BR112017006760B1

BR112017006760B1 - Célula solar

Info

Publication number: BR112017006760B1
Application number: BR112017006760-9A
Authority: BR
Inventors: Akinobu Hayakawa; Motohiko Asano; Tomohito UNO; Mayumi Horiki; Yuuichirou FUKUMOTO; Tetsuya KUREBAYASHI; Shunji Ohara
Original assignee: Sekisui Chemical Co., Ltd
Priority date: 2014-10-14
Filing date: 2015-10-14
Publication date: 2022-09-06
Also published as: TR201911104T4; JPWO2016060185A1; US20170278640A1; BR112017006760A2; EP3208859A1; EP3208859B1; CN107078220A; JP5926466B1; WO2016060185A1; EP3208859A4; AU2015331367B2; CN107078220B; AU2015331367A1

Abstract

"CÉLULA SOLAR". Um objetivo da presente invenção é fornecer uma célula solar que seja excelente em eficiência de conversão fotoelétrica, sofra pouca degradação durante a encapsulação (degradação inicial), tenha durabilidade à alta temperatura, e seja excelente em resistência ao ciclo de temperatura. A presente invenção fornece uma célula solar que inclui: um laminado tendo um eletrodo, um contraeletrodo, e uma camada de conversão fotoelétrica disposta entre o eletrodo e o contraeletrodo; e um material de encapsulação que cobre o contraeletrodo para encapsular o laminado, sendo que a camada de conversão fotoelétrica inclui um composto de perovskita orgânico-inorgânico representado pela fórmula: R-M-X3, R representando uma molécula orgânica, M representando um átomo metálico, X representando um átomo de halogênio ou um átomo de calcogênio, sendo que o material de encapsulação inclui uma resina (met)acrílica tendo uma razão de átomo de C/átomo de O de 4 ou mais na molécula.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001] A presente invenção refere-se a uma célula solar que é excelente em eficiência de conversão fotoelétrica, sofre pouca degradação durante a encapsulação (degradação inicial), tem durabilidade à alta temperatura, e é excelente em resistência ao ciclo de temperatura.

TÉCNICA ANTECEDENTE

[002] Elementos de conversão fotoelétrica equipados com um laminado tendo uma camada semicondutora do tipo N e uma camada semicondutora do tipo P dispostas entre eletrodos opostos foram convencionalmente desenvolvidos. Tais elementos de conversão fotoelé- tricos geram fotocondutores por fotoexcitação de modo que os elétrons e furos se movam através do semicondutor do tipo N e do semicondutor do tipo P, respectivamente, para criar um campo elétrico.

[003] A maioria dos elementos de conversão fotoelétrica atualmente em uso prático são células solares inorgânicas que são produzidas utilizando semicondutores inorgânicos feitos de silício ou similares. As células solares inorgânicas, entretanto, são utilizadas apenas em uma faixa limitada, pois a sua produção é dispendiosa e a conversão das mesmas é difícil. Portanto, células solares orgânicas produzidas usando semicondutores orgânicos em vez de semicondutores inorgânicos têm recebido atenção.

[004] Em células solares orgânicas, fulereno é usado na maioria dos casos. Fulereno é conhecido por funcionar principalmente como um semicondutor do tipo N. Por exemplo, a Literatura de Patente 1 revela um filme de heterojunção de semicondutor formado usando um composto orgânico que serve como um semicondutor do tipo P, e fule- renos. Fulereno, entretanto, é conhecido por ser responsável pela degradação de células solares orgânicas produzidas usando o fulereno (consulte, por exemplo, a Literatura de Não Patentes 1). Dessa forma, há uma demanda de um material que substitua o fulereno.

[005] Nas células solares orgânicas, um laminado tendo uma camada de semicondutor do tipo N e uma camada de semicondutor do tipo P dispostas entre os eletrodos opostos é geralmente encapsulado usando uma resina de encapsulação como um material de vedação (consulte, por exemplo, a Literatura de Não Patente 2). Entretanto, o problema das células solares orgânicas encapsuladas utilizando uma resina de encapsulação como um material de vedação é que, dependendo do tipo de material semicondutor, o material semicondutor é degradado durante a encapsulação, resultando em uma eficiência de conversão fotoelétrica reduzida (degradação inicial).

LISTA DE CITAÇÃO LITERATURA DE PATENTE

[006] Literatura de Patente 1: JP 2006-344794 A

LITERATURA DE NÃO PATENTE

[007] Literatura de Não Patente 1: Reese et al., Adv. Funct. Mater., 20, 3476 a 3483 (2010)

[008] Literatura de Não Patente 2: Proc. of SPIE Vol. 7416 74160K-1

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA TÉCNICO

[009] Um objetivo da presente invenção é fornecer uma célula solar que seja excelente em eficiência de conversão fotoelétrica, sofra pouca degradação durante a encapsulação (degradação inicial), tenha durabilidade à alta temperatura, e seja excelente em resistência ao ciclo de temperatura.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA

[0010] A presente invenção fornece uma célula solar que inclui: um laminado tendo um eletrodo, um contraeletrodo, e uma camada de conversão fotoelétrica disposta entre o eletrodo e o contraeletrodo; e um material de encapsulação que cobre o contraeletrodo para encapsular o laminado, sendo que a camada de conversão fotoelétrica inclui um composto de perovskita orgânico-inorgânico representado pela fórmula R-M-X3, R representando uma molécula orgânica, M representando um átomo de metal, X representando um átomo de halogênio ou um átomo de calcogênio, sendo que o material de encapsulação inclui uma resina (met)acrílica tendo uma razão de átomo de C/átomo de O de 4 ou mais na molécula.

[0011] Mais adiante neste documento, a presente invenção será descrita em detalhes.

[0012] O presente inventor estudou o uso de um composto de pe- rovskita orgânico-inorgânico específico para uma camada de conversão fotoelétrica em uma célula solar em que um laminado tendo um eletrodo, um contraeletrodo, e uma camada de conversão fotoelétrica disposto entre o eletrodo e o contraeletrodo é encapsulado com um material de encapsulação. Pode-se esperar que o uso do composto de perovskita orgânico-inorgânico aprimore a eficiência de conversão fo- toelétrica da célula solar.

[0013] Entretanto, verificou-se que a encapsulação de um laminado incluindo uma camada de conversão fotoelétrica contendo o composto de perovskita orgânico-inorgânico com um material de encapsu- lação convencional reduz a eficiência de conversão fotoelétrica durante a encapsulação (degradação inicial).

[0014] Os presentes inventores realizaram estudos intensivos sobre a causa da degradação que ocorre quando um laminado incluindo uma camada de conversão fotoelétrica utilizando um composto de pe- rovskita orgânico-inorgânico é encapsulado com um material de en- capsulação. Os presentes inventores verificaram consequentemente que este problema surge porque, durante a encapsulação, um compo- nente orgânico no composto de perovskita orgânico-inorgânico é dissolvido no material de encapsulação de tal modo que o composto de perovskita orgânico-inorgânico é degradado.

[0015] Os presentes inventores realizaram estudos diligentes para, consequentemente, constatar que o uso de uma resina (met)acrílica tendo uma razão de átomo de C/átomo de O de 4 ou mais na molécula visto que o material de encapsulação pode impedir que um componente orgânico no composto de perovskita orgânico-inorgânico seja eluído durante a encapsulação. O presente inventor verificou ainda que o uso de uma resina (met)acrílica específica tendo uma hidrofobicidade relativamente alta visto que o material de encapsulação também pode melhorar a durabilidade à alta temperatura e a resistência ao ciclo de temperatura da célula solar resultante. Com base nestas constatações, a presente invenção foi concluída.

[0016] A célula solar da presente invenção inclui: um laminado tendo um eletrodo, um contraeletrodo e uma camada de conversão fotoelétrica disposta entre o eletrodo e o contraeletrodo; e um material de encapsulação que cobre o contraeletrodo para encapsular o laminado.

[0017] O termo "camada" como usado no presente documento significa não só uma camada tendo um contorno transparente, como também uma camada tendo um gradiente de concentração em que os elementos contidos são gradualmente alterados. A análise elementar da camada pode ser realizada, por exemplo, por análise FE-TEM/EDS e medição do corte transversal da célula solar para confirmar a distribuição de elemento de um elemento particular. O termo "camada", como usado no presente documento significa não só uma camada plana em forma de filme fino, como também uma camada capaz de formar uma estrutura intrincada em conjunto com outra(s) camada(s).

[0018] Os materiais do eletrodo e do contraeletrodo não são parti- cularmente limitados e materiais convencionalmente conhecidos podem ser utilizados. O contraeletrodo é frequentemente um eletrodo conformado.

[0019] Exemplos dos materiais do eletrodo e do contraeletrodo incluem óxido de estanho dopado com flúor (FTO), ligas de sódio, potássio e sódio, lítio, magnésio, alumínio, misturas de magnésio e prata, misturas de magnésio e índio, ligas de alumínio e lítio, misturas de Al/Al2O3, misturas de Al/LiF, metais como ouro, CuI, materiais transparentes condutores como óxido de índio e estanho (ITO) , SnO2, óxido de zinco e alumínio (AZO), óxido de índio e zinco (IZO) e óxido de zinco e gálio (GZO) e polímeros transparentes condutores. Estes materiais podem ser usados individualmente ou podem ser usados em combinação de dois ou mais destes.

[0020] O eletrodo e o contraeletrodo podem ser, cada um, um cátodo ou um ânodo.

[0021] A camada de conversão fotoelétrica inclui um composto de perovskita orgânico-inorgânico representado pela fórmula R-M-X3 em que R representa uma molécula orgânica, M representa um átomo de metal, e X representa um átomo de halogênio ou um átomo de calco- gênio.

[0022] O uso do composto de perovskita orgânico-inorgânico na camada de conversão fotoelétrica pode aprimorar a eficiência de conversão fotoelétrica da célula solar.

[0023] O R é uma molécula orgânica e é, de preferência, representado por ClNmHn (cada l, m e n representa um número inteiro positivo).

[0024] Exemplos específicos do R incluem metilamina, etilamina, propilamina, butilamina, pentilamina, hexilamina, dimetilamina, dietila- mina, dipropilamina, dibutilamina, dipentilamina, diexilamina, trimetila- mina, trietilamina, tripropilamina, tributilamina, tripentilamina, triexilami- na, etilmetilamina, metilpropilamina, butilmetilamina, metilpentilamina, hexilmetilamina, etilpropilamina, etilbutilamina, formamidina, guanidina, imidazol, azol, pirrol, aziridina, azirina, azetidina, azeto, azol, imidazoli- na, carbazol e seus íons (por exemplo, metilamônio (CH3NH3)), e fene- tilamônio. Entre os mesmos, metilamina, etilamina, propilamina, buti- lamina, pentilamina, hexilamina, formamidina e seus íons, e fenetila- mônio são preferenciais, e metilamina, etilamina, propilamina, forma- midina e seus íons são mais preferenciais.

[0025] O M é um átomo de metal. Exemplos dos mesmos incluem chumbo, estanho, zinco, titânio, antimônio, bismuto, níquel, ferro, cobalto, prata, cobre, gálio, germânio, magnésio, cálcio, índio, alumínio, manganês, cromo, molibdênio e európio. Estes átomos de metal podem ser usados individualmente ou podem ser usados em combinação de dois ou mais destes.

[0026] O X é um átomo de halogênio ou um átomo de calcogênio. Exemplos dos mesmos incluem cloro, bromo, iodo, enxofre e selênio. Estes átomos de halogênio ou calcogênio podem ser usados individualmente ou podem ser usados em combinação de dois ou mais destes. Entre os mesmos, um átomo de halogênio é preferencial, pois o composto de perovskita orgânico-inorgânico contendo halogênio na estrutura é solúvel em um solvente orgânico e é utilizável em um método de impressão econômico ou similares. Além disso, iodo é mais preferencial, pois o composto de perovskita orgânico-inorgânico tem uma energia de banda proibida estreita.

[0027] O composto de perovskita orgânico-inorgânico tem, de preferência, uma estrutura cúbica em que o átomo de metal M é colocado no centro do corpo, a molécula orgânica R é colocada em cada vértice, e o átomo de halogénio ou átomo de calcogênio X é colocado em cada centro de face.

[0028] A Figura 1 é uma vista esquemática que ilustra uma estrutura cristalina exemplificadora do composto de perovskita orgânico- inorgânico tendo uma estrutura cúbica em que o átomo de metal M é colocado no centro do corpo, a molécula orgânica R é colocada em cada vértice, e o átomo de halogênio ou átomo de calcogênio X é colocado em cada centro de face. Embora os detalhes não estejam claros, presume-se que a direção de um octaedro na retícula de cristal pode ser facilmente alterada devido à estrutura; dessa forma a mobilidade de elétrons no composto de perovskita orgânico-inorgânico é aumentada, melhorando a eficiência de conversão fotoelétrica da célula solar.

[0029] O composto de perovskita orgânico-inorgânico é, de preferência, um semicondutor cristalino. O semicondutor cristalino significa um semicondutor cujo pico de dispersão pode ser detectado pela medição da distribuição de intensidade de dispersão de raios X. Quando o composto de perovskita orgânico-inorgânico é um semicondutor cristalino, a mobilidade de elétrons no composto de perovskita orgânico- inorgânico é aumentada, melhorando a eficiência de conversão fotoe- létrica da célula solar.

[0030] O grau de cristalinidade também pode ser avaliado como um índice de cristalização. O grau de cristalinidade pode ser determinado separando-se um pico de dispersão derivado de uma substância cristalina de um halo derivado de porção amorfa, que são detectados por medição de distribuição de intensidade de dispersão de raios X, por ajuste, determinando as suas respectivas integrais de intensidade e calculando a razão da porção cristalina para o total.

[0031] O limite inferior do grau de cristalinidade do composto de perovskita orgânico-inorgânico é, de preferência, 30%. Quando o grau de cristalinidade é 30 % ou mais, a mobilidade de elétrons no composto de perovskita orgânico-inorgânico é aumentada, melhorando a eficiência de conversão fotoelétrica da célula solar. O limite inferior do grau de cristalinidade é com mais preferência 50%, adicionalmente de pre- ferência 70%.

[0032] Exemplos do método para aumentar o grau de cristalinida- de do composto de perovskita orgânico-inorgânico incluem recozimen- to por calor, irradiação com luz com forte intensidade, como laser e irradiação com plasma.

[0033] A camada de conversão fotoelétrica pode incluir, também, um semicondutor orgânico ou um semicondutor inorgânico, além do composto de perovskita orgânico-inorgânico, sem comprometer os efeitos da presente invenção. Nesse contexto, o semicondutor orgânico ou o semicondutor inorgânico pode exercer uma função como uma camada de transporte de elétrons ou uma camada transportadora de buracos mencionada posteriormente.

[0034] Exemplos do semicondutor orgânico incluem compostos tendo um esqueleto de tiofeno, como poli(3-alquiltiofeno). Exemplos dos mesmos também incluem polímeros condutores tendo um esqueleto de poli-p-fenilenovinileno, um esqueleto de polivinilcarbazol, um esqueleto de polianilina, um esqueleto de poliacetileno ou similares. Exemplos dos mesmos incluem adicionalmente: compostos tendo um esqueleto de ftalocianina, um esqueleto de naftalocianina, um esqueleto de pentaceno, um esqueleto de porfirina como um esqueleto de benzoporfirina, um esqueleto de espirobifluoreno ou similares; e materiais contendo carbono como nanotubo de carbono, grafeno e fulereno, que podem ser modificados em superfícies.

[0035] Exemplos do semicondutor inorgânico incluem óxido de titânio, óxido de zinco, óxido de índio, óxido de estanho, óxido de gálio, sulfeto de estanho, sulfeto de índio, sulfeto de zinco, CuSCN, Cu2O, CuI, MoO3, V2O5, WO3, MoS2, MoSe2 e Cu2S.

[0036] A camada de conversão fotoelétrica que inclui o semicondutor orgânico ou o semicondutor inorgânico pode ser uma estrutura laminada em que uma parte de semicondutor orgânico ou semicondu- tor inorgânico em forma de filme e uma parte de composto de perovs- kita orgânico-inorgânico em forma de filme fino são laminadas, ou pode ser uma estrutura compósita em que uma parte de semicondutor orgânico ou semicondutor inorgânico e uma parte de composto de pe- rovskita orgânico-inorgânico são combinadas. A estrutura laminada é preferencial a partir do ponto de vista que o processo de produção é simples. A estrutura compósita é preferencial a partir do ponto de vista que a eficiência de separação de carga do semicondutor orgânico ou do semicondutor inorgânico pode ser aprimorada.

[0037] O limite inferior da espessura da parte de composto de pe- rovskita orgânico-inorgânico em forma de filme fino é, de preferência, 5 nm, e o limite superior da mesma é, de preferência, 5.000 nm. Quando a espessura é 5 nm ou maior, a luz pode ser suficientemente absorvida, aprimorando a eficiência de conversão fotoelétrica. Quando a espessura é 5.000 nm ou menor, a presença de uma região na qual a separação de cargas não pode ser realizada pode ser evitada, resultando em maior eficiência de conversão fotoelétrica. O limite inferior da espessura é com mais preferência 10 nm, e o limite superior do mesmo é com mais preferência 1.000 nm. O limite inferior da espessura é adicionalmente, de preferência, 20 nm, e o limite superior do mesmo é adicionalmente, de preferência, 500 nm.

[0038] Quando a camada de conversão fotoelétrica é uma estrutura compósita em que uma parte de semicondutor orgânico ou semicondutor inorgânico e uma parte de composto de perovskita orgânico- inorgânico são combinadas, o limite inferior da espessura da estrutura compósita é, de preferência, 30 nm, e o limite superior da mesma é, de preferência, 3.000 nm. Quando a espessura é 30 nm ou maior, a luz pode ser suficientemente absorvida, aprimorando a eficiência de conversão fotoelétrica. Quando a espessura é 3.000 nm ou menor, a carga chega facilmente ao eletrodo, aumentando a eficiência de conver- são fotoelétrica. O limite inferior da espessura é com mais preferência 40 nm, e o limite superior do mesmo é com mais preferência 2.000 nm. O limite inferior da espessura é adicionalmente, de preferência, 50 nm, e o limite superior do mesmo é adicionalmente, de preferência, 1.000 nm.

[0039] No laminado, uma camada de transporte de elétrons pode ficar disposta entre o eletrodo e a camada de conversão fotoelétrica.

[0040] Exemplos da camada de transporte de elétrons incluem, mas não são particularmente limitados a, polímeros condutores do tipo N, semicondutores orgânicos de baixo peso molecular do tipo N, óxidos metálicos do tipo N, sulfetos de metal do tipo N, haletos de metal álcali, metais álcali e tensoativos. Exemplos específicos incluem poli- fenilenovinileno contendo grupos ciano, polímeros contendo boro, ba- tocuproína, batofanantrolina, hidroxiquinolinatoalumínio, compostos oxadiazol, compostos benzimidazol, compostos ácido naftalenotetra- carboxílico, derivados de perileno, compostos óxido de fosfina, compostos sulfureto de fosfina, ftalocianina contendo grupo fluoro, óxido de titânio, óxido de zinco, óxido de índio, óxido de estanho, óxido de gálio, sulfeto de estanho, sulfeto de índio e sulfeto de zinco.

[0041] A camada de transporte de elétrons pode consistir em uma camada de transporte de elétrons em forma de filme fino e inclui, de preferência, uma camada de transporte de elétrons porosos. Particularmente, quando a camada de conversão fotoelétrica é uma estrutura compósita em que uma parte de semicondutor orgânico ou semicondutor inorgânico e uma parte de composto de perovskita orgânico- inorgânico são combinadas, um filme da estrutura compósita é, de preferência, formada sobre uma camada de transporte de elétrons porosos, pois uma estrutura compósita mais complexa (estrutura mais intrincada) é obtida, aumentando a eficiência de conversão fotoelétrica.

[0042] O limite inferior da espessura da camada de transporte de elétrons, é de preferência, 1 nm, e o limite superior da mesma é, de preferência, 2.000 nm. Quando a espessura é 1 nm ou maior, as lacunas podem ser suficientemente bloqueadas. Quando a espessura é 2.000 nm ou menor, é menos provável que a camada seja resistente ao transporte de elétrons, aumentando a eficiência de conversão fo- toelétrica. O limite inferior da espessura da camada de transporte de elétrons é, com mais preferência, 3 nm, e o limite superior da mesma é, com mais preferência, 1.000 nm. O limite inferior da espessura é adicionalmente, de preferência, 5 nm, e o limite superior do mesmo é adicionalmente, de preferência, 500 nm.

[0043] No laminado, uma camada transportadora de buracos pode ficar disposta entre o contraeletrodo e a camada de conversão fotoelé- trica.

[0044] Exemplos do material da camada de transporte de buracos incluem, mas não são particularmente limitados a, polímeros condutores do tipo P, semicondutores orgânicos de baixo peso molecular do tipo P, óxidos metálicos do tipo P, sulfetos de metal do tipo P e tensoa- tivos. Exemplos específicos incluem adutos de ácido poliestirenossul- fônico de polietilenodioxitiofeno, poliotiofeno contendo grupo carboxila, ftalocianina, porfirina, óxido de molibdênio, óxido de vanádio, óxido de tungstênio, óxido de níquel, óxido de cobre, óxido de estanho, sulfure- to de molibdênio, sulfeto de tungstênio, sulfeto de cobre, sulfeto de estanho, ácido fosfônico contendo grupo fluoro, ácido fosfônico contendo grupo carbonila, compostos de cobre como CuSCN e CuSCN e Cul e materiais contendo carbono como nanotubo de carbono e grafeno, que podem ser modificados em superfície.

[0045] O limite inferior da espessura da camada de transporte de buracos, é de preferência, 1 nm, e o limite superior da mesma é, de preferência, 2.000 nm. Quando a espessura é 1 nm ou maior, os elé- tronss podem ser suficientemente bloqueados. Quando a espessura é 2.000 nm ou menor, é menos provável que a camada seja resistente ao transporte de buracos, aumentando a eficiência de conversão fo- toelétrica. O limite inferior da espessura é com mais preferência 3 nm, e o limite superior do mesmo é com mais preferência 1.000 nm. O limite inferior da espessura é adicionalmente, de preferência, 5 nm, e o limite superior do mesmo é adicionalmente, de preferência, 500 nm.

[0046] O laminado pode ter adicionalmente um substrato ou similar. Exemplos do substrato incluem, mas não são particularmente limitados a, substratos de vidro transparentes como substratos de vidro soda-cal e substratos de vidro isentos de álcali, substratos cerâmicos e substratos de plástico transparente.

[0047] Na célula solar da presente invenção, o laminado é encapsulado com um material de encapsulação. A encapsulação do laminado com o material de encapsulação pode aprimorar a durabilidade da célula solar. Isto se deve provavelmente ao fato de que o encapsulamento com o material de encapsulação pode suprimir a penetração de umidade na parte interna. Nesse contexto, o material de encapsulação cobre, de preferência, o laminado completamente para fechar as porções de extremidade do mesmo. Isso pode impedir com segurança a penetração da umidade na parte interna.

[0048] Tanto o lado do eletrodo como o lado do contraeletrodo do laminado podem ser cobertos com um material de encapsulação desde que o laminado seja encapsulado com o material de encapsulação.

[0049] O material de encapsulação inclui uma resina (met)acrílica tendo uma razão de átomo de C/átomo de O de 4 ou mais na molécula (mais adiante neste documento, também simplesmente chamada de uma "(resina met)acrílica)".

[0050] Quando o composto de perovskita orgânico-inorgânico é usado na camada de conversão fotoelétrica, durante a encapsulação, um componente orgânico no composto de perovskita orgânico- inorgânico é dissolvido no material de encapsulação de tal modo que o composto de perovskita orgânico-inorgânico é degradado (degradação inicial). Em contrapartida, na célula solar da presente invenção, o uso da resina (met)acrílica pode impedir a eluição de um componente orgânico no composto de perovskita orgânico-inorgânico durante a en- capsulação e, dessa forma, impedir a degradação da camada de conversão fotoelétrica, mesmo quando o composto de perovskita orgânico-inorgânico é usado na camada de conversão fotoelétrica. Isso se deve provavelmente ao fato de que a resina (met)acrílica tem hidrofo- bicidade relativamente alta e baixa afinidade com o composto de pe- rovskita orgânico-inorgânico. Além disso, o uso da resina (met)acrílica no material de encapsulação pode suprimir a difusão molecular dependente do tempo e, portanto, pode aprimorar a durabilidade resistente ao calor da célula solar.

[0051] A resina (met)acrílica tem uma razão de átomo de C/átomo de O é, de preferência, 5 ou mais, com mais preferência, 6 ou mais, na molécula. Também, a resina (met)acrílica tem uma razão de átomo de C/átomo de O é, de preferência, 30 ou menos, com mais preferência, 20 ou menos, na molécula a partir do ponto de vista da solubilidade de solvente da resina.

[0052] O valor da razão de átomo de C/átomo de O na molécula da resina (met)acrílica pode ser medido, por exemplo, por análise elementar de CHN/O utilizando um analisador de elemento-traço orgânico (por exemplo, 2400 II, disponível junto à PerkinElmer Inc.) ou RMN de solução utilizando um aparelho RMN (por exemplo, ECA II disponível junto à JEOL Ltd.).

[0053] O valor da razão de átomo de C/átomo de O na molécula do polímero (met)acrílico pode ser facilmente controlado ajustando-se o tipo e a composição de um monômero (met)acrílico usado como uma matéria-prima.

[0054] Especificamente, o polímero (met)acrílico pode ser obtido, por exemplo, pela homopolimerização ou copolimerização de um mo- nômero (met)acrílico tendo uma razão de átomo de C/átomo de O de 4 ou mais na molécula.

[0055] Exemplos do monômero (met)acrílico tendo uma razão de átomo de C/átomo de O de 4 ou mais na molécula incluem: (met)acrilatos de alquila tendo um grupo alquila com 8 ou mais átomos de carbono, como (met)acrilato de etilexila, (met)acrilato de laurila, e (met)acrilato de estearila; (met)acrilatos contendo esqueleto aromático como (met)acrilato de fenila e (met)acrilato de naftila; (met)acrilatos contendo esqueleto alicíclico como (met)acrilato de isobornila, (met)acrilato de norbornila, (met)acrilato de adamantila e (met)acrilato de cicloexila; e (met)acrilatos tendo um grupo ao qual um grupo funcional reativo pode ser adicionado (por exemplo, um grupo hidróxi, um grupo carboxila ou um grupo epóxi), como (met)acrilato de hidroxietile- xila. Estes monômeros (met)acrílicos podem ser usados individualmente ou podem ser usados em combinação de dois ou mais destes. Entre os mesmos, (met)acrilatos de alquila tendo um grupo alquila com 8 ou mais átomos de carbono, (met)acrilatos contendo esqueleto alicí- clico, (met)acrilatos tendo um grupo ao qual um grupo funcional reativo pode ser adicionado (por exemplo, um grupo hidróxi, um grupo carbo- xila, ou um grupo epóxi), e similares são preferenciais, e (met)acrilatos contendo esqueleto alicíclico são mais preferenciais.

[0056] Um (met)acrilato tendo um grupo ao qual um grupo funcional reativo pode ser adicionado (por exemplo, um grupo hidróxi, um grupo carboxila, ou um grupo epóxi) é usado como o monômero (met)acrílico de matéria-prima, e o número dos grupos aos quais um grupo funcional reativo pode ser adicionado é ajustado para controlar o número dos grupos funcionais reativos que serão adicionados. Isso reduz o encolhimento durante a cura do material de encapsulação pa ra suprimir o descolamento do mesmo de um eletrodo finamente con-formado, e pode aperfeiçoar mesmo a durabilidade à alta temperatura da célula solar.

[0057] Além disso, a adesão do material de encapsulação a um aderente em uma ampla faixa de temperatura é facilmente controlada ajustando-se o tipo e composição do monômero (met)acrílico de matéria-prima. Portanto, mesmo a resistência ao ciclo de temperatura da célula solar pode ser aprimorada.

[0058] Em consideração de uso no exterior, exige-se que a célula solar seja resistente a um ambiente até mesmo inóspito. Portanto, o material de encapsulação pode ser coberto com uma camada inorgânica como mencionado posteriormente.

[0059] Nesse caso, o uso da resina (met)acrílica obtida por homo- polimerização ou copolimerização de um monômero incluindo o (met)acrilato contendo esqueleto alicíclico permite que o material de encapsulação também seja excelente em resistência ao bombardeamento iônico exigida para formar uma camada inorgânica por um método de bombardeamento iônico, em comparação com materiais de encapsulação incluindo outras resinas como uma resina de poli- iisobutileno.

[0060] Alternativamente, a resina (met)acrílica pode ser uma resina obtida pela formação de um filme de um copolímero tendo um grupo funcional reativo, seguido de uma reação de reticulação do grupo funcional reativo usando um agente de reticulação. Nesse caso, o número dos grupos funcionais reativos é ajustado para, dessa forma, suprimir a degradação da célula solar durante a encapsulação (degradação inicial) causada por encolhimento durante a cura associado à reação de reticulação e para aprimorar a resistência ao bombardeamento iônico. Exemplos do grupo funcional reativo incluem um grupo epóxi, um grupo hidróxi, um grupo carboxila, um grupo alquenila e um grupo isocianato.

[0061] O agente de reticulação não é particularmente limitado, e a reação de reticulação do grupo funcional reativo pode ser iniciada usando um catalisador ou similares.

[0062] Alternativamente, a resina (met)acrílica pode ser uma resina obtida pela formação de um filme do monômero (met)acrílico em um estado de monômero, seguido da reticulação ou polimerização do monômero (met)acrílico usando calor, UV, ou similares.

[0063] Exemplos específicos da resina (met)acrílica incluem um aduto de isocianato de 2-metacriloiloxietila (tendo um grupo metacri- loiloxi como o grupo funcional reativo) de um copolímero de acrilato de isobornila, acrilato de etilexila, e (met)acrilato de acrilato de hidróxi bu- tila tendo um grupo hidróxi como o grupo ao qual um grupo funcional reativo pode ser adicionado), e um aduto de isocianato de 2- metacriloiloxietila (tendo um grupo metacriloiloxi como o grupo funcional reativo) de um copolímero de acrilato de isobornila, acrilato de eti- lexila, e ((met)acrilato de acriloiloxietila-ácido succínico tendo um grupo carboxila como o grupo ao qual um grupo funcional reativo pode ser adicionado).

[0064] O limite inferior do parâmetro de solubilidade (valor SP) da resina (met)acrílica é, de preferência, 7,0, e o limite superior do mesmo é, de preferência, 10,0. Quando o parâmetro de solubilidade (valor SP) da resina (met)acrílica é 7,0 ou maior, mais resinas são selecionáveis tal resina é mais fácil de moldar. Quando o parâmetro de solubilidade (valor SP) da resina (met)acrílica é 10,0 ou menor, durante a en- capsulação, a eluição de um componente orgânico no composto de perovskita orgânico-inorgânico pode ser prevenida e a degradação da camada de conversão fotoelétrica pode ser adicionalmente suprimida. O limite inferior do parâmetro de solubilidade (valor SP) da resina (met)acrílica é, com mais preferência, 7,5, adicionalmente de preferên- cia, 8,0. O limite superior do parâmetro de solubilidade (valor SP) da resina de encapsulação é, com mais preferência 9,5, adicionalmente de preferência, 9,0, a partir do ponto de vista de aperfeiçoamento da durabilidade à alta temperatura da célula solar.

[0065] O valor SP é denominado o parâmetro de solubilidade e é um índice capaz de mostrar a facilidade de dissolução. O valor SP no presente documento pode ser determinado por um método proposto por Fedors (R.F. Fedors, Polym. Eng. Sci., 14 (2), 147 a 154 (1974)), e calculado de acordo com a equação (1) fornecida abaixo com base na energia de evaporação (Δecoh) (cal/mol) e volume molar (Δv) (cm3/mol) de cada grupo atômico em unidades de repetição. Na equação (1), δ representa o valor SP (cal/mol)1/2.

[0066] Os valores descritos em J. Brandrup et al., "Polymer Handbook, Fourth Edition", volume 2 podem ser usados como Δecoh e Δv.

[0067] No caso de Tg > 25°C, 2n (n representa o número de átomos de cadeia principal) em n > 3 ou 4n em n < 3 é adicionado a Δv para o cálculo.

[0068] O valor SP do copolímero pode ser calculado de acordo com a equação (2) fornecida abaixo usando o valor SP calculado de cada unidade de repetição individualmente no copolímero, e a fração de volume do mesmo. Na equação (2), δcop representa o valor SP do copolímero, Φ1 e Φ2 representam as respectivas frações de volume de unidades de repetição 1 e 2, e δ1 e δ2 representam os respectivos valores SP de unidades de repetição 1 e 2 calculados individualmente.

)

[0069] O limite inferior da espessura do material de encapsulação é, de preferência, 100 nm, e o limite superior da mesma é, de prefe- rência, 100.000 nm. O limite inferior da espessura é com mais preferência 500 nm, e o limite superior do mesmo é com mais preferência 50.000 nm. O limite inferior da espessura é adicionalmente, de preferência, 1.000 nm, e o limite superior do mesmo é adicionalmente, de preferência, 20.000 nm.

[0070] De preferência, a célula solar da presente invenção inclui adicionalmente uma camada inorgânica sobre o material de encapsu- lação. Tendo uma propriedade de barreira de vapor d'água, a camada inorgânica pode suprimir a penetração de umidade na parte interna e pode, portanto, melhorar a durabilidade à alta umidade da célula solar.

[0071] Também, de preferência, a célula solar da presente invenção inclui adicionalmente uma camada inorgânica entre o laminado e o material de encapsulação. Nesse caso também, tendo uma propriedade de barreira de vapor d'água, a camada inorgânica pode suprimir a penetração de umidade na parte interna e pode, portanto, melhorar a durabilidade à alta umidade da célula solar.

[0072] A camada inorgânica contém, de preferência, um óxido metálico, um nitreto de metal ou um oxinitreto de metal.

[0073] O óxido metálico, nitreto de metal, ou oxinitreto de metal não é particularmente limitado desde que o mesmo tenha uma propriedade de barreira de vapor d'água. Exemplos dos mesmos incluem um óxido, nitreto, ou oxinitreto de Si, Al, Zn, Sn, In, Ti, Mg, Zr, Ni, Ta, W, Cu, ou uma liga contendo dois ou mais dos mesmos. Entre os mesmos, um óxido, nitreto, ou oxinitreto de Si, Al, Zn, ou Sn é preferido, e um óxido, nitreto, ou oxinitreto de Zn ou Sn é mais preferencial. Um óxido, um nitreto, ou um oxinitreto de elementos de metal incluindo ambos os elementos de metal Zn e Sn é adicionalmente preferencial devido a uma propriedade de barreira de vapor d'água particularmente alta e a plasticidade pode ser conferida à camada inorgânica.

[0074] Entre outros, o óxido metálico, nitreto de metal, ou oxinitreto de metal é particularmente, de preferência, um óxido metálico representado pela fórmula ZnaSnbOc. Nessa fórmula, cada a, b e c representa um número inteiro positivo.

[0075] O uso do óxido metálico representado pela fórmula ZnaSn- bOc na camada inorgânica pode conferir flexibilidade moderada à camada inorgânica, pois o óxido metálico contém um átomo de estanho (Sn), de modo que a tensão seja reduzida mesmo quando a espessura da camada inorgânica é aumentada. Portanto, o descolamento da camada inorgânica, eletrodo, camada de semicondutor, e similares pode ser suprimido. Isso pode aprimorar a propriedade de barreira de vapor d'água da camada inorgânica e aperfeiçoar adicionalmente a durabilidade da célula solar. Entretanto, a camada inorgânica pode exercer uma propriedade de barreira particularmente alta, pois o óxido metálico contém um átomo de zinco (Zn).

[0076] No óxido metálico representado pela fórmula ZnaSnbOc, a razão Xs (% em peso) de Sn para a soma total de Zn e Sn, de preferência, satisfaz 70 > Xs >0. Também, o valor Y representado por Y = c / (a + 2b), de preferência, satisfaz 1,5 > Y > 0,5.

[0077] As razões de elemento de zinco (Zn), estanho (Sn), e oxigênio (O) contidas no óxido metálico representado pela fórmula ZnaSn- bOc na camada inorgânica podem ser medidas usando um analisador de superfície por espectroscopia de fotoemissão por raios X (por exemplo, ESCALAB-200R disponível junto à VG Scientific).

[0078] De preferência, a camada inorgânica contendo o óxido metálico representado pela fórmula ZnaSnbOc contêm, ainda, silício (Si) e/ou alumínio (Al).

[0079] A adição de silício (Si) e/ou alumínio (Al) à camada inorgânica pode aperfeiçoar a transparência da camada inorgânica e aprimorar a eficiência de conversão fotoelétrica da célula solar.

[0080] O limite inferior da espessura da camada inorgânica, é de preferência, 30 nm, e o limite superior da mesma é, de preferência, 3.000 nm. Quando a espessura é 30 nm ou maior, a camada inorgânica pode ter uma propriedade de barreira de vapor d'água adequada, aprimorando a durabilidade da célula solar. Quando a espessura é 3.000 nm ou menor, apenas uma pequena tensão é gerada mesmo quando a espessura da camada inorgânica é aumentada. Portanto, o descolamento da camada inorgânica, eletrodo, camada de semicondutor, e similares pode ser suprimido. O limite inferior da espessura é com mais preferência 50 nm, e o limite superior do mesmo é com mais preferência 1.000 nm. O limite inferior da espessura é adicionalmente, de preferência, 100 nm, e o limite superior do mesmo é adicionalmente, de preferência, 500 nm.

[0081] A espessura da camada inorgânica pode ser medida usando um aparelho de medição de espessura de filme tipo interferência óptica (por exemplo, FE-3000 disponível junto à Otsuka Electronics Co., Ltd.).

[0082] Na célula solar da presente invenção, o material de encap- sulação pode ser adicionalmente coberto, por exemplo, com um material adicional como uma folha de vidro, filme de resina, filme de resina revestido com material inorgânico, ou folha de metal (por exemplo, alumínio). Especificamente, a célula solar da presente invenção pode ser configurada de modo que a encapsulação, preenchimento, ou ligação entre o laminado e o material adicional seja realizada pelo material de encapsulação. Isso pode bloquear suficientemente o vapor d'água mesmo quando um orifício está presente no material de encapsulação, e pode aprimorar ainda mais a durabilidade à alta umidade da célula solar. Entre os mesmos, um filme de resina revestido com material inorgânico é, com mais preferência, disposto sobre o mesmo.

[0083] A Figura 2 é uma vista em corte transversal que ilustra es-quematicamente uma célula solar exemplificadora da presente inven- ção.

[0084] Em uma célula solar 1 mostrada na Figura 2, um laminado tendo, sobre um substrato 6, um eletrodo 2, um contraeletrodo 3, e uma camada de conversão fotoelétrica 4 disposta entre o eletrodo 2 e o contraeletrodo 3 é encapsulado com um material de encapsulação 5 que cobre o contraeletrodo 3. Nesse contexto, as porções de extremidade do material de encapsulação 5 são fechadas por contato íntimo com o substrato 6. Na célula solar 1 mostrada na Figura 2, o contraele- trodo 3 é um eletrodo conformado. Uma camada inorgânica (não mostrada) pode ficar disposta entre o laminado e o material de encapsula- ção 5 ou sobre o material de encapsulação 5.

[0085] Exemplos do método de produção da célula solar da presente invenção incluem, mas não são particularmente limitados a, um método que envolve formar o eletrodo, a camada de conversão fotoe- létrica, e o contraeletrodo nessa ordem sobre o substrato para preparar um laminado, então, encapsular o laminado com o material de en- capsulação, e cobrir adicionalmente o material de encapsulação com uma camada inorgânica.

[0086] Exemplos do método de formação da camada de conversão fotoelétrica incluem, mas não são particularmente limitados a, um método de deposição de vapor, um método de bombardeamento iôni- co, um método de deposição química de vapor (CVD), um método de deposição eletroquímica, e um método de impressão. Entre os mesmos, o emprego de um método de impressão permite a formação simples de uma célula solar de área grande que pode exibir alta eficiência de conversão fotoelétrica. Exemplos do método de impressão incluem um método de revestimento por rotação e um método de fundição. Exemplos do método que usa o método de impressão incluem um método de rolo a rolo.

[0087] Exemplos do método para encapsular o laminado com o material de encapsulação incluem, mas não estão particularmente limitados a, um método que envolve a selagem do laminado usando um material de encapsulação em forma de folha, um método que envolve a aplicação de uma solução de material de encapsulação contendo o material de encapsulação dissolvido num solvente orgânico para o laminado, um método que envolve a aplicação de um composto tendo um grupo funcional reativo que será o material de encapsulação para o laminado, seguido de reticulação ou polimerização do composto tendo um grupo funcional reativo usando calor, UV ou similares, e um método que envolve a fusão do material de encapsulação sob calor, seguido de resfriamento.

[0088] O método para cobrir o material de encapsulação com a camada inorgânica é, de preferência, um método de deposição a vácuo, um método de bombardeamento iônico, um método de deposição química de vapor (CVD), ou um método de chapeamento por íons. Entre os mesmos, um método de bombardeamento iônico é preferido para formar uma camada densa. O método de bombardeamento iônico é, com mais preferência, um método de bombardeamento iônico por magnétron DC. O uso da resina (met)acrílica preparada a partir do (met)acrilato contendo esqueleto alicíclico como matéria-prima permite que o material de encapsulação também seja excelente na resistência ao bombardeamento iônico necessário para formar a camada inorgânica pelo método de bombardeamento iônico, em comparação com materiais de encapsulação incluindo outras resinas como uma resina de poli-isobutileno. Quando a resina (met)acrílica é uma resina obtida pela formação de um filme de um copolímero tendo um grupo funcio-nal reativo, seguido de uma reação de reticulação do grupo funcional reativo usando um agente de reticulação, a resistência de bombardeamento iônico também pode ser melhorada.

[0089] No método de bombardeamento iônico, a camada inorgâni- ca pode ser formada pela deposição de matérias-primas incluindo um alvo de metal e gás oxigênio ou gás nitrogênio sobre o material de en- capsulação para formação de filme.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO

[0090] A presente invenção pode fornecer uma célula solar que é excelente em eficiência de conversão fotoelétrica, sofre pouca degradação durante a encapsulação (degradação inicial), tem durabilidade à alta temperatura, e é excelente em resistência ao ciclo de temperatura.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0091] A Figura 1 é uma vista esquemática que ilustra uma estrutura de cristal exemplificadora do composto de perovskita orgânico- inorgânico.

[0092] A Figura 2 é uma vista em corte transversal que ilustra es-quematicamente uma célula solar exemplificadora da presente invenção.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES

[0093] Mais adiante neste documento, a presente invenção será descrita em mais detalhes com referência aos Exemplos. Entretanto, a presente invenção não tem a intenção de limitar-se a esses Exemplos.

EXEMPLO 1 PREPARAÇÃO DE LAMINADO

[0094] Um filme de FTO tendo uma espessura de 1.000 nm foi formado como um eletrodo sobre um substrato vítreo, lavado de forma ultrassônica com água pura, acetona, e metanol durante dez minutos na ordem estabelecida e, então, seco.

[0095] Uma solução de etanol de isopropóxido de titânio ajustada para 2% foi aplicada sobre a superfície do filme de FTO pelo método de revestimento por rotação e, então, inflamada a 400°C durante 10 minutos para formar uma camada de transporte de elétrons em forma de filme fino tendo uma espessura de 20 nm. Uma pasta de óxido de titânio contendo metacrilato de poli-isobutila como um aglutinante orgânico e óxido de titânio (mistura de pós tendo tamanhos médios de partícula de 10 nm e 30 nm) foi adicionalmente aplicada sobre a camada de transporte de elétrons em forma de filme fino pelo método de revestimento por rotação e, então, inflamada a 500°C durante 10 minutos para formar uma camada de transporte de elétrons porosos tendo uma espessura de 500 nm.

[0096] Subsequentemente, CH3NH3I e PbI2 foram dissolvidos em uma razão molar entre 1:1 em N,N-dimetilformamida (DMF) como um solvente para preparar uma solução para a formação de composto de perovskita orgânico-inorgânico tendo uma concentração total de CH3NH3I e PbI2 de 20% em peso. Essa solução foi laminada sobre a camada de transporte de elétrons pelo método de revestimento por rotação para formar uma camada de conversão fotoelétrica.

[0097] Adicionalmente, 68 mM de espiro-OMeTAD (tendo um esqueleto de espirobifluoreno), 55 mM de terc-butilpiridina e 9 mM de sal de bis(trifluorometilsufonil)imida de lítio foram dissolvidos em 25 μ L de clorobenzeno para preparar uma solução. Essa solução foi laminada até uma espessura de 300 nm sobre a camada de conversão fotoelé- trica pelo método de revestimento por rotação para formar uma camada de transporte de buracos.

[0098] Um filme de ouro tendo uma espessura de 100 nm foi formado como um contraeletrodo sobre a camada de transporte de buracos por deposição a vácuo para obter um laminado.

ENCAPSULAÇÃO DE LAMINADO

[0099] Uma mistura contendo um aduto de isocianato de 2- metacriloiloxietila (MOI, disponível junto à Showa Denko K.K.) (tendo um grupo metacriloilóxi como o grupo funcional reativo) de um copolí- mero de acrilato de isobornila (iB, disponível junto à Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), acrilato de etilexila (EH, disponível junto à Mitsubishi Chemical Corp.), e ((met)acrilato de acriloiloxietila-ácido succínico tendo um grupo carboxila como o grupo ao qual um grupo funcional reativo pode ser adicionado; disponível junto à Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), e um peróxido de catalisador de reação (Percumyl D, disponível junto à NOF Corp.) foi laminado até uma espessura de 10 μ m sobre o laminado obtido usando uma lâmina raspadora, seguido de uma reação de reticulação do copolímero a 150°C durante 10 minutos para preparar um material de encapsulação.

[00100] A razão de monômeros adicionados de iB e MOI era 4,5:4,5:1 (razão molar). Como resultado de medição por análise elementar de CHN/O, a razão de átomo de C/átomo de O na molécula do copolímero obtido era 6.

FORMAÇÃO DE CAMADA INORGÂNICA

[00101] O laminado obtido foi colocado em um suporte de substrato de um dispositivo de bombardeamento iônico. Ademais, uma liga de alvo de ZnSn (Zn:Sn = 95:5% em peso) foi montada sobre o Cátodo A do dispositivo de bombardeamento iônico, e um alvo de Si foi montado sobre o Cátodo B do dispositivo de bombardeamento iônico. Uma câmara formadora de filme do dispositivo de bombardeamento iônico foi submetida a vácuo usando uma bomba de vácuo para reduzir a pressão para 5,0 x 10-4 Pa. Então, o bombardeamento iônico foi realizado sob a condição mostrada como condição de Bombardeamento iônico A para formar um filme fino de ZnSnO(Si) a 100 nm como um filme inorgânico (camada de encapsulação) sobre o laminado. Uma célula solar de filme fino foi obtida dessa forma.

CONDIÇÕES DE BOMBARDEAMENTO IÔNICO A

[00102] Taxa de fluxo de gás argônio: 50 sccm, taxa de fluxo de gás oxigênio: 50 sccm

[00103] Saída de alimentação: Cátodo A = 500 W, Cátodo B = 1500 W

EXEMPLOS 2 A 5

[00104] Uma célula solar foi obtida da mesma maneira do Exemplo 1, exceto que na preparação do laminado, os componentes contidos na solução para a formação de composto de perovskita orgânico- inorgânico foram alterados para formar uma camada de conversão fo- toelétrica (composto de perovskita orgânico-inorgânico) mostrada na Tabela 1.

[00105] No Exemplo 2, CH3NH3Br, CH3NH3I, PbBr2, e PbI2 foram dissolvidos em uma razão molar de 1:2:1:2 em N,N-dimetilformamida (DMF) como um solvente. No Exemplo 3, CH3NH3I e PbCI2 foram dissolvidos em uma razão molar de 3:1 em N,N-dimetilformamida (DMF) como um solvente. No Exemplo 4, CH3NH3Br e PbBr2 foram dissolvidos em uma razão molar de 1:1 em N,N-dimetilformamida (DMF) como um solvente. No Exemplo 5, CH3(NH3)2I e PbI2 foram dissolvidos em uma razão molar de 1:1 em N,N-dimetilformamida (DMF) como um solvente.

EXEMPLO 6

[00106] Uma célula solar foi obtida da mesma maneira que no Exemplo 1, exceto que na encapsulação do laminado, a espessura de material de encapsulação foi alterada conforme mostrado na Tabela 1.

EXEMPLOS 7 A 9

[00107] Uma célula solar foi obtida da mesma maneira que no Exemplo 1, exceto que na encapsulação do laminado, o material de encapsulação foi alterado para aquele mostrado na Tabela 1.

[00108] No Exemplo 7, um copolímero de acrilato de isobornila (iB) e acrilato de etilexila (EH) foi usado. A razão de átomo de C/átomo de O na molécula do copolímero obtida era 6. A razão de monômeros adicionados de iB e EH era 5:5 (razão molar).

[00109] No Exemplo 8, um aduto de isocianato de 2- metacriloiloxietila (MOI) (tendo um grupo metacriloilóxi como o grupo funcional reativo) de um copolímero de acrilato de isobornila (iB) e ((met)acrilato de ácido acriloiloxietil-succínico tendo um grupo carboxi- la como o grupo ao qual um grupo funcional reativo pode ser adicionado) foi usado. A razão de átomo de C/átomo de O na molécula do co- polímero obtida era 6,5. A razão de monômeros adicionados de iB e MOI era 9:1 (razão molar).

[00110] No Exemplo 9, um aduto de isocianato de 2- metacriloiloxietila (MOI) (tendo um grupo metacriloilóxi como o grupo funcional reativo) de um copolímero de acrilato de etilexila (EH) e ((met)acrilato de ácido acriloiloxietil-succínico tendo um grupo carboxi- la como o grupo ao qual um grupo funcional reativo pode ser adicionado) foi usado. A razão de átomo de C/átomo de O na molécula do co- polímero obtida era 5,5. A razão de monômeros adicionados de EH e MOI era 9:1 (razão molar).

EXEMPLOS 10 A 12

[00111] Uma célula solar foi obtida da mesma maneira que no Exemplo 1 exceto que: o material de encapsulação foi laminado após a formação da camada inorgânica sobre o laminado, em vez de formar a camada inorgânica sobre o material de encapsulação; e a camada inorgânica foi alterada como especificado na Tabela 1.

[00112] No Exemplo 11, um alvo Si foi usado como um alvo de metal. No Exemplo 12, um alvo Sn foi usado como um alvo de metal.

Exemplo 13

[00113] Uma célula solar foi obtida da mesma maneira que no Exemplo 1, exceto que a camada inorgânica não foi formada sobre o material de encapsulação.

EXEMPLOS 14 A 16

[00114] Uma célula solar foi obtida da mesma maneira que no Exemplo 1, exceto que na encapsulação do laminado, o material de encapsulação foi alterado para aquele mostrado na Tabela 1.

[00115] No Exemplo 14, um aduto de isocianato de 2- metacriloiloxietila (MOI) (tendo um grupo metacriloilóxi como o grupo funcional reativo) de um copolímero de acrilato de cicloexila (CH, disponível junto à Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) e ((met)acrilato de ácido acriloiloxietil-succínico tendo um grupo carboxila como o grupo ao qual um grupo funcional reativo pode ser adicionado) foi usado. A razão de átomo de C/átomo de O na molécula do copolímero obtida era 4,5. A razão de monômeros adicionados de CH e MOI era 9:1 (razão molar).

[00116] No Exemplo 15, um aduto de isocianato de 2- metacriloiloxietila (MOI) (tendo um grupo metacriloilóxi como o grupo funcional reativo) de um copolímero de metacrilato de t-butila (tB, disponível junto à Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) e ((met)acrilato de ácido acriloiloxietil-succínico tendo um grupo carboxila como o grupo ao qual um grupo funcional reativo pode ser adicionado) foi usado. A razão de átomo de C/átomo de O na molécula do copolímero obtida era 4. A razão de monômeros adicionados de tB e MOI era 9:1 (razão molar).

[00117] No Exemplo 16, acrilato de metila (Me, disponível junto à Mitsubishi Chemical Corp.) foi usado em vez de acrilato de etilexila (EH, disponível junto à Mitsubishi Chemical Corp.). A razão de átomo de C/átomo de O na molécula do copolímero obtida era 4,5.

EXEMPLOS COMPARATIVOS 1 A 5

[00118] Uma célula solar foi obtida da mesma maneira que no Exemplo 1, exceto que na encapsulação do laminado, o material de encapsulação foi alterado para aquele mostrado na Tabela 1.

[00119] No Exemplo Comparativo 1, uma solução de álcool poliviní- lico (PVA) (disponível junto à Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) foi aplicada sobre o laminado usando uma lâmina raspadora e seca para preparar um material de encapsulação.

[00120] No Exemplo Comparativo 2, uma mistura contendo 4 mol% de um composto de imidazol 2MZA (disponível junto à Shikoku Chemicals Corp.) como um agente de cura e uma resina epóxi de bisfenol A (disponível junto à Mitsubishi Chemical Corp.) foi aplicada sobre o laminado e curada por aquecimento a 120°C durante uma hora para preparar um material de encapsulação.

[00121] No Exemplo Comparativo 3, uma solução de uma resina de poli-iisobutileno (OPPANOL B 50, disponível junto à BASF SE) foi aplicada sobre o laminado usando uma lâmina raspadora e seca para preparar um material de encapsulação.

[00122] No Exemplo Comparativo 4, uma solução de uma resina de norborneno (disponível junto à Polyplastics Co., Ltd.) foi aplicada sobre o laminado usando uma lâmina raspadora e seca para preparar um material de encapsulação. No Exemplo Comparativo 5, uma solução de resina de metacrilato de polimetila (disponível junto à Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) foi aplicada sobre o laminado usando uma lâmina raspadora e seca para preparar um material de encapsulação.

[00123] No Exemplo Comparativo 5, um aduto de isocianato de 2- metacriloiloxietila (MOI) (tendo um grupo metacriloilóxi como o grupo funcional reativo) de um copolímero de acrilato de t-butila (tB, disponível junto à Osaka Organic Chemical Industry Ltd.) e ((met)acrilato de ácido acriloiloxietil-succínico tendo um grupo carboxila como o grupo ao qual um grupo funcional reativo pode ser adicionado) foi usado. A razão de átomo de C/átomo de O na molécula do copolímero obtida era 3,5. A razão de monômeros adicionados de tB e MOI era 9:1 (razão molar).

EXEMPLO COMPARATIVO 6

[00124] Uma célula solar foi obtida da mesma maneira que no Exemplo 1, exceto que a encapsulação do laminado não foi realizada. Avaliação

[00125] As células solares obtidas nos Exemplos e Exemplos Comparativos foram avaliadas como descrito abaixo.

(1) Degradação durante a encapsulação (degradação inicial)

[00126] Uma fonte de alimentação (modelo 236, disponível junto à Keithley Instruments, Inc.) foi conectada entre os eletrodos no laminado antes da encapsulação. A eficiência de conversão fotoelétrica foi medida usando um simulador solar (disponível junto à Yamashita Denso Corp.) tendo uma intensidade de 100 mW/cm2, e o valor obtido foi adotado como a eficiência de conversão inicial.

[00127] Uma fonte de alimentação (modelo 236, disponível junto à Keithley Instruments, Inc.) foi conectada entre os eletrodos na célula solar imediatamente após a encapsulação. A eficiência de conversão fotoelétrica foi medida usando um simulador solar (disponível junto à Yamashita Denso Corp.) tendo uma intensidade de 100 mW/cm2, para determinar o valor de eficiência de conversão fotoelétrica imediatamente após a encapsulação/eficiência de conversão inicial.

[00128] o (Satisfatório): O valor de eficiência de conversão fotoelé- trica imediatamente após a encapsulação/eficiência de conversão inicial era 0,5 ou maior.

[00129] x (Insatisfatório): O valor de eficiência de conversão fotoelé- trica imediatamente após a encapsulação/eficiência de conversão inicial era menor que 0,5.

(2) Durabilidade à alta umidade

[00130] A célula solar foi deixada durante 24 horas sob condições de 70% e 30°C para conduzir um teste de durabilidade à alta umidade. Uma fonte de alimentação (modelo 236, disponível junto à Keithley Instruments, Inc.) foi conectada entre os eletrodos na célula solar após o teste de durabilidade à alta umidade. A eficiência de conversão foto- elétrica foi medida usando um simulador solar (disponível junto à Ya- mashita Denso Corp.) tendo uma intensidade de 100 mW/cm2, e o va- lor de eficiência de conversão fotoelétrica após o teste de durabilidade à alta umidade/eficiência de conversão inicial imediatamente após a encapsulação foi determinado.

[00131] oo (Excelente): O valor de eficiência de conversão fotoelé- trica após o teste de durabilidade à alta umidade/eficiência de conversão fotoelétrica imediatamente após a encapsulação era 0,9 ou maior.

[00132] o (Satisfatório): O valor de eficiência de conversão fotoelé- trica após o teste de durabilidade à alta umidade/eficiência de conversão fotoelétrica imediatamente após a encapsulação era 0,5 ou maior e menor que 0,9.

[00133] x (Insatisfatório): O valor de eficiência de conversão fotoelé- trica após o teste de durabilidade à alta umidade/eficiência de conversão fotoelétrica imediatamente após a encapsulação era menor que 0,5.

(3) Durabilidade à alta temperatura

[00134] A célula solar foi aquecida durante 30 minutos em uma placa quente ajustada para 150°C de modo a conduzir um teste de durabilidade à alta temperatura. Uma fonte de alimentação (modelo 236, disponível junto à Keithley Instruments, Inc.) foi conectada entre os eletrodos na célula solar após o teste de durabilidade à alta temperatura. A eficiência de conversão fotoelétrica foi medida usando um simulador solar (disponível junto à Yamashita Denso Corp.) tendo uma intensidade de 100 mW/cm2, para determinar o valor de eficiência de conversão fotoelétrica após o teste de durabilidade à alta temperatu- ra/eficiência de conversão inicial imediatamente após a encapsulação.

[00135] oo (Excelente): O valor de eficiência de conversão fotoelé- trica após o teste de durabilidade à alta temperatura/eficiência de conversão fotoelétrica imediatamente após a encapsulação era 0,9 ou maior.

[00136] o (Satisfatório): O valor de eficiência de conversão fotoelé- trica após o teste de durabilidade à alta temperatura/eficiência de conversão fotoelétrica imediatamente após a encapsulação era 0,7 ou maior e menor que 0,9.

[00137] △ (Média): O valor de eficiência de conversão fotoelétrica após o teste de durabilidade à alta temperatura/eficiência de conversão fotoelétrica imediatamente após a encapsulação era 0,5 ou maior e menor que 0,7.

[00138] x (Insatisfatório): O valor de eficiência de conversão fotoelé- trica após o teste de durabilidade à alta temperatura/eficiência de conversão fotoelétrica imediatamente após a encapsulação era menor que 0,5.

(4) Resistência ao ciclo de temperatura

[00139] Em um teste de ciclo de temperatura, a célula solar foi submetida a 300 ciclos de ciclagem térmica a partir de -55°C a 125°C. Uma fonte de alimentação (modelo 236, disponível junto à Keithley Instruments, Inc.) foi conectada entre os eletrodos na célula solar após o teste de ciclo de temperatura. A eficiência de conversão fotoelétrica foi medida usando um simulador solar (disponível junto à Yamashita Denso Corp.) tendo uma intensidade de 100 mW/cm2, para determinar o valor de eficiência de conversão fotoelétrica após o teste de ciclo de temperatura/eficiência de conversão fotoelétrica imediatamente após a encapsulação.

[00140] o (Satisfatório): O valor de eficiência de conversão fotoelé- trica após o teste de ciclo de temperatura/eficiência de conversão foto- elétrica imediatamente após a encapsulação era 0,5 ou maior.

[00141] x (Insatisfatório): O valor de eficiência de conversão fotoelé- trica após o teste de ciclo de temperatura/eficiência de conversão foto- elétrica imediatamente após a encapsulação era menor que 0,5.

(5) Resistência ao bombardeamento iônico

[00142] No processo de produção da célula solar, a superfície do material de encapsulação foi visualmente observada quando a camada inorgânica foi formada sobre o material de encapsulação pelo método de bombardeamento iônico.

[00143] o (Satisfatório): Não alterado.

[00144] △ (Média): Um leve branqueamento foi encontrado sobre o material de encapsulação.

[00145] x: Um branqueamento foi encontrado sobre o material de encapsulação.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

[00146] A presente invenção pode fornecer uma célula solar que é excelente em eficiência de conversão fotoelétrica, sofre pouca degra-dação durante a encapsulação (degradação inicial), tem durabilidade à alta temperatura, e é excelente em resistência ao ciclo de temperatura. LISTA DE SINAIS DE REFERÊNCIA 1: célula solar 2: eletrodo 3: contraeletrodo (eletrodo conformado) 4: camada de conversão fotoelétrica 5: material de encapsulação 6: substrato

Claims

1. Célula solar (1) compreendendo: um laminado tendo um eletrodo (2), um contraeletrodo (3), e uma camada de conversão fotoelétrica (4) disposta entre o eletrodo (2) e o contraeletrodo (3); e um material de encapsulação (5) que cobre o contraeletrodo (3) para encapsular o laminado, a camada de conversão fotoelétrica (4) inclui um composto de perovskita orgânico-inorgânico representado pela fórmula: R-M-X3, R representando uma molécula orgânica, M representando um átomo de metal, X representando um átomo de halogênio ou um átomo de calcogênio, caracterizado pelo fato de que o material de encapsulação (5) inclui uma resina (met)acrílica tendo uma razão de átomo de C/átomo de O de 4 ou mais na molécula e está em contato direto com a camada de conversão fotoelétrica (4).

2. Célula solar (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a célula solar inclui adicionalmente uma camada inorgânica sobre o material de encapsulação (5), e a camada inorgânica contém um óxido metálico, um nitreto de metal ou um oxinitreto de metal.