.2°的范圍內(nèi)的衍射強(qiáng)度,圖13b表示衍射角2θ在39.4°~40.8°的范圍內(nèi)的衍射強(qiáng)度。由圖13a以及圖13b可知:實(shí)施例1的xrd能譜具有處于19.65°≤2θ≤19.71°的位置的第4峰、和處于39.98°≤2θ≤40.10°的位置的第5峰。實(shí)施例1的第4峰處于2θ=19.68°的位置,與比較例1的歸屬于(110)面的峰(2θ=19.72°)相比,向0.1°左右的低角度側(cè)偏移。同樣,實(shí)施例1的第5峰處于2θ=40.04°的位置,與比較例1的歸屬于(220)面的峰(2θ=40.11°)相比,向0.1°左右的低角度側(cè)偏移。這表示實(shí)施例1的化合物的fapbi3晶體的單位晶格與比較例1的化合物的fapbi3晶體的單位晶格大。通常在fapbi3晶體中,單位晶格越大,帶隙越小,因而可以確認(rèn)實(shí)施例1的化合物具有小于比較例1的化合物的帶隙。<熒光測(cè)定和熒光壽命>對(duì)于實(shí)施例1~5以及比較例1的化合物,以532nm的激光為光源而進(jìn)行了熒光測(cè)定以及熒光壽命測(cè)定。圖6是表示實(shí)施例1以及比較例1的化合物采用以532nm的激光為光源的熒光測(cè)定得到的熒光光譜的測(cè)定結(jié)果的圖。橫軸為波長(zhǎng),縱軸為熒光強(qiáng)度。此外,其它實(shí)施例的測(cè)定結(jié)果也顯示出與實(shí)施例1同樣的傾向,因而將圖示予以省略。如圖6所示,比較例1的化合物的熒光光譜在830nm具有峰,與此相對(duì)照,實(shí)施例1的化合物的熒光光譜在890nm具有峰。也就是說(shuō),可知實(shí)施例1的化合物的熒光光譜的峰與比較例1相比,位于長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)。各實(shí)施例以及比較例的熒光強(qiáng)度最高的波長(zhǎng)(以下稱(chēng)為峰值波長(zhǎng))如表3所示。由表3所示的結(jié)果可知:實(shí)施例1~實(shí)施例5的峰值波長(zhǎng)為880nm~905nm。接著,按熒光強(qiáng)度最高的波長(zhǎng)(峰值波長(zhǎng))對(duì)熒光壽命進(jìn)行了測(cè)定。測(cè)定溫度設(shè)定為25℃。圖7示出了實(shí)施例1以及比較例1的化合物的熒光衰減曲線(xiàn)。圖7的橫軸表示時(shí)間,縱軸表示計(jì)數(shù)。對(duì)于各曲線(xiàn),由強(qiáng)度計(jì)數(shù)最高的時(shí)間進(jìn)行2次線(xiàn)性近似,將壽命較長(zhǎng)的成分的衰減速度常數(shù)作為“熒光壽命”而算出。對(duì)于實(shí)施例2~實(shí)施例5也同樣算出了熒光壽命。結(jié)果如表3所示。表3由表3所示的結(jié)果可以確認(rèn):實(shí)施例1~實(shí)施例5的化合物與比較例1的化合物相比,具有更長(zhǎng)的熒光壽命。<吸光度測(cè)定>進(jìn)行了實(shí)施例1~5以及比較例1的化合物的吸光度測(cè)定,從而算出了帶隙以及吸收端的波長(zhǎng)。圖8是表示實(shí)施例1以及比較例1的化合物的吸收光譜的圖,橫軸表示波長(zhǎng),縱軸表示吸光度。在比較例1的化合物中,與帶隙相當(dāng)?shù)奈斩说牟ㄩL(zhǎng)在830nm附近,帶隙為1.49ev。與此相對(duì)照,在實(shí)施例1的化合物中,吸收端的波長(zhǎng)在885nm附近,帶隙為1.4ev左右。同樣,求出實(shí)施例2~實(shí)施例5的吸收端的波長(zhǎng)以及帶隙的結(jié)果如表4所示。此外,帶隙采用如下的方法求出。如果將吸光度設(shè)定為α,將帶隙設(shè)定為eg,則α2與(hν-eg)成正比。在此,h為普朗克常數(shù),ν為頻率,hν大約為1240/λ。在此,λ為吸收波長(zhǎng)。以該關(guān)系為基礎(chǔ),縱軸(y軸)取α2,橫軸(x軸)取1240/λ,在吸收端附近進(jìn)行直線(xiàn)近似,將其x軸截距設(shè)定為帶隙eg。表4吸收端的波長(zhǎng)(nm)帶隙(ev)實(shí)施例18851.40實(shí)施例28871.40實(shí)施例38821.41實(shí)施例48821.41實(shí)施例58851.40比較例18321.49由該結(jié)果可知:實(shí)施例1~5的化合物的吸收端的波長(zhǎng)與比較例1的化合物相比,位于長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)。另外,還確認(rèn)實(shí)施例1~5的化合物具有1.4ev或者1.4ev附近的帶隙,從而可以有助于較高的轉(zhuǎn)換效率。此外,對(duì)實(shí)施例以及比較例的各化合物進(jìn)行的多種分析結(jié)果未必以其化合物的相同的位置、相同的深度為對(duì)象。例如,rbs測(cè)定以化合物的寬度1mm、深度1μm的區(qū)域?yàn)閷?duì)象。xps測(cè)定以化合物的寬度100μm、深度幾nm的區(qū)域?yàn)閷?duì)象。再者,熒光波長(zhǎng)以及熒光壽命的測(cè)定以化合物的寬度100μm、深度0.5μm的區(qū)域?yàn)閷?duì)象。(太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)以及制造方法)以下一面參照附圖,一面就使用本實(shí)施方式的光吸收材料的太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)以及制造方法進(jìn)行說(shuō)明。圖9是表示本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池的一個(gè)例子的示意剖視圖。太陽(yáng)能電池100在基板1上依次層疊有第1電極2、光吸收層5以及第2電極6。光吸收層5的光吸收材料包含本實(shí)施方式的fapbi3型化合物。此外,太陽(yáng)能電池100也可以沒(méi)有基板1。接著,就太陽(yáng)能電池100的基本的作用效果進(jìn)行說(shuō)明。如果使光照射在太陽(yáng)能電池100上,則光吸收層5吸收光,產(chǎn)生被激發(fā)的電子和空穴。該被激發(fā)的電子向第1電極2移動(dòng)。另一方面,在光吸收層5產(chǎn)生的空穴向第2電極6移動(dòng)。由此,太陽(yáng)能電池100可以從作為負(fù)極的第1電極2和作為正極的第2電極6取出電流。太陽(yáng)能電池100例如可以采用以下的方法進(jìn)行制作。首先,在基板1的表面,采用化學(xué)氣相沉積法、濺射法等形成第1電極2。接著,在第1電極2上形成光吸收層5。例如,也可以一面參照?qǐng)D2a~圖2c,一面按規(guī)定的厚度切出用前述的方法制作的鈣鈦礦型化合物(fapbi3晶體),將其設(shè)置在第1電極上而作為光吸收層5。接著,通過(guò)在光吸收層5上形成第2電極6,便可以得到太陽(yáng)能電池100。下面就太陽(yáng)能電池100的各構(gòu)成要素進(jìn)行具體的說(shuō)明。<基板1>基板1為附帶的構(gòu)成要素?;?保持太陽(yáng)能電池100的各層?;?可以由透明的材料形成。例如,可以使用玻璃基板或者塑料基板(包括塑料薄膜)。另外,在第1電極2具有充分的強(qiáng)度時(shí),因?yàn)榻柚诘?電極2便可以保持各層,因而也可以未必設(shè)置基板1。<第1電極2>第1電極2具有導(dǎo)電性。另外,第1電極2與光吸收層5沒(méi)有形成歐姆接觸。再者,第1電極2具有對(duì)于來(lái)自光吸收層5的空穴的阻擋性。所謂對(duì)于來(lái)自光吸收層5的空穴的阻擋性,是指僅使在光吸收層5產(chǎn)生的電子通過(guò)而不使空穴通過(guò)的性質(zhì)。具有這樣的性質(zhì)的材料是光吸收層5的費(fèi)米能級(jí)比其價(jià)帶下端的能級(jí)低的材料。作為具體的材料,可以列舉出鋁。另外,第1電極2具有透光性。例如,透過(guò)從可見(jiàn)區(qū)域至近紅外區(qū)域的光。第1電極2例如可以使用透明且具有導(dǎo)電性的金屬氧化物來(lái)形成。作為這樣的金屬氧化物,例如可以列舉出銦-錫復(fù)合氧化物、摻雜了銻的氧化錫、摻雜了氟的氧化錫、摻雜了硼、鋁、鎵、銦之中的至少一種的氧化鋅、或者它們的復(fù)合物。另外,第1電極2可以使用不透明的材料并設(shè)計(jì)可透過(guò)光的圖案來(lái)形成。作為可透過(guò)光的圖案,例如可以列舉出線(xiàn)狀、波浪線(xiàn)狀、格子狀、規(guī)則地或者不規(guī)則地排列有多個(gè)微細(xì)的貫通孔的沖孔金屬狀的圖案、或者相對(duì)于它們進(jìn)行了負(fù)片、正片反轉(zhuǎn)的圖案。如果第1電極2具有這些圖案,則光可以透過(guò)不存在電極材料的部分。作為不透明的電極材料,例如可以列舉出鉑、金、銀、銅、鋁、銠、銦、鈦、鐵、鎳、錫、鋅、或者含有它們之中的任一種的合金。另外,也可以使用具有導(dǎo)電性的碳材料。第1電極2的光的透過(guò)率例如也可以為50%以上,也可以為80%以上。應(yīng)透過(guò)的光的波長(zhǎng)依賴(lài)于光吸收層5的吸收波長(zhǎng)。第1電極2的厚度例如在1nm~1000nm的范圍內(nèi)。<光吸收層5>光吸收層5的光吸收材料包含本實(shí)施方式的鈣鈦礦型化合物。光吸收層5的厚度雖然也取決于其光吸收的大小,但例如為100nm~1000nm。光吸收層5也可以如前所述,通過(guò)切出fapbi3晶體而形成。此外,光吸收層5的形成方法并沒(méi)有特別的限定。例如,也可以使用基于含有鈣鈦礦型化合物的溶液的涂布法來(lái)形成。<第2電極6>第2電極6具有導(dǎo)電性。另外,第2電極6與光吸收層5沒(méi)有歐姆接觸。再者,還具有對(duì)于來(lái)自光吸收層5的電子的阻擋性。所謂對(duì)于來(lái)自光吸收層5的電子的阻擋性,是指僅使在光吸收層5產(chǎn)生的空穴通過(guò)而不使電子通過(guò)的性質(zhì)。具有這樣的性質(zhì)的材料是光吸收層5的費(fèi)米能級(jí)比其導(dǎo)帶上端的能級(jí)高的材料。作為具體的材料,可以列舉出金、石墨烯等碳材料。圖10是表示本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池的其它例子的示意剖視圖。太陽(yáng)能電池200在具有電子傳輸層這一點(diǎn)上,與圖9所示的太陽(yáng)能電池100不同。對(duì)于具有與太陽(yáng)能電池100相同的功能以及構(gòu)成的構(gòu)成要素,標(biāo)注與太陽(yáng)能電池100共同的符號(hào),并將其說(shuō)明予以適當(dāng)?shù)氖÷?。太?yáng)能電池200在基板1上依次層疊有第1電極22、電子傳輸層3、光吸收層5以及第2電極6。此外,太陽(yáng)能電池200也可以沒(méi)有基板1。接著,就太陽(yáng)能電池200的基本的作用效果進(jìn)行說(shuō)明。如果使光照射在太陽(yáng)能電池100上,則光吸收層5吸收光,產(chǎn)生被激發(fā)的電子和空穴。該被激發(fā)的電子經(jīng)由電子傳輸層3而向第1電極22移動(dòng)。另一方面,在光吸收層5產(chǎn)生的空穴向第2電極6移動(dòng)。由此,太陽(yáng)能電池200可以從作為負(fù)極的第1電極22和作為正極的第2電極6取出電流。另外,在本實(shí)施方式中,設(shè)置有電子傳輸層3。因此,第1電極22對(duì)于來(lái)自光吸收層5的空穴也可以不具有阻擋性。因此,第1電極22的材料選擇的寬度較廣。本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池200可以采用與圖9所示的太陽(yáng)能電池100同樣的方法進(jìn)行制作。電子傳輸層3采用濺射法等在第1電極22上形成。下面就太陽(yáng)能電池200的各構(gòu)成要素進(jìn)行具體的說(shuō)明。<第1電極22>第1電極22具有導(dǎo)電性。第1電極22也可以設(shè)計(jì)為與第1電極2同樣的構(gòu)成。在本實(shí)施方式中,為了利用電子傳輸層3,第1電極22對(duì)于來(lái)自光吸收層3的空穴也可以不具有阻擋性。也就是說(shuō),第1電極22的材料也可以是與光吸收層進(jìn)行歐姆接觸的材料。第1電極22具有透光性。例如,透過(guò)從可見(jiàn)區(qū)域至近紅外區(qū)域的光。第1電極22可以使用透明且具有導(dǎo)電性的金屬氧化物來(lái)形成。作為這樣的金屬氧化物,例如可以列舉出銦-錫復(fù)合氧化物、摻雜了銻的氧化錫、摻雜了氟的氧化錫、摻雜了硼、鋁、鎵、銦之中的至少一種的氧化鋅、或者它們的復(fù)合物。另外,作為第1電極22的材料,也可以使用不透明的材料。在此情況下,與第1電極2同樣,將第1電極22形成為可透過(guò)光的圖案狀。作為不透明的電極材料,例如可以列舉出鉑、金、銀、銅、鋁、銠、銦、鈦、鐵、鎳、錫、鋅、或者含有它們之中的任一種的合金。另外,也可以使用具有導(dǎo)電性的碳材料。第1電極22的光的透過(guò)率例如也可以為50%以上,也可以為80%以上。應(yīng)透過(guò)的光的波長(zhǎng)依賴(lài)于光吸收層5的吸收波長(zhǎng)。第1電極22的厚度例如為1nm~1000nm。<電子傳輸層3>電子傳輸層3包含半導(dǎo)體。電子傳輸層3也可以是帶隙為3.0ev以上的半導(dǎo)體。通過(guò)采用帶隙為3.0ev以上的半導(dǎo)體來(lái)形成電子傳輸層3,可以使可見(jiàn)光以及紅外光透過(guò)直至光吸收層5。作為半導(dǎo)體的例子,可以列舉出有機(jī)或者無(wú)機(jī)n型半導(dǎo)體。作為有機(jī)n型半導(dǎo)體,例如可以列舉出酰亞胺化合物、醌化合物、以及富勒烯及其衍生物。另外,作為無(wú)機(jī)n型半導(dǎo)體,例如可以使用金屬元素的氧化物、鈣鈦礦型氧化物。作為金屬元素的氧化物,例如可以使用cd、zn、in、pb、mo、w、sb、bi、cu、hg、ti、ag、mn、fe、v、sn、zr、sr、ga、cr的氧化物。作為更具體的例子,可以列舉出tio2。作為鈣鈦礦型氧化物的例子,可以列舉出srtio3、catio3。另外,電子傳輸層3也可以由帶隙大于6ev的物質(zhì)來(lái)形成。作為帶隙大于6ev的物質(zhì),可以列舉出氟化鋰或者氟化鈣等堿金屬或者堿土類(lèi)金屬的鹵化物、氧化鎂等堿金屬氧化物、二氧化硅等。在此情況下,為了確保電子傳輸層3的電子傳輸性,電子傳輸層3被構(gòu)成為例如10nm以下。電子傳輸層3也可以含有由互不相同的材料構(gòu)成的多個(gè)層。圖11是表示本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池的一個(gè)例子的示意剖視圖。太陽(yáng)能電池300在具有多孔質(zhì)層這一點(diǎn)上,與圖10所示的太陽(yáng)能電池200不同。對(duì)于具有與太陽(yáng)能電池200相同的功能以及構(gòu)成的構(gòu)成要素,標(biāo)注與太陽(yáng)能電池200共同的符號(hào),并將其說(shuō)明予以適當(dāng)?shù)氖÷浴L?yáng)能電池300在基板1上依次層疊有第1電極22、電子傳輸層3、多孔質(zhì)層4、光吸收層5以及第2電極6。多孔質(zhì)層4包含多孔質(zhì)體。多孔質(zhì)體包含孔隙。此外,太陽(yáng)能電池300也可以沒(méi)有基板1。多孔質(zhì)層4中的孔隙從與光吸收層5相接的部分連接到與電子傳輸層3相接的部分。由此,光吸收層5的材料填充在多孔質(zhì)層4的孔隙中,可以達(dá)到電子傳輸層3的表面。因此,光吸收層5和電子傳輸層3相接觸,因而能夠直接進(jìn)行電子的授受。接著,就太陽(yáng)能電池100的基本的作用效果進(jìn)行說(shuō)明。如果使光照射在太陽(yáng)能電池100上,則光吸收層5吸收光,產(chǎn)生被激發(fā)的電子和空穴。該被激發(fā)的電子經(jīng)由電子傳輸層3而向第1電極22移動(dòng)。另一方面,在光吸收層5產(chǎn)生的空穴向第2電極6移動(dòng)。由此,太陽(yáng)能電池100可以從作為負(fù)極的第1電極22和作為正極的第2電極6取出電流。另外,通過(guò)在電子傳輸層3上設(shè)置多孔質(zhì)層4,可以得到能夠容易形成光吸收層5的效果。也就是說(shuō),通過(guò)設(shè)置多孔質(zhì)層4,光吸收層5的材料便侵入多孔質(zhì)層4的孔隙中,從而多孔質(zhì)層4成為光吸收層5的基礎(chǔ)。因此,光吸收層5的材料難以在多孔質(zhì)層4的表面發(fā)生不相容或者凝聚的情況。因此,可以將光吸收層5形成為均勻的膜。另外,借助于多孔質(zhì)層4而發(fā)生光散射,從而可以期待使通過(guò)光吸收層5的光的光程增大的效果。如果光程增大,則可以預(yù)測(cè)在光吸收層5中產(chǎn)生的電子和空穴的量增加。太陽(yáng)能電池300可以采用與太陽(yáng)能電池200同樣的方法進(jìn)行制作。多孔質(zhì)層4例如采用涂布法在電子傳輸層3上形成。<多孔質(zhì)層4>多孔質(zhì)層4成為形成光吸收層5時(shí)的基臺(tái)。多孔質(zhì)層4不會(huì)阻礙光吸收層5的光吸收、以及從光吸收層5向電子傳輸層3的電子移動(dòng)。多孔質(zhì)層4包含多孔質(zhì)體。作為多孔質(zhì)體,例如可以列舉出絕緣性或者半導(dǎo)體的粒子連接而成的多孔質(zhì)體。作為絕緣性的粒子,例如可以使用氧化鋁、氧化硅的粒子。作為半導(dǎo)體粒子,可以使用無(wú)機(jī)半導(dǎo)體粒子。作為無(wú)機(jī)半導(dǎo)體,可以使用金屬元素的氧化物、金屬元素的鈣鈦礦型氧化物、金屬元素的硫化物以及金屬硫族化合物。作為金屬元素的氧化物的例子,可以列舉出cd、zn、in、pb、mo、w、sb、bi、cu、hg、ti、ag、mn、fe、v、sn、zr、sr、ga、si、cr的氧化物。作為更具體的例子,可以列舉出tio2。作為金屬元素的鈣鈦礦型氧化物的例子,可以列舉出srtio3、catio3。作為金屬元素的硫化物的例子,可以列舉出cds、zns、in2s3、pbs、mo2s、ws2、sb2s3、bi2s3、zncds2以及cu2s。作為金屬硫族化合物的例子,可以列舉出cdse、in2se3、wse2、hgs、pbse以及cdte。多孔質(zhì)層4的層厚優(yōu)選為0.01μm~10μm,進(jìn)一步優(yōu)選為0.1μm~1μm。另外,多孔質(zhì)層4的表面粗糙度優(yōu)選為較大者。具體地說(shuō),用實(shí)際面積/投影面積給出的表面粗糙度系數(shù)優(yōu)選為10以上,進(jìn)一步優(yōu)選為100以上。此外,所謂投影面積,是指用光從正前方照射物體時(shí),在后面形成的陰影的面積。所謂實(shí)際面積,是指物體的實(shí)際表面積。實(shí)際面積可以由從物體的投影面積以及厚度求出的體積、和構(gòu)成物體的材料的比表面積以及體積密度來(lái)計(jì)算。圖12是表示本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池的其它例子的示意剖視圖。太陽(yáng)能電池400在具有空穴傳輸層這一點(diǎn)上,與圖11所示的太陽(yáng)能電池300不同。對(duì)于具有與太陽(yáng)能電池100相同的功能以及構(gòu)成的構(gòu)成要素,標(biāo)注與太陽(yáng)能電池100共同的符號(hào),并將其說(shuō)明予以適當(dāng)?shù)氖÷?。太?yáng)能電池400在基板31上依次層疊有第1電極32、電子傳輸層3、多孔質(zhì)層4、光吸收層5、空穴傳輸層7以及第2電極36。太陽(yáng)能電池200也可以沒(méi)有基板31。接著,就本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池400的基本的作用效果進(jìn)行說(shuō)明。如果使光照射在太陽(yáng)能電池400上,則光吸收層5吸收光,產(chǎn)生被激發(fā)的電子和空穴。該被激發(fā)的電子向電子傳輸層3移動(dòng)。另一方面,在光吸收層5產(chǎn)生的空穴向空穴傳輸層7移動(dòng)。電子傳輸層3與第1電極32連接,空穴傳輸層7與第2電極36連接。由此,太陽(yáng)能電池400可以從作為負(fù)極的第1電極32和作為正極的第2電極36取出電流。太陽(yáng)能電池400在光吸收層5和第2電極36之間具有空穴傳輸層7。因此,第2電極36對(duì)于來(lái)自光吸收層5的電子也可以不具有阻擋性。因此,第2電極36的材料選擇的寬度較廣。下面就太陽(yáng)能電池400的各構(gòu)成要素進(jìn)行具體的說(shuō)明。此外,對(duì)于與太陽(yáng)能電池300共同的要素,將其說(shuō)明予以省略。<第1電極32和第2電極36>如上所述,第2電極36對(duì)于來(lái)自光吸收層5的電子也可以不具有阻擋性。也就是說(shuō),第2電極36的材料也可以是與光吸收層5進(jìn)行歐姆接觸的材料。因此,可以將第2電極36形成為具有透光性。第1電極32以及第2電極36之中的至少一方具有透光性,具有與太陽(yáng)能電池100的第1電極2同樣的構(gòu)成。第1電極32和第2電極36的一方也可以不具有透光性。也就是說(shuō),未必需要使用具有透光性的材料,而且也可以不具有包含使光透過(guò)的開(kāi)口部分的圖案。<基板31>可以設(shè)計(jì)為與圖9所示的基板1同樣的構(gòu)成。另外,在第2電極36具有透光性的情況下,基板31的材料也可以是不具有透光性的材料。例如,作為基板31的材料,可以使用金屬或陶瓷、透過(guò)性較小的樹(shù)脂材料。<空穴傳輸層7>空穴傳輸層7由有機(jī)物、或無(wú)機(jī)半導(dǎo)體等構(gòu)成??昭▊鬏攲?也可以含有由互不相同的材料構(gòu)成的多個(gè)層。空穴傳輸層7的厚度優(yōu)選為1nm~1000nm,更優(yōu)選為10nm~50nm。只要在該范圍內(nèi),就可以表現(xiàn)出充分的空穴傳輸性。另外,由于可以維持低電阻,因而可以高效率地進(jìn)行光發(fā)電。作為空穴傳輸層7的形成方法,可以采用涂布法或者印刷法。作為涂布法,例如可以列舉出刮刀法、棒涂法、噴涂法、浸漬涂布法、旋轉(zhuǎn)涂布法。作為印刷法,例如可以列舉出絲網(wǎng)印刷法。另外,也可以根據(jù)需要,設(shè)計(jì)為混合多種材料而制作空穴傳輸層7,然后進(jìn)行加壓或者燒成等。在空穴傳輸層7的材料為有機(jī)低分子體或無(wú)機(jī)半導(dǎo)體的情況下,也可以采用真空蒸鍍法等來(lái)制作。空穴傳輸層7也可以含有支持電解質(zhì)和溶劑。支持電解質(zhì)和溶劑具有使空穴傳輸層7中的空穴穩(wěn)定化的效果。作為支持電解質(zhì),例如可以列舉出銨鹽、堿金屬鹽。作為銨鹽,例如可以列舉出高氯酸四丁基銨、六氟磷酸四乙基銨、咪唑鎓鹽和吡啶鹽。作為堿金屬鹽,例如可以列舉出高氯酸鋰和四氟化硼鉀??昭▊鬏攲?中含有的溶劑優(yōu)選為離子傳導(dǎo)性?xún)?yōu)良的溶劑。水系溶劑和有機(jī)溶劑都可以使用,但為了使溶質(zhì)更穩(wěn)定化,優(yōu)選為有機(jī)溶劑。作為具體的例子,可以列舉出叔丁基吡啶、吡啶、n-甲基吡咯烷酮等雜環(huán)化合物溶劑。另外,作為溶劑,既可以單獨(dú)使用離子液體,或者也可以在另一種溶劑中混合離子液體來(lái)使用。離子液體在揮發(fā)性低、阻燃性高方面是優(yōu)選的。作為離子液體,例如可以列舉出1-乙基-3-甲基咪唑四氰基硼酸鹽等咪唑鎓系、吡啶系、脂環(huán)式胺系、脂肪族胺系以及偶氮胺系離子液體。(實(shí)施例以及比較例)制作出實(shí)施例以及比較例的太陽(yáng)能電池,對(duì)元件特性進(jìn)行評(píng)價(jià),因而就其方法以及結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。<實(shí)施例以及比較例的太陽(yáng)能電池的制作>[實(shí)施例11]作為實(shí)施例11,制作出具有圖10所示的構(gòu)成的太陽(yáng)能電池。作為光吸收層5,使用前述的實(shí)施例1的化合物(fapbi3晶體)。首先,采用金剛石刀具將實(shí)施例1的化合物切取為平板狀,用砂紙使其表面平滑化,從而得到厚度為200μm的平板狀(7mm×7mm)的試料。接著,準(zhǔn)備在表面具有ito膜作為第1電極22的基板1,采用濺射法在ito膜上形成sno2層作為電子傳輸層3。接著,在sno2層上配置上述的平板狀試料作為光吸收層5。此后,在試料的表面蒸鍍金,從而形成第2電極6。這樣一來(lái),便得到實(shí)施例11的太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池的尺寸(面積)為7mm×7mm。各構(gòu)成要素如下所述。基板1:玻璃基板7mm×7mm、厚度0.7mm第1電極22:ito(表面電阻10ω/□)電子傳輸層3:sno2厚度20nm光吸收層5:實(shí)施例1的化合物厚度200μm第2電極6:au厚度80nm[比較例4]在電子傳輸層3即sno2層上,采用與比較例1同樣的方法,形成fapbi3膜作為光吸收層5,除此以外,制作出具有與實(shí)施例11同樣的構(gòu)成的太陽(yáng)能電池。<ipce效率測(cè)定>為了評(píng)價(jià)實(shí)施例11以及比較例4的太陽(yáng)能電池的特性,進(jìn)行了ipce效率測(cè)定(incidentphotontocurrentconversionefficiency:各波長(zhǎng)下的量子效率測(cè)定)。測(cè)定使用太陽(yáng)模擬器(分光計(jì)量?jī)x器公司生產(chǎn),otento-sunv)。另外,光源的能量對(duì)于每一波長(zhǎng)設(shè)定為5mw/cm2。測(cè)定結(jié)果如圖14所示。由圖14所示的結(jié)果可知:將碘缺損率較高的材料用作光吸收層5的實(shí)施例11的太陽(yáng)能電池與比較例4的太陽(yáng)能電池相比,吸收波長(zhǎng)域向長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)擴(kuò)張。在實(shí)施例11以及比較例4的太陽(yáng)能電池中,如果由量子效率的數(shù)據(jù)算出在基準(zhǔn)太陽(yáng)光(am1.5g)下的電流值,則分別為30ma/cm2、24ma/cm2。因此,可知實(shí)施例11的太陽(yáng)能電池與比較例4的太陽(yáng)能電池相比,在太陽(yáng)光下的電流值較大,從而可以實(shí)現(xiàn)較高的轉(zhuǎn)換效率。正如以上所說(shuō)明的那樣,在本發(fā)明的鈣鈦礦型化合物中,碘相對(duì)于pb發(fā)生了缺損。例如,在采用x射線(xiàn)光電子能譜方法進(jìn)行的組成分析中,i相對(duì)于pb的元素比率為2.7以下,或者在采用盧瑟福背散射能譜法進(jìn)行的組成分析中,i相對(duì)于pb的元素比率為2.9以下。根據(jù)這樣的構(gòu)成,本發(fā)明的鈣鈦礦型化合物與以前的鈣鈦礦型化合物相比,帶隙較小,具有1.4ev或者1.4ev附近的帶隙。因此,通過(guò)將本發(fā)明的鈣鈦礦型化合物用作太陽(yáng)能電池的光吸收材料,可以實(shí)現(xiàn)具有較高的轉(zhuǎn)換效率的太陽(yáng)能電池。此外,化合物的i相對(duì)于pb的元素比率在采用x射線(xiàn)光電子能譜方法進(jìn)行的組成分析中,優(yōu)選為1.8以上。另外,在采用盧瑟福背散射能譜法進(jìn)行的組成分析中,優(yōu)選為2.0以上。只要在上述范圍,就能穩(wěn)定地維持鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)。再者,如果在采用x射線(xiàn)光電子能譜方法進(jìn)行的組成分析中為2.1以上,或者在采用盧瑟福背散射能譜法進(jìn)行的組成分析中為2.3以上,則更為穩(wěn)定,因而是優(yōu)選的。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明的一實(shí)施方式的光吸收材料可以?xún)?yōu)選用作太陽(yáng)能電池等的光吸收層的材料。另外,本發(fā)明的一實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池作為光發(fā)電元件或光傳感器是有用的。當(dāng)前第1頁(yè)12
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