JP2017133077A - Production film of perovskite film - Google Patents

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重尊 香取
Shigetaka Katori
重尊 香取
一亮 廣木
Kazuaki Hiroki
一亮 廣木
真也 織田
Shinya Oda
真也 織田
俊実 人羅
Toshimi Hitora
俊実 人羅
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing simply, easily and industrially advantageously a perovskite film having a good-quality perovskite structure.SOLUTION: A precursor solution of a perovskite structure body containing gamma-butyrolactone is atomized or changed into droplets, and the acquired mist or droplets are conveyed to a substrate installed in a film deposition chamber by carrier gas, thereafter, the mist or the droplets are thermally reacted to thereby deposit the perovskite structure body on the substrate, and then annealed. The obtained perovskite film is applied to a photoelectric conversion element.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光電変換素子に有用なペロブスカイト膜の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a perovskite film useful for a photoelectric conversion element.

ペロブスカイト構造を有するペロブスカイト型複合酸化物は、様々な物性を示すことから、幅広い分野で利用および研究されている。このようなペロブスカイト型複合酸化物は、例えば、酸化物イオン伝導等の陰イオン伝導、リチウムイオン伝導等の陽イオン伝導、プロトン伝導、電子伝導、強誘電性、強磁性または高温超伝導等の物性を示す。   Perovskite-type composite oxides having a perovskite structure are used and studied in a wide range of fields because they exhibit various physical properties. Such a perovskite type complex oxide has physical properties such as anion conduction such as oxide ion conduction, cation conduction such as lithium ion conduction, proton conduction, electron conduction, ferroelectricity, ferromagnetism or high temperature superconductivity. Indicates.

ペロブスカイト型複合酸化物の製造方法としては、特許文献1に記載のとおり、鉛系強誘電体膜を形成する技術として、物理気相成長法、化学気相成長法、ゾル−ゲル法、MOD法等が挙げられており、さらに、ミストCVD法も例として挙げられている。しかしながら、特許文献1にも記載されているとおり、これら手法により、基板上に形成された膜は、熱処理しなければならず、特に正方晶系ペロブスカイト構造とするためには、600℃〜800℃で結晶化アニールを施す必要がある。また、正方晶ペロブスカイト膜をミストCVDで製造した例はなく、特許文献1記載のミストCVD法は、最近になってα−Ga系半導体の製法として検討されているミストCVD法とは異なり、ミスト化した原料溶液を基板上に塗布した後、熱処理する方法である。 As a method for producing a perovskite complex oxide, as described in Patent Document 1, as a technique for forming a lead-based ferroelectric film, physical vapor deposition, chemical vapor deposition, sol-gel method, MOD method In addition, a mist CVD method is also given as an example. However, as described in Patent Document 1, the film formed on the substrate by these methods must be heat-treated. In particular, in order to obtain a tetragonal perovskite structure, 600 ° C. to 800 ° C. In this case, it is necessary to perform crystallization annealing. Further, examples of the tetragonal perovskite film was produced by the mist CVD is not, Patent Document 1 mist CVD method described, the recently, α-Ga 2 O 3 system mist CVD method has been studied as a semiconductor manufacturing method In contrast, this is a method in which a misted raw material solution is applied on a substrate and then heat-treated.

また、特許文献2には、ペロブスカイト型複合酸化物の製造方法として、スピン塗布法、化学気相成長(CVD)法、スパッタ法などが挙げられ、さらに、ミスト化した強誘電体材料溶液を基板上に塗布し、熱処理するミストCVD法も例として挙げられている。しかしながら、特許文献2にも記載されているとおり、これらの方法により、堆積して得たペロブスカイト型複合酸化物は、そのままでは実用に足る特性を示さないため、アニール処理して結晶化する必要がある。そして、高温でアニール処理した場合、界面において反応が起こったり、薄膜構成原子が拡散あるいは離脱したり、薄膜構成原子の酸素が離脱したりするなどして、ペロブスカイト構造の特性が劣化するという問題がある。そこで、特許文献2では、アニールの代わりに、連続発振レーザービームを照射することが検討されている。しかしながら、このようなレーザを照射する方法も、酸化物層に照射されたレーザの熱が、酸化物層の下に配置されたベース層を介して逃げやすいため、酸化物層の温度を選択的に十分に高めることが困難であり、酸化物が十分に結晶化されなかったり、ベース層が酸化されたりするという問題があった。また、ペロブスカイト膜をミストCVDで実際に製造したとの例はない。そして、ミスト化した原料溶液を基板上に塗布し、熱処理する方法がミストCVD法として特許文献2に記載されているとおり、最近になってα−Ga系半導体の製法として検討されているミストCVD法とは異なる。 Patent Document 2 includes a spin coating method, a chemical vapor deposition (CVD) method, a sputtering method, and the like as a method for producing a perovskite complex oxide, and a mist-like ferroelectric material solution is used as a substrate. An example is a mist CVD method in which the mist is applied and heat-treated. However, as described in Patent Document 2, the perovskite-type composite oxide obtained by deposition by these methods does not exhibit properties that are sufficient for practical use as it is, and therefore needs to be annealed and crystallized. is there. When annealing is performed at a high temperature, there is a problem that the characteristics of the perovskite structure deteriorate due to a reaction occurring at the interface, diffusion or desorption of thin film constituent atoms, oxygen desorption of thin film constituent atoms, etc. is there. Therefore, in Patent Document 2, it is studied to irradiate a continuous wave laser beam instead of annealing. However, such a laser irradiation method also allows the heat of the laser irradiated to the oxide layer to easily escape through the base layer disposed under the oxide layer, so that the temperature of the oxide layer is selected selectively. However, there is a problem that the oxide is not sufficiently crystallized and the base layer is oxidized. Moreover, there is no example that the perovskite film was actually manufactured by mist CVD. Then, as described in Patent Document 2 as a mist CVD method, a method of applying a mist-formed raw material solution on a substrate and performing a heat treatment has recently been studied as a method for manufacturing an α-Ga 2 O 3 based semiconductor. This is different from the mist CVD method.

特開平10−172348号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-172348 国際公開第2008/004571号International Publication No. 2008/004571

本発明は、良質なペロブスカイト構造を有するペロブスカイト膜を工業的有利に製造する方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a method for industrially producing a perovskite film having a high-quality perovskite structure.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、ペロブスカイト構造体の前駆体溶液を霧化または液滴化し、得られたミストまたは液滴をキャリアガスで基体まで搬送し、ついで、前記ミストまたは液滴を熱反応させて前記基体上に前記ペロブスカイト構造体を成膜した後、低温でアニール処理をすれば、良質なペロブスカイト構造を有するペロブスカイト膜を容易に形成できることを知見し、さらに、このような方法が大気圧下で実現可能であり、得られたペロブスカイト膜が、良好な物性を有していること等も知見し、このような製造方法が上記した従来の問題を一挙に解決できるものであることを見出した。
また、本発明者らは、上記知見を得た後、さらに検討を重ねて、本発明を完成させるに至った。
As a result of diligent studies to achieve the above object, the inventors of the present invention atomized or dropletized the precursor solution of the perovskite structure, transported the obtained mist or droplet to the substrate with a carrier gas, It was found that a perovskite film having a high-quality perovskite structure can be easily formed by annealing the mist or droplets on the substrate to form a film of the perovskite structure and then annealing at a low temperature. Such a method can be realized under atmospheric pressure, and the obtained perovskite film has good physical properties. I found out that it can be solved.
Moreover, after obtaining the said knowledge, the present inventors repeated investigation further, and came to complete this invention.

すなわち、本発明は、以下の発明に関する。
[1] γ―ブチロラクトンを溶媒として含むペロブスカイト構造体の前駆体溶液を霧化または液滴化し、得られたミストまたは液滴をキャリアガスで基体まで搬送し、ついで前記ミストまたは液滴を熱反応させて前記基体上に前記ペロブスカイト構造体を成膜した後、アニール処理することを特徴とするペロブスカイト膜の製造方法。
[2] 前駆体溶液が有機金属ハロゲン化物を含む前記[1]記載の製造方法。
[3] 前駆体溶液がアンモニウム化合物を含む前記[1]または[2]に記載の製造方法。
[4] 前駆体溶液の溶媒が有機溶媒で構成されている前記[1]〜[3]のいずれかに記載の製造方法。
[5] 有機溶媒が、非プロトン性溶媒で構成されている前記[4]記載の製造方法。
[6] 有機溶媒が、下記式(1)で表される前記[4]または[5]に記載の製造方法。
(式中、RおよびRは、それぞれ同一または異なって、水素原子、ハロゲン原子または置換基を有していてもよい炭化水素基または置換基を有していてもよい複素環基を表し、RおよびRが結合して環を形成してもよい。)
[7] 有機溶媒が、下記式(2)で表される化合物を含む前記[4]または[5]に記載の製造方法。
(式中、R、RおよびRは、それぞれ同一または異なって、水素原子、ハロゲン原子または置換基を有していてもよい炭化水素基または置換基を有していてもよい複素環基を表し、R、RおよびRから選ばれる任意の2つの基が結合して環を形成してもよい。)
[8] 熱反応を、250℃以下の温度で行う前記[1]〜[7]のいずれかに記載の製造方法。
[9] 基体が、ガラス基板である前記[1]〜[8]のいずれかに記載の製造方法。
[10] 基体がスズドープ酸化インジウム膜を含む前記[1]〜[9]のいずれかに記載の製造方法。
[11] 基体がチタニア膜を含む前記[1]〜[10]のいずれかに記載の製造方法。
[12] 前記[1]〜[11]のいずれかに記載の製造方法を用いて製造されたペロブスカイト膜。
[13] 前記[12]記載のペロブスカイト膜を含む光電変換素子。
That is, the present invention relates to the following inventions.
[1] A perovskite structure precursor solution containing γ-butyrolactone as a solvent is atomized or dropletized, and the resulting mist or droplet is transported to a substrate with a carrier gas, and then the mist or droplet is thermally reacted. Then, after the perovskite structure is formed on the substrate, an annealing process is performed, and a method for producing a perovskite film is provided.
[2] The method according to [1], wherein the precursor solution contains an organometallic halide.
[3] The production method according to [1] or [2], wherein the precursor solution contains an ammonium compound.
[4] The production method according to any one of [1] to [3], wherein the solvent of the precursor solution is composed of an organic solvent.
[5] The production method of the above-mentioned [4], wherein the organic solvent is composed of an aprotic solvent.
[6] The production method according to [4] or [5], wherein the organic solvent is represented by the following formula (1).
(In the formula, R 1 and R 2 are the same or different and each represents a hydrogen atom, a halogen atom or a hydrocarbon group which may have a substituent or a heterocyclic group which may have a substituent. , R 1 and R 2 may combine to form a ring.)
[7] The production method according to [4] or [5], wherein the organic solvent contains a compound represented by the following formula (2).
(Wherein R 3 , R 4 and R 5 are the same or different and each represents a hydrogen atom, a halogen atom or an optionally substituted hydrocarbon group or an optionally substituted heterocyclic ring. Represents a group, and any two groups selected from R 3 , R 4 and R 5 may combine to form a ring.)
[8] The production method according to any one of [1] to [7], wherein the thermal reaction is performed at a temperature of 250 ° C. or lower.
[9] The manufacturing method according to any one of [1] to [8], wherein the base is a glass substrate.
[10] The manufacturing method according to any one of [1] to [9], wherein the substrate includes a tin-doped indium oxide film.
[11] The production method according to any one of [1] to [10], wherein the substrate includes a titania film.
[12] A perovskite film manufactured using the manufacturing method according to any one of [1] to [11].
[13] A photoelectric conversion element comprising the perovskite film according to [12].

本発明の製造方法によれば、良質なペロブスカイト膜が工業的有利に得られる。   According to the production method of the present invention, a high-quality perovskite film can be obtained industrially advantageously.

実施例において用いた成膜装置(ミストCVD)の概略構成図である。(b)は1000倍のSEM像であり、(c)は5000倍のSEM像である。It is a schematic block diagram of the film-forming apparatus (mist CVD) used in the Example. (B) is a 1000 times SEM image, and (c) is a 5000 times SEM image.

本発明のペロブスカイト膜の製造方法は、γ―ブチロラクトンを溶媒として含むペロブスカイト構造体の前駆体溶液(以下、「原料溶液」ともいう)を霧化または液滴化し(霧化・液滴化工程)、得られたミストまたは液滴をキャリアガスで基体まで搬送し(ミスト搬送工程)、ついで前記ミストまたは液滴を熱反応させて前記基体上に前記ペロブスカイト構造体を成膜し(成膜工程)、アニール処理する(アニール工程)ことを特長とする。   In the method for producing a perovskite film of the present invention, a precursor solution of a perovskite structure containing γ-butyrolactone as a solvent (hereinafter also referred to as “raw material solution”) is atomized or dropletized (atomization / droplet forming step). Then, the obtained mist or droplet is transported to a substrate with a carrier gas (mist transporting step), and then the perovskite structure is formed on the substrate by thermally reacting the mist or droplet (film forming step). It is characterized by annealing treatment (annealing process).

(霧化・液滴化工程)
霧化・液滴化工程は、原料溶液を霧化または液滴化する。霧化手段または液滴化手段は、原料溶液を霧化または液滴化できさえすれば特に限定されず、公知の手段であってよいが、本発明においては、超音波を用いる霧化手段または液滴化手段が好ましい。超音波を用いて得られたミストまたは液滴は、初速度がゼロであり、空中に浮遊するので好ましく、例えば、スプレーのように吹き付けるのではなく、空間に浮遊してガスとして搬送することが可能なミストであるので衝突エネルギーによる損傷がないため、非常に好適である。液滴サイズは、特に限定されず、数mm程度の液滴であってもよいが、好ましくは50μm以下であり、より好ましくは100nm〜10μmである。
(Atomization / droplet forming process)
In the atomization / droplet forming step, the raw material solution is atomized or dropletized. The atomizing means or the droplet forming means is not particularly limited as long as the raw material solution can be atomized or formed into droplets, and may be a known means, but in the present invention, the atomizing means using ultrasonic waves or A droplet forming means is preferred. Mist or droplets obtained using ultrasonic waves have a zero initial velocity and are preferable because they float in the air.For example, instead of spraying like a spray, they can be suspended in a space and transported as a gas. Since it is a possible mist, there is no damage due to collision energy, which is very suitable. The droplet size is not particularly limited and may be a droplet of several millimeters, but is preferably 50 μm or less, and more preferably 100 nm to 10 μm.

(原料溶液)
前記原料溶液は、γ―ブチロラクトンを溶媒として含むペロブスカイト構造体の前駆体溶液であり、霧化または液滴化が可能であれば特に限定されず、無機材料を含んでいてもよいし、有機材料を含んでいてもよい。また、前記原料溶液は、無機材料および有機材料の両方の材料を含んでいてもよい。また、前記ペロブスカイト構造体は、ペロブスカイト構造を有していれば特に限定されず、公知のものであってよい。無機材料からなるものであってもよいし、有機材料からなるものであってもよいが、本発明においては、前記ペロブスカイト構造体が有機無機複合材料からなるのが好ましい。前記有機無機複合材料としては、例えば、下記式(I)または下記式(II)で表される化合物などが挙げられる。
CHNH ・・・(I)
(式中、Mは2価の金属イオンであり、Xは、F、Cl、BrまたはIである。)
(RNH ・・・(II)
(式中、Rは炭素数2以上のアルキル基、アルケニル基、アラルキル基、アリール基、複素環基または芳香族複素環基であり、Mは2価の金属イオンであり、Xは、F、Cl、BrまたはIである。)
(Raw material solution)
The raw material solution is a precursor solution of a perovskite structure containing γ-butyrolactone as a solvent, and is not particularly limited as long as atomization or droplet formation is possible, and may contain an inorganic material or an organic material May be included. The raw material solution may contain both inorganic materials and organic materials. The perovskite structure is not particularly limited as long as it has a perovskite structure, and may be a known one. Although it may be made of an inorganic material or an organic material, in the present invention, the perovskite structure is preferably made of an organic-inorganic composite material. Examples of the organic-inorganic composite material include compounds represented by the following formula (I) or the following formula (II).
CH 3 NH 3 M 1 X 3 (I)
(In the formula, M 1 is a divalent metal ion, and X is F, Cl, Br or I.)
(R 6 NH 3 ) 2 M 1 X 4 (II)
(In the formula, R 6 is an alkyl group, alkenyl group, aralkyl group, aryl group, heterocyclic group or aromatic heterocyclic group having 2 or more carbon atoms, M 1 is a divalent metal ion, and X is F, Cl, Br or I.)

本発明においては、前記有機無機複合材料が、置換アンモニウム鉛ハロゲン化物であるのが好ましい。前記置換アンモニウム鉛ハロゲン化物としては、例えば、(CHNH)PbI(メチルアンモニウム鉛ヨウ化物)、(CNHPbI(フェネチルアンモニウム鉛ヨウ化物)、(C10CHNHPbI(ナフチルメチルアンモニウム鉛ヨウ化物)及び(C13NHPbI(ヘキシルアンモニウム鉛ヨウ化物)などが挙げられ、ペロブスカイト構造の形成の可否、分子内の対称性、誘電率、双極子モーメント等の観点から、(CHNH)PbI(メチルアンモニウム鉛ヨウ化物)が好ましい。上記置換アンモニウム鉛ハロゲン化物は1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 In the present invention, the organic-inorganic composite material is preferably a substituted ammonium lead halide. Examples of the substituted ammonium lead halide include (CH 3 NH 3 ) PbI 3 (methylammonium lead iodide), (C 6 H 5 C 2 H 4 NH 3 ) 2 PbI 4 (phenethylammonium lead iodide), (C 10 H 7 CH 2 NH 3 ) 2 PbI 4 (naphthylmethylammonium lead iodide) and (C 6 H 13 NH 3 ) 2 PbI 4 (hexylammonium lead iodide) and the like, and the formation of the perovskite structure (CH 3 NH 3 ) PbI 3 (methylammonium lead iodide) is preferable from the viewpoints of availability, intramolecular symmetry, dielectric constant, dipole moment, and the like. The said substituted ammonium lead halide may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

前記原料溶液は、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されず、公知のものであってもよいが、本発明においては、前記原料溶液が前記有機無機複合材料の溶液であるのが好ましい。有機無機複合材料の溶媒は、γ―ブチロラクトンが含まれていれば特に限定されず、他の有機溶媒との混合溶媒であってもよいし、無機溶媒がさらに含まれていてもよいが、該溶媒が、無機溶媒を含まないのが好ましく、非プロトン性溶媒で構成されているのがより好ましい。なお、好適に原料溶液の溶媒に含まれる非プロトン性溶媒は、下記式(1)または式(2)で表される溶媒であるのが好ましい。   The raw material solution is not particularly limited as long as it does not impair the object of the present invention, and may be a known one, but in the present invention, the raw material solution is preferably a solution of the organic-inorganic composite material. The solvent of the organic-inorganic composite material is not particularly limited as long as γ-butyrolactone is contained, and may be a mixed solvent with another organic solvent or may further contain an inorganic solvent. The solvent preferably does not contain an inorganic solvent, and more preferably is composed of an aprotic solvent. The aprotic solvent preferably contained in the solvent of the raw material solution is preferably a solvent represented by the following formula (1) or formula (2).

(式中、RおよびRは、それぞれ同一または異なって、水素原子、ハロゲン原子または置換基を有していてもよい炭化水素基または置換基を有していてもよい複素環基を表し、RおよびRが結合して環を形成してもよい。) (In the formula, R 1 and R 2 are the same or different and each represents a hydrogen atom, a halogen atom or a hydrocarbon group which may have a substituent or a heterocyclic group which may have a substituent. , R 1 and R 2 may combine to form a ring.)

(式中、R、RおよびRは、それぞれ同一または異なって、水素原子、ハロゲン原子または置換基を有していてもよい炭化水素基または置換基を有していてもよい複素環基を表し、R、RおよびRから選ばれる任意の2つの基が結合して環を形成してもよい。) (Wherein R 3 , R 4 and R 5 are the same or different and each represents a hydrogen atom, a halogen atom or an optionally substituted hydrocarbon group or an optionally substituted heterocyclic ring. Represents a group, and any two groups selected from R 3 , R 4 and R 5 may combine to form a ring.)

「ハロゲン原子」としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子などが挙げられる。   Examples of the “halogen atom” include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom.

本発明における「置換基」としては、例えば、置換基を有していてもよい炭化水素基、置換基を有していてもよい複素環基、ハロゲン原子、ハロゲン化炭化水素基、−OR1a(R1aは水素原子、置換基を有していてもよい炭化水素基又は置換基を有していてもよい複素環基を示す。)、−SR1b(R1bは水素原子、置換基を有していてもよい炭化水素基又は置換基を有していてもよい複素環基を示す。)、置換基を有していてもよいアシル基、置換基を有していてもよいアシルオキシ基、置換基を有していてもよいアルコキシカルボニル基、置換基を有していてもよいアリールオキシカルボニル基、置換基を有していてもよいアルキレンジオキシ基、ニトロ基、アミノ基、置換アミノ基、シアノ基、スルホ基、置換シリル基、水酸基、カルボキシ基、置換基を有していてもよいアルコキシチオカルボニル基、置換基を有していてもよいアリールオキシチオカルボニル基、置換基を有していてもよいアルキルチオカルボニル基、置換基を有していてもよいアリールチオカルボニル基、置換基を有していてもよいカルバモイル基、置換ホスフィノ基、アミノスルホニル基、アルコキシスルホニル基又はオキソ基等が挙げられる。 Examples of the “substituent” in the present invention include a hydrocarbon group which may have a substituent, a heterocyclic group which may have a substituent, a halogen atom, a halogenated hydrocarbon group, —OR 1a. (R 1a represents a hydrogen atom, a hydrocarbon group which may have a substituent or a heterocyclic group which may have a substituent.), —SR 1b (R 1b represents a hydrogen atom or a substituent. A hydrocarbon group which may have a substituent or a heterocyclic group which may have a substituent.), An acyl group which may have a substituent, an acyloxy group which may have a substituent , An alkoxycarbonyl group which may have a substituent, an aryloxycarbonyl group which may have a substituent, an alkylenedioxy group which may have a substituent, a nitro group, an amino group, a substituted amino group Group, cyano group, sulfo group, substituted silyl group, hydroxyl group, cal Xyl group, alkoxythiocarbonyl group optionally having substituent, aryloxythiocarbonyl group optionally having substituent, alkylthiocarbonyl group optionally having substituent, having substituent And an arylthiocarbonyl group which may be substituted, a carbamoyl group which may have a substituent, a substituted phosphino group, an aminosulfonyl group, an alkoxysulfonyl group, an oxo group and the like.

「炭化水素基」としては、炭化水素基及び置換炭化水素基が挙げられる。炭化水素基としては、例えば、アルキル基、アリール基又はアラルキル基等が挙げられる。   Examples of the “hydrocarbon group” include a hydrocarbon group and a substituted hydrocarbon group. Examples of the hydrocarbon group include an alkyl group, an aryl group, and an aralkyl group.

アルキル基としては、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状アルキル基が好ましい。アルキル基の具体例としては、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、2−プロピル、n−ブチル、1−メチルプロピル、2−メチルプロピル、tert−ブチル、n−ペンチル、1−メチルブチル、1−エチルプロピル、tert−ペンチル、2−メチルブチル、3−メチルブチル、2,2−ジメチルプロピル、n−ヘキシル、1−メチルペンチル、1−エチルブチル、2−メチルペンチル、3−メチルペンチル、4−メチルペンチル、2−メチルペンタン−3−イル、3,3−ジメチルブチル、2,2−ジメチルブチル、1,1−ジメチルブチル、1,2−ジメチルブチル、1,3−ジメチルブチル、2,3−ジメチルブチル、1−エチルブチル、2−エチルブチル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、イコシル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル又はシクロヘキシル等が挙げられる。アルキル基は、中でも炭素数1〜10のアルキル基がより好ましく、炭素数1〜6のアルキル基が更に好ましく、炭素数1〜4のアルキル基がとりわけ好ましい。   As the alkyl group, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms is preferable. Specific examples of the alkyl group include, for example, methyl, ethyl, n-propyl, 2-propyl, n-butyl, 1-methylpropyl, 2-methylpropyl, tert-butyl, n-pentyl, 1-methylbutyl, 1-methylbutyl, Ethylpropyl, tert-pentyl, 2-methylbutyl, 3-methylbutyl, 2,2-dimethylpropyl, n-hexyl, 1-methylpentyl, 1-ethylbutyl, 2-methylpentyl, 3-methylpentyl, 4-methylpentyl, 2-methylpentan-3-yl, 3,3-dimethylbutyl, 2,2-dimethylbutyl, 1,1-dimethylbutyl, 1,2-dimethylbutyl, 1,3-dimethylbutyl, 2,3-dimethylbutyl 1-ethylbutyl, 2-ethylbutyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, Decyl, tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl, octadecyl, nonadecyl, eicosyl, cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl or cyclohexyl, and the like. Among these, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is more preferable, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is more preferable, and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is particularly preferable.

アリール基としては、炭素数6〜20のアリール基が好ましい。アリール基の具体例としては、フェニル、インデニル、ペンタレニル、ナフチル、アズレニル、フルオレニル、フェナントレニル、アントラセニル、アセナフチレニル、ビフェニレニル、ナフタセニル又はピレニル等が挙げられる。アリール基は、中でも炭素数6〜14のアリール基がより好ましい。   As the aryl group, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms is preferable. Specific examples of the aryl group include phenyl, indenyl, pentarenyl, naphthyl, azulenyl, fluorenyl, phenanthrenyl, anthracenyl, acenaphthylenyl, biphenylenyl, naphthacenyl, and pyrenyl. The aryl group is more preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms.

アラルキル基としては、炭素数7〜20のアラルキル基が好ましい。該アラルキル基の具体例としては、ベンジル、フェネチル、1−フェニルプロピル、2−フェニルプロピル、3−フェニルプロピル、1−フェニルブチル、2−フェニルブチル、3−フェニルブチル、4−フェニルブチル、1−フェニルペンチルブチル、2−フェニルペンチルブチル、3−フェニルペンチルブチル、4−フェニルペンチルブチル、5−フェニルペンチルブチル、1−フェニルヘキシルブチル、2−フェニルヘキシルブチル、3−フェニルヘキシルブチル、4−フェニルヘキシルブチル、5−フェニルヘキシルブチル、6−フェニルヘキシルブチル、1−フェニルヘプチル、1−フェニルオクチル、1−フェニルノニル、1−フェニルデシル、1−フェニルウンデシル、1−フェニルドデシル、1−フェニルトリデシル又は1−フェニルテトラデシル等が挙げられる。アラルキル基は、中でも炭素数7〜12のアラルキル基がより好ましい。   As the aralkyl group, an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms is preferable. Specific examples of the aralkyl group include benzyl, phenethyl, 1-phenylpropyl, 2-phenylpropyl, 3-phenylpropyl, 1-phenylbutyl, 2-phenylbutyl, 3-phenylbutyl, 4-phenylbutyl, 1-phenylbutyl, Phenylpentylbutyl, 2-phenylpentylbutyl, 3-phenylpentylbutyl, 4-phenylpentylbutyl, 5-phenylpentylbutyl, 1-phenylhexylbutyl, 2-phenylhexylbutyl, 3-phenylhexylbutyl, 4-phenylhexyl Butyl, 5-phenylhexylbutyl, 6-phenylhexylbutyl, 1-phenylheptyl, 1-phenyloctyl, 1-phenylnonyl, 1-phenyldecyl, 1-phenylundecyl, 1-phenyldodecyl, 1-phenyltridecyl Or 1 Phenyl tetradecyl, and the like. Among them, the aralkyl group is more preferably an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms.

「炭化水素基」が有していてもよい置換基は、前記した「置換基」などが挙げられる。置換炭化水素基の好ましい具体例としては、例えばトリフルオロメチル、メトキシメチル等の置換アルキル基、トリル(例えば4−メチルフェニル)、キシリル(例えば3,5−ジメチルフェニル)、4−メトキシ−3,5−ジメチルフェニル又は4−メトキシ−3,5−ジ−t−ブチルフェニル等の置換アリール基又は置換アラルキル基等が挙げられる。   Examples of the substituent that the “hydrocarbon group” may have include the aforementioned “substituent”. Preferable specific examples of the substituted hydrocarbon group include substituted alkyl groups such as trifluoromethyl and methoxymethyl, tolyl (for example, 4-methylphenyl), xylyl (for example, 3,5-dimethylphenyl), 4-methoxy-3, A substituted aryl group or a substituted aralkyl group such as 5-dimethylphenyl or 4-methoxy-3,5-di-t-butylphenyl is exemplified.

「置換基を有していてもよい複素環基」としては、複素環基及び置換複素環基が挙げられる。複素環基としては、脂肪族複素環基及び芳香族複素環基が挙げられる。
脂肪族複素環基としては、例えば、炭素数2〜14で、異種原子として少なくとも1個、好ましくは1〜3個の例えば窒素原子、酸素原子及び/又は硫黄原子等のヘテロ原子を含んでいる、3〜8員、好ましくは5又は6員の単環、多環又は縮合環の脂肪族複素環基が挙げられる。脂肪族複素環基の具体例としては、例えば、ピロリジル−2−オン基、ピペリジル基、ピペリジノ基、ピペラジニル基、モルホリノ基、モルホリニル基、テトラヒドロフリル基、テトラヒドロピラニル基、チオラニル基又はスクシンイミジル基等が挙げられる。
Examples of the “heterocyclic group optionally having a substituent” include a heterocyclic group and a substituted heterocyclic group. Examples of the heterocyclic group include an aliphatic heterocyclic group and an aromatic heterocyclic group.
Examples of the aliphatic heterocyclic group include 2 to 14 carbon atoms and at least one hetero atom, preferably 1 to 3 hetero atoms such as a nitrogen atom, an oxygen atom and / or a sulfur atom. , 3 to 8 membered, preferably 5 or 6 membered monocyclic, polycyclic or condensed ring aliphatic heterocyclic group. Specific examples of the aliphatic heterocyclic group include, for example, pyrrolidyl-2-one group, piperidyl group, piperidino group, piperazinyl group, morpholino group, morpholinyl group, tetrahydrofuryl group, tetrahydropyranyl group, thiolanyl group, and succinimidyl group. Is mentioned.

芳香族複素環基としては、例えば、炭素数2〜15で、異種原子として少なくとも1個、好ましくは1〜3個の窒素原子、酸素原子及び/又は硫黄原子等の異種原子を含んでいる、3〜8員、好ましくは5又は6員の単環式、多環式又は縮合環式の複素環基等が挙げられ、その具体例としては、例えば、フリル、チエニル、ピロリル、オキサゾリル、イソオキサゾリル、チアゾリル、イソチアゾリル、イミダゾリル、ピラゾリル、1,2,3−オキサジアゾリル、1,2,4−オキサジアゾリル、1,3,4−オキサジアゾリル、フラザニル、1,2,3−チアジアゾリル、1,2,4−チアジアゾリル、1,3,4−チアジアゾリル、1,2,3−トリアゾリル、1,2,4−トリアゾリル、テトラゾリル、ピリジル、ピリダジニル、ピリミジニル、ピラジニル、トリアジニル、ベンゾフラニル、イソベンゾフラニル、ベンゾ〔b〕チエニル、インドリル、イソインドリル、1H−インダゾリル、ベンズイミダゾリル、ベンゾオキサゾリル、1,2−ベンゾイソオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾピラニル、1,2−ベンゾイソチアゾリル、1H−ベンゾトリアゾリル、キノリル、イソキノリル、シンノリニル、キナゾリニル、キノキサリニル、フタラジニル、ナフチリジニル、プリニル、ブテリジニル、カルバゾリル、α−カルボリニル、β−カルボリニル、γ−カルボリニル、アクリジニル、フェノキサジニル、フェノチアジニル、フェナジニル、フェノキサチイニル、チアントレニル、フェナントリジニル、フェナントロリニル、インドリジニル、ピロロ〔1,2−b〕ピリダジニル、ピラゾロ〔1,5−a〕ピリジル、イミダゾ〔1,2−a〕ピリジル、イミダゾ〔1,5−a〕ピリジル、イミダゾ〔1,2−b〕ピリダジニル、イミダゾ〔1,2−a〕ピリミジニル、1,2,4−トリアゾロ〔4,3−a〕ピリジル、1,2,4−トリアゾロ〔4,3−b〕ピリダジニル、ベンゾ〔1,2,5〕チアジアゾリル、ベンゾ〔1,2,5〕オキサジアゾリル又はフタルイミノ基等が挙げられる。   As the aromatic heterocyclic group, for example, it has 2 to 15 carbon atoms and contains at least one hetero atom, preferably 1 to 3 hetero atoms such as nitrogen atom, oxygen atom and / or sulfur atom. Examples include 3 to 8 membered, preferably 5 or 6 membered monocyclic, polycyclic or condensed heterocyclic groups, and specific examples thereof include furyl, thienyl, pyrrolyl, oxazolyl, isoxazolyl, Thiazolyl, isothiazolyl, imidazolyl, pyrazolyl, 1,2,3-oxadiazolyl, 1,2,4-oxadiazolyl, 1,3,4-oxadiazolyl, furazanyl, 1,2,3-thiadiazolyl, 1,2,4-thiadiazolyl, 1,3,4-thiadiazolyl, 1,2,3-triazolyl, 1,2,4-triazolyl, tetrazolyl, pyridyl, pyridazinyl, pyri Dinyl, pyrazinyl, triazinyl, benzofuranyl, isobenzofuranyl, benzo [b] thienyl, indolyl, isoindolyl, 1H-indazolyl, benzimidazolyl, benzoxazolyl, 1,2-benzisoxazolyl, benzothiazolyl, benzopyranyl, 1 , 2-Benzisothiazolyl, 1H-benzotriazolyl, quinolyl, isoquinolyl, cinnolinyl, quinazolinyl, quinoxalinyl, phthalazinyl, naphthyridinyl, purinyl, buteridinyl, carbazolyl, α-carbolinyl, β-carbolinyl, γ-carbolinyl, acridinyl, phenoxazinyl Phenothiazinyl, phenazinyl, phenoxathiinyl, thiantenyl, phenanthridinyl, phenanthrolinyl, indolizinyl, pyrrolo [1,2-b Pyridazinyl, pyrazolo [1,5-a] pyridyl, imidazo [1,2-a] pyridyl, imidazo [1,5-a] pyridyl, imidazo [1,2-b] pyridazinyl, imidazo [1,2-a] Pyrimidinyl, 1,2,4-triazolo [4,3-a] pyridyl, 1,2,4-triazolo [4,3-b] pyridazinyl, benzo [1,2,5] thiadiazolyl, benzo [1,2, 5] An oxadiazolyl or phthalimino group is exemplified.

「複素環基」が有していてもよい置換基としては、前記した「置換基」などが挙げられる。   Examples of the substituent that the “heterocyclic group” may have include the aforementioned “substituent”.

本発明においては、前記式(1)において、RとRとが縮合して環を形成するのが好ましく、また、前記式(2)において、R、RおよびRから選ばれる任意の2つの基が結合して環を形成するのも好ましい。RとRとが縮合して形成される環、またはR、RおよびRから選ばれる任意の2つの基が結合して形成される環としては、例えば、1〜3個の酸素原子、窒素原子、硫黄原子等のヘテロ原子を環の構成原子として含んでいてもよい5〜20員環などが挙げられる。形成される好ましい環としては、例えば、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環、シクロオクタン環、シクロデカン環、シクロドデカン環、シクロテトラデカン環、シクロペンタデカン環、シクロヘキサデカン環又はシクロヘプタデカン環等の単環;ジヒドロナフタレン環、インデン環、インダン環、ジヒドロキノリン環又はジヒドロイソキノリン環等の縮合環などが挙げられ、これらの環は、通常、1または2個のヘテロ原子(例えば、酸素原子、窒素原子または硫黄原子等)を含んでいる。また、これらの環は、炭化水素基、複素環基、アルコキシ基又は置換アミノ基等で置換されていてもよい。炭化水素基、複素環基の具体例としては、前記の炭化水素基、複素環基に記載したものなどが挙げられる。 In the present invention, in Formula (1), R 1 and R 2 are preferably condensed to form a ring, and in Formula (2), selected from R 3 , R 4 and R 5 It is also preferred that any two groups are bonded to form a ring. Examples of the ring formed by condensing R 1 and R 2 or the ring formed by combining any two groups selected from R 3 , R 4 and R 5 include 1 to 3 Examples thereof include a 5- to 20-membered ring which may contain a hetero atom such as an oxygen atom, a nitrogen atom or a sulfur atom as a constituent atom of the ring. Preferred rings formed include, for example, cyclopentane ring, cyclohexane ring, cycloheptane ring, cyclooctane ring, cyclodecane ring, cyclododecane ring, cyclotetradecane ring, cyclopentadecane ring, cyclohexadecane ring, and cycloheptadecane ring. A monocyclic ring; a condensed ring such as a dihydronaphthalene ring, an indene ring, an indane ring, a dihydroquinoline ring, or a dihydroisoquinoline ring, and the like. These rings are usually one or two heteroatoms (for example, an oxygen atom, a nitrogen atom). Atoms or sulfur atoms). In addition, these rings may be substituted with a hydrocarbon group, a heterocyclic group, an alkoxy group, a substituted amino group, or the like. Specific examples of the hydrocarbon group and heterocyclic group include those described in the aforementioned hydrocarbon group and heterocyclic group.

前記アルコキシ基としては、直鎖状でも分岐状でも或いは環状でもよい、例えば炭素数1〜6のアルコキシ基が挙げられ、具体的にはメトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、2−ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、2−メチルブトキシ基、3−メチルブトキシ基、2,2−ジメチルプロピルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、2−メチルペンチルオキシ基、3−メチルペンチルオキシ基、4−メチルペンチルオキシ基、5−メチルペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、メトキシメトキシ基、2−エトキシエトキシ基等が挙げられる。   Examples of the alkoxy group may be linear, branched or cyclic, and examples thereof include an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, specifically, a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an isopropoxy group, n-butoxy group, 2-butoxy group, isobutoxy group, tert-butoxy group, n-pentyloxy group, 2-methylbutoxy group, 3-methylbutoxy group, 2,2-dimethylpropyloxy group, n-hexyloxy group 2-methylpentyloxy group, 3-methylpentyloxy group, 4-methylpentyloxy group, 5-methylpentyloxy group, cyclohexyloxy group, methoxymethoxy group, 2-ethoxyethoxy group and the like.

置換アミノ基としては、アミノ基の1個または2個の水素原子が置換基で置換されたアミノ基などが挙げられる。置換アミノ基の置換基の具体例としては、例えば、炭化水素基(例えば、アルキル基等)、アリール基、アラルキル基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基またはアラルキルオキシカルボニル基などが挙げられる。アルキル基で置換されたアミノ基、すなわちアルキル基置換アミノ基の具体例としては、例えば、N−メチルアミノ基、N,N−ジメチルアミノ基、N,N−ジエチルアミノ基、N,N−ジイソプロピルアミノ基、N−メチル−N−イソプロピルアミノ基またはN−シクロヘキシルアミノ基のモノまたはジアルキルアミノ基などが挙げられる。アリール基で置換されたアミノ基、すなわちアリール基置換アミノ基の具体例としては、例えば、N−フェニルアミノ基、N,N−ジフェニルアミノ基、N−ナフチルアミノ器、N−メチル−N−フェニルアミノ基又はN−ナフチル−N−フェニルアミノ基等のモノまたはジアリールアミノ基などが挙げられる。アラルキル基で置換されたアミノ基、即ちアラルキル基置換アミノ基の具体例としては、例えば、N−ベンジルアミノ基又はN,N−ジベンジルアミノ基等のモノ又はジアラルキルアミノ基が挙げられる。また、N−ベンジル−N−メチルアミノ基等のジ置換アミノ基が挙げられる。アシル基で置換されたアミノ基、即ちアシルアミノ基の具体例としては、例えば、ホルミルアミノ基、アセチルアミノ基、プロピオニルアミノ基、ピバロイルアミノ基、ペンタノイルアミノ基、ヘキサノイルアミノ基又はベンゾイルアミノ基等が挙げられる。アルコキシカルボニル基で置換されたアミノ基、即ちアルコキシカルボニルアミノ基の具体例としては、例えば、メトキシカルボニルアミノ基、エトキシカルボニルアミノ基、n−プロポキシカルボニルアミノ基、n−ブトキシカルボニルアミノ基、tert−ブトキシカルボニルアミノ基、ペンチルオキシカルボニルアミノ基又はヘキシルオキシカルボニルアミノ基等が挙げられる。アリールオキシカルボニル基で置換されたアミノ基、即ちアリールオキシカルボニルアミノ基の具体例としては、アミノ基の1個の水素原子が前記したアリールオキシカルボニル基で置換されたアミノ基が挙げられ、その具体例として、例えば、フェノキシカルボニルアミノ基又はナフチルオキシカルボニルアミノ基等が挙げられる。アラルキルオキシカルボニル基で置換されたアミノ基、即ちアラルキルオキシカルボニルアミノ基の具体例としては、例えば、ベンジルオキシカルボニルアミノ基等が挙げられる。   Examples of the substituted amino group include an amino group in which one or two hydrogen atoms of the amino group are substituted with a substituent. Specific examples of the substituent of the substituted amino group include, for example, a hydrocarbon group (for example, an alkyl group), an aryl group, an aralkyl group, an acyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, or an aralkyloxycarbonyl group. It is done. Specific examples of the amino group substituted with an alkyl group, that is, the alkyl group-substituted amino group include, for example, N-methylamino group, N, N-dimethylamino group, N, N-diethylamino group, N, N-diisopropylamino. Group, mono- or dialkylamino group of N-methyl-N-isopropylamino group or N-cyclohexylamino group. Specific examples of an amino group substituted with an aryl group, that is, an aryl group-substituted amino group include, for example, an N-phenylamino group, an N, N-diphenylamino group, an N-naphthylamino unit, and N-methyl-N-phenyl. Examples thereof include mono- or diarylamino groups such as an amino group or N-naphthyl-N-phenylamino group. Specific examples of the amino group substituted with an aralkyl group, that is, an aralkyl group-substituted amino group include, for example, a mono- or diaralkylamino group such as an N-benzylamino group or an N, N-dibenzylamino group. Moreover, di-substituted amino groups such as N-benzyl-N-methylamino group can be mentioned. Specific examples of an amino group substituted with an acyl group, that is, an acylamino group include, for example, formylamino group, acetylamino group, propionylamino group, pivaloylamino group, pentanoylamino group, hexanoylamino group, benzoylamino group, and the like. Can be mentioned. Specific examples of the amino group substituted with an alkoxycarbonyl group, that is, the alkoxycarbonylamino group include, for example, a methoxycarbonylamino group, an ethoxycarbonylamino group, an n-propoxycarbonylamino group, an n-butoxycarbonylamino group, and a tert-butoxy. Examples thereof include a carbonylamino group, a pentyloxycarbonylamino group, and a hexyloxycarbonylamino group. Specific examples of an amino group substituted with an aryloxycarbonyl group, that is, an aryloxycarbonylamino group include an amino group in which one hydrogen atom of the amino group is substituted with the aryloxycarbonyl group described above. Examples include a phenoxycarbonylamino group or a naphthyloxycarbonylamino group. Specific examples of the amino group substituted with an aralkyloxycarbonyl group, that is, an aralkyloxycarbonylamino group include a benzyloxycarbonylamino group.

なお、本発明においては、前記有機溶媒が、式(1)で表される溶媒であるのが好ましく、脂肪族環状エステルであるのがより好ましい。前記脂肪族環状エステルとしては、例えば、ラクチド、グリコリド、ε−カプロラクトン、p−ジオキサノン、炭酸トリメチレン、炭酸トリメチレンのアルキル誘導体、γ−バレロラクトン、β−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、ε−デカラクトン、ヒドロキシバレレート、ピバロラクトン、α,α−ジエチルプロピオラクトン、炭酸エチレン、シュウ酸エチレンなどが挙げられるが、中でも、γ−ブチロラクトンを用いることが肝要である。   In the present invention, the organic solvent is preferably a solvent represented by the formula (1), more preferably an aliphatic cyclic ester. Examples of the aliphatic cyclic ester include lactide, glycolide, ε-caprolactone, p-dioxanone, trimethylene carbonate, trimethylene carbonate alkyl derivative, γ-valerolactone, β-butyrolactone, γ-butyrolactone, ε-decalactone, hydroxyvale Examples thereof include rate, pivalolactone, α, α-diethylpropiolactone, ethylene carbonate, ethylene oxalate, etc. Among them, it is important to use γ-butyrolactone.

本発明においては、前記原料溶液が有機金属ハロゲン化物を含むのが好ましく、また、前記原料溶液が、アンモニウム化合物を含むのも好ましい。このような好ましい有機金属ハロゲン化物やアンモニウム化合物としては、例えば上記式(I)または上記式(II)で表される化合物などが挙げられる。なお、本発明においては、前記原料溶液として、錯体または塩の形態で有機溶媒または水などの無機溶媒に溶解または分散させたものを好適に用いることができる。錯体の形態としては、例えば、アセチルアセトナート錯体、カルボニル錯体、アンミン錯体、ヒドリド錯体などが挙げられる。塩の形態としては、例えば、有機金属塩(例えば金属酢酸塩、金属シュウ酸塩、金属クエン酸塩等)、硫化金属塩、硝化金属塩、リン酸化金属塩、ハロゲン化金属塩(例えば塩化金属塩、臭化金属塩、ヨウ化金属塩等)などが挙げられる。   In the present invention, the raw material solution preferably contains an organometallic halide, and the raw material solution preferably contains an ammonium compound. Examples of such preferable organometallic halides and ammonium compounds include compounds represented by the above formula (I) or the above formula (II). In the present invention, a solution dissolved or dispersed in an organic solvent or an inorganic solvent such as water in the form of a complex or salt can be suitably used as the raw material solution. Examples of complex forms include acetylacetonate complexes, carbonyl complexes, ammine complexes, hydride complexes, and the like. Examples of the salt form include organic metal salts (for example, metal acetates, metal oxalates, metal citrates, etc.), sulfide metal salts, nitrate metal salts, phosphorylated metal salts, metal halide salts (for example, metal chlorides). Salt, metal bromide salt, metal iodide salt, etc.).

また、前記原料溶液には、ハロゲン化水素酸や酸化剤等の添加剤を混合してもよい。前記ハロゲン化水素酸としては、例えば、臭化水素酸、塩酸、ヨウ化水素酸などが挙げられるが、中でも、臭化水素酸またはヨウ化水素酸が好ましい。前記酸化剤としては、例えば、過酸化水素(H)、過酸化ナトリウム(Na)、過酸化バリウム(BaO)、過酸化ベンゾイル(CCO)等の過酸化物、次亜塩素酸(HClO)、過塩素酸、硝酸、オゾン水、過酢酸やニトロベンゼン等の有機過酸化物などが挙げられるが、中でも、過酸化水素が好ましい。 Moreover, you may mix additives, such as a hydrohalic acid and an oxidizing agent, with the said raw material solution. Examples of the hydrohalic acid include hydrobromic acid, hydrochloric acid, hydroiodic acid, etc. Among them, hydrobromic acid or hydroiodic acid is preferable. Examples of the oxidizing agent include hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), sodium peroxide (Na 2 O 2 ), barium peroxide (BaO 2 ), and benzoyl peroxide (C 6 H 5 CO) 2 O 2. Peroxides, hypochlorous acid (HClO), perchloric acid, nitric acid, ozone water, organic peroxides such as peracetic acid and nitrobenzene, etc., among which hydrogen peroxide is preferred.

(搬送工程)
搬送工程では、キャリアガスでもって前記ミストまたは前記液滴を成膜室内に設置されている基体まで搬送する。前記キャリアガスとしては、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されず、例えば、酸素、オゾン、窒素やアルゴン等の不活性ガス、または水素ガスやフォーミングガス等の還元ガスなどが好適な例として挙げられる。また、キャリアガスの種類は1種類であってよいが、2種類以上であってもよく、流量を下げた希釈ガス(例えば10倍希釈ガス等)などを、第2のキャリアガスとしてさらに用いてもよい。また、キャリアガスの供給箇所も1箇所だけでなく、2箇所以上あってもよい。キャリアガスの流量は、特に限定されないが、0.01〜20L/分であるのが好ましく、1〜10L/分であるのがより好ましい。希釈ガスの場合には、希釈ガスの流量が、0.001〜2L/分であるのが好ましく、0.1〜1L/分であるのがより好ましい。
(Conveying process)
In the transfer step, the mist or the droplet is transferred to a substrate installed in the film forming chamber with a carrier gas. The carrier gas is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired. For example, oxygen, ozone, an inert gas such as nitrogen or argon, or a reducing gas such as hydrogen gas or forming gas is preferable. Can be mentioned. Further, the type of carrier gas may be one, but it may be two or more, and a diluent gas with a reduced flow rate (for example, 10-fold diluted gas) is further used as the second carrier gas. Also good. Further, the supply location of the carrier gas is not limited to one location but may be two or more locations. The flow rate of the carrier gas is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 20 L / min, and more preferably 1 to 10 L / min. In the case of a dilution gas, the flow rate of the dilution gas is preferably 0.001 to 2 L / min, and more preferably 0.1 to 1 L / min.

(成膜工程)
成膜工程では、基体上で前記ミストまたは液滴を熱反応させることによって、基体上に、ペロブスカイト構造体を成膜する。熱反応は、熱でもって前記ミストまたは液滴が反応すればそれでよく、反応条件等も本発明の目的を阻害しない限り特に限定されない。本工程においては、前記熱反応を、通常、溶媒の蒸発温度以上の温度で行うが、高すぎない温度(例えば500℃)以下が好ましく、250℃以下がより好ましく、150℃以下が最も好ましい。下限については、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されないが、100℃以上が好ましく、110℃以上がより好ましい。また、熱反応は、本発明の目的を阻害しない限り、真空下、非酸素雰囲気下、還元ガス雰囲気下および酸素雰囲気下のいずれの雰囲気下で行われてもよいが、非酸素雰囲気下または酸素雰囲気下で行われるのが好ましい。また、大気圧下、加圧下および減圧下のいずれの条件下で行われてもよいが、本発明においては、大気圧下で行われるのが好ましい。なお、膜厚は、成膜時間を調整することにより、設定することができる。
(Film formation process)
In the film forming step, a perovskite structure is formed on the base by thermally reacting the mist or droplets on the base. The thermal reaction may be performed as long as the mist or droplet reacts with heat, and the reaction conditions are not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired. In this step, the thermal reaction is usually performed at a temperature equal to or higher than the evaporation temperature of the solvent, but is preferably not too high (for example, 500 ° C.) or lower, more preferably 250 ° C. or lower, and most preferably 150 ° C. or lower. The lower limit is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired, but is preferably 100 ° C. or higher, more preferably 110 ° C. or higher. Further, the thermal reaction may be performed under any atmosphere of vacuum, non-oxygen atmosphere, reducing gas atmosphere and oxygen atmosphere as long as the object of the present invention is not impaired. It is preferably carried out under an atmosphere. Moreover, although it may be performed under any conditions of atmospheric pressure, increased pressure, and reduced pressure, it is preferably performed under atmospheric pressure in the present invention. The film thickness can be set by adjusting the film formation time.

(基体)
前記基体は、前記ペロブスカイト膜を支持できるものであれば特に限定されない。前記基体の材料も、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されず、公知の基体であってよく、有機化合物であってもよいし、無機化合物であってもよい。多孔質構造体であってもよい。前記基体の形状としては、どのような形状のものであってもよく、あらゆる形状に対して有効であり、例えば、平板や円板等の板状、繊維状、棒状、円柱状、角柱状、筒状、螺旋状、球状、リング状などが挙げられるが、本発明においては、基板が好ましい。基板の厚さは、本発明においては特に限定されないが、10μm〜100mmが好ましく、100μm〜10mmがより好ましい。
(Substrate)
The substrate is not particularly limited as long as it can support the perovskite film. The material of the substrate is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired, and may be a known substrate, an organic compound, or an inorganic compound. It may be a porous structure. The shape of the substrate may be any shape and is effective for all shapes, for example, a plate shape such as a flat plate or a disk, a fiber shape, a rod shape, a columnar shape, a prismatic shape, A cylindrical shape, a spiral shape, a spherical shape, a ring shape and the like can be mentioned. In the present invention, a substrate is preferable. Although the thickness of a board | substrate is not specifically limited in this invention, 10 micrometers-100 mm are preferable and 100 micrometers-10 mm are more preferable.

前記基板は、板状であって、前記ペロブスカイト膜の支持体となるものであれば特に限定されない。絶縁体基板であってもよいし、半導体基板であってもよいし、金属基板や導電性基板であってもよい。また、これらの表面の一部または全部の上に、金属膜、半導体膜、導電性膜および絶縁性膜の少なくとも1種の膜が形成されているものも、前記基板として好適に用いることができる。本発明においては、前記基板が、ガラス基板であるのが好ましく、また、金属膜、半導体膜、導電性膜および絶縁性膜の少なくとも1種の膜を表面に有するガラス基板であるのがより好ましい。前記金属膜の構成金属としては、例えば、ガリウム、鉄、インジウム、アルミニウム、バナジウム、チタン、クロム、ロジウム、ニッケル、コバルト、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、シリコン、イットリウム、ストロンチウムおよびバリウムから選ばれる1種または2種以上の金属などが挙げられる。半導体膜の構成材料としては、例えば、シリコン、ゲルマニウムのような元素単体、周期表の第3族〜第5族、第13族〜第15族の元素を有する化合物、金属酸化物、金属硫化物、金属セレン化物、または金属窒化物等が挙げられる。また、前記導電性膜の構成材料としては、例えば、スズドープ酸化インジウム(ITO)、フッ素ドープ酸化インジウム(FTO)、酸化亜鉛(ZnO)、アルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO)、ガリウムドープ酸化亜鉛(GZO)、酸化スズ(SnO)、酸化インジウム(In)、酸化タングステン(WO)などが挙げられるが、本発明においては、導電性酸化物からなる導電性膜であるのが好ましく、スズドープ酸化インジウム(ITO)膜であるのがより好ましい。前記絶縁性膜の構成材料としては、例えば、酸化アルミニウム(Al)、酸化チタン(TiO)、酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(Si)、酸窒化シリコン(Si)などが挙げられるが、絶縁性酸化物からなる絶縁性膜であるのが好ましく、チタニア膜であるのがより好ましい。 The substrate is not particularly limited as long as it is plate-shaped and serves as a support for the perovskite film. It may be an insulator substrate, a semiconductor substrate, a metal substrate, or a conductive substrate. A substrate in which at least one of a metal film, a semiconductor film, a conductive film, and an insulating film is formed on part or all of these surfaces can also be suitably used as the substrate. . In the present invention, the substrate is preferably a glass substrate, and more preferably a glass substrate having at least one of a metal film, a semiconductor film, a conductive film and an insulating film on the surface. . Examples of the constituent metal of the metal film include one selected from gallium, iron, indium, aluminum, vanadium, titanium, chromium, rhodium, nickel, cobalt, zinc, magnesium, calcium, silicon, yttrium, strontium, and barium. Two or more kinds of metals may be mentioned. As a constituent material of the semiconductor film, for example, an elemental element such as silicon or germanium, a compound having an element of Group 3 to Group 5 or Group 13 to Group 15 of the periodic table, metal oxide, metal sulfide , Metal selenide, or metal nitride. Examples of the constituent material of the conductive film include tin-doped indium oxide (ITO), fluorine-doped indium oxide (FTO), zinc oxide (ZnO), aluminum-doped zinc oxide (AZO), and gallium-doped zinc oxide (GZO). , Tin oxide (SnO 2 ), indium oxide (In 2 O 3 ), tungsten oxide (WO 3 ), and the like. In the present invention, a conductive film made of a conductive oxide is preferable. An indium oxide (ITO) film is more preferable. Examples of the constituent material of the insulating film include aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), and silicon oxynitride (Si 4). O 5 N 3 ) and the like are mentioned, but an insulating film made of an insulating oxide is preferable, and a titania film is more preferable.

なお、金属膜、半導体膜、導電性膜および絶縁性膜の形成手段は、特に限定されず、公知の手段であってよい。このような形成手段としては、例えば、ミストCVD法、スパッタ法、CVD法(気相成長法)、SPD法(スプレー熱分解堆積法)、蒸着法、ALD(原子層堆積)法、塗布法(例えばディッピング、滴下、ドクターブレード、インクジェット、スピンコート、刷毛塗り、スプレー塗装、ロールコーター、エアーナイフコート、カーテンコート、ワイヤーバーコート、グラビアコート、インクジェット塗布等)などが挙げられる。   Note that the means for forming the metal film, the semiconductor film, the conductive film, and the insulating film is not particularly limited, and may be a known means. Examples of such forming means include mist CVD, sputtering, CVD (vapor deposition), SPD (spray pyrolysis deposition), vapor deposition, ALD (atomic layer deposition), and coating ( For example, dipping, dripping, doctor blade, inkjet, spin coating, brush coating, spray coating, roll coater, air knife coating, curtain coating, wire bar coating, gravure coating, inkjet coating, and the like).

本発明においては、前記基板上に、前記導電性膜または前記絶縁性膜が形成されているのが好ましく、前記基板上に、前記導電性膜が形成され、さらに前記導電性膜上に、前記絶縁性膜が形成されているのがより好ましい。また、本発明においては、前記基体が、スズドープ酸化インジウム膜またはチタニア膜を含むのが好ましく、スズドープ酸化インジウム膜およびチタニア膜を含むのがより好ましい。   In the present invention, the conductive film or the insulating film is preferably formed on the substrate, the conductive film is formed on the substrate, and the conductive film is further formed on the conductive film. More preferably, an insulating film is formed. In the present invention, the substrate preferably includes a tin-doped indium oxide film or a titania film, and more preferably includes a tin-doped indium oxide film and a titania film.

また、本発明においては、前記基体上に、直接、ペロブスカイト膜を設けてもよいし、バッファ層(緩衝層)や応力緩和層等の他の層を介してペロブスカイト膜を設けてもよい。バッファ層(緩衝層)や応力緩和層等の他の層の形成手段は、特に限定されず、公知の手段であってよいが、本発明においては、ミストCVD法が好ましい。   In the present invention, a perovskite film may be provided directly on the substrate, or a perovskite film may be provided via another layer such as a buffer layer (buffer layer) or a stress relaxation layer. The means for forming other layers such as a buffer layer (buffer layer) and a stress relaxation layer is not particularly limited and may be a known means. In the present invention, the mist CVD method is preferable.

(アニール工程)
アニール工程では、上記成膜工程で得られた膜に対しアニール処理を行う。アニール処理手段としては特に限定されず、公知の手段などが挙げられ、処理条件等も特に限定されない。アニール温度としては特に限定されないが、好ましくは500℃以下である。
(Annealing process)
In the annealing process, an annealing process is performed on the film obtained in the film forming process. The annealing treatment means is not particularly limited and may be a known means, and the treatment conditions are not particularly limited. The annealing temperature is not particularly limited, but is preferably 500 ° C. or lower.

上記のようにして、ペロブスカイト膜を製造することで、簡便かつ容易に良質なペロブスカイト構造を有するペロブスカイト膜を得ることができる。また、得られるペロブスカイト膜の膜厚も、成膜時間を調整することにより、容易に調整することができる。   By producing a perovskite film as described above, a perovskite film having a good perovskite structure can be obtained easily and easily. Moreover, the film thickness of the obtained perovskite film can also be easily adjusted by adjusting the film formation time.

前記ペロブスカイト膜は、光電変換素子等に有用である。本発明においては、例えば前記ペロブスカイト膜を光電変換素子等に用いる場合、前記ペロブスカイト膜を、前記基体等から剥離する等の公知の手段を用いた後に、光電変換素子等に用いてもよいし、そのまま、光電変換素子等に用いてもよい。   The perovskite film is useful for photoelectric conversion elements and the like. In the present invention, for example, when the perovskite film is used for a photoelectric conversion element or the like, the perovskite film may be used for a photoelectric conversion element or the like after using a known means such as peeling the perovskite film from the substrate or the like. You may use for a photoelectric conversion element etc. as it is.

以下、前記ペロブスカイト膜を光電変換素子に用いた場合の好適な例を説明する。   Hereinafter, a suitable example when the perovskite film is used for a photoelectric conversion element will be described.

前記ペロブスカイト膜を光電変換素子に用いる場合には、前記ペロブスカイト薄膜の製造方法において、前記基体が、透明基板であるのが好ましく、表面に電極が形成された透明導電性基板であるのがより好ましい。前記透明基板は、JIS K 7361−1:1997に従い測定される光透過率が、10%以上であるのが好ましく、50%以上であるのがより好ましく、80〜100%であるのが最も好ましい。   When the perovskite film is used for a photoelectric conversion element, in the method for producing a perovskite thin film, the base is preferably a transparent substrate, and more preferably a transparent conductive substrate having an electrode formed on the surface. . The transparent substrate preferably has a light transmittance measured according to JIS K 7361-1: 1997 of 10% or more, more preferably 50% or more, and most preferably 80 to 100%. .

前記透明基板は、剛性基板(例えばガラス基板やアクリル基板など)および可撓性基板(例えば、フィルム基板など)のいずれも好適に用いられる。剛性基板は、耐熱性の点でガラス基板が好ましく、ガラスの種類などは特に限定されない。   As the transparent substrate, any of a rigid substrate (for example, a glass substrate and an acrylic substrate) and a flexible substrate (for example, a film substrate) is preferably used. The rigid substrate is preferably a glass substrate in terms of heat resistance, and the type of glass is not particularly limited.

可撓性基板としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート、変性ポリエステル等のポリエステル系樹脂フィルム、ポリエチレン(PE)樹脂フィルム、ポリプロピレン(PP)樹脂フィルム、ポリスチレン樹脂フィルム、環状オレフィン系樹脂等のポリオレフィン類樹脂フィルム、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のビニル系樹脂フィルム、ポリビニルブチラール(PVB)等のポリビニルアセタール樹脂フィルム、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂フィルム、ポリサルホン(PSF)樹脂フィルム、ポリエーテルサルホン(PES)樹脂フィルム、ポリカーボネート(PC)樹脂フィルム、ポリアミド樹脂フィルム、ポリイミド樹脂フィルム、アクリル樹脂フィルム、トリアセチルセルロース(TAC)樹脂フィルム等を挙げることができる。これらの樹脂フィルムの他に無機ガラスフィルムを基板として用いてもよい。   Examples of the flexible substrate include polyester resin films such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate, and modified polyester, polyethylene (PE) resin films, polypropylene (PP) resin films, polystyrene resin films, and cyclic olefin resins. Polyolefin resin film such as polyvinyl chloride, polyvinyl resin such as polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetal resin film such as polyvinyl butyral (PVB), polyether ether ketone (PEEK) resin film, polysulfone (PSF) resin film, Polyethersulfone (PES) resin film, polycarbonate (PC) resin film, polyamide resin film, polyimide resin film, acrylic resin film, triace It can be exemplified Le cellulose (TAC) resin film. In addition to these resin films, an inorganic glass film may be used as the substrate.

また、前記ペロブスカイト膜を光電変換素子に用いる場合には、前記透明基板上に、第一電極、電子輸送層、半導体およびペロブスカイト構造を有する光電変換層、正孔輸送層ならびに第二電極を設けることにより、光電変換素子を製造することができる。   When the perovskite film is used for a photoelectric conversion element, a first electrode, an electron transport layer, a semiconductor and a photoelectric conversion layer having a perovskite structure, a hole transport layer, and a second electrode are provided on the transparent substrate. Thus, a photoelectric conversion element can be manufactured.

第一電極は、通常、前記透明基板と光電変換層との間に配置され、透明基板の光入射方向に対して反対側となる一方の面上に設けられるが、本発明においては、特に限定されない。第一電極としては、その光透過率が60%以上のものが好ましく、80%以上のものがより好ましく、90%〜100%のものが最も好ましい。なお、光透過率は、上記透明基板の説明の記載と同様のものである。   The first electrode is usually disposed between the transparent substrate and the photoelectric conversion layer, and is provided on one surface which is opposite to the light incident direction of the transparent substrate. However, in the present invention, the first electrode is particularly limited. Not. The first electrode preferably has a light transmittance of 60% or more, more preferably 80% or more, and most preferably 90% to 100%. The light transmittance is the same as that described in the description of the transparent substrate.

第一電極を形成する材料は、特に制限されず、公知の材料であってよい。例えば、白金、金、銀、銅、アルミニウム、ロジウム、インジウム等の金属、SnO、CdO、ZnO、CTO系(CdSnO、CdSnO、CdSnO)、In、CdIn等の金属酸化物などが挙げられる。これらのうち、金属として好ましくは、金または銀が挙げられ、光透過性を持たせるために、開口部を持つグリッドパターニングされた膜、あるいは微粒子やナノワイヤーを分散し塗布した膜が好ましく用いられる。また、金属酸化物として好ましくは、前記において例示した金属酸化物に、Sn、Sb、FおよびAlから選ばれる1種または2種以上を添加した複合(ドープ)材料が挙げられる。より好ましくは、SnをドープしたIn(ITO)、SbをドープしたSnO、FをドープしたSnO(FTO)等の導電性金属酸化物が挙げられ、中でも、耐熱性の点からFTOが最も好ましい。第一電極を形成する材料の基板への塗布量は、特に制限されないが、基板1m当たり、1〜100g程度であることが好ましい。 The material for forming the first electrode is not particularly limited, and may be a known material. For example, metals such as platinum, gold, silver, copper, aluminum, rhodium and indium, SnO 2 , CdO, ZnO, CTO (CdSnO 3 , Cd 2 SnO 4 , CdSnO 4 ), In 2 O 3 , CdIn 2 O 4 And the like. Among these, gold or silver is preferable as the metal, and a grid-patterned film having openings or a film in which fine particles or nanowires are dispersed and applied is preferably used in order to impart light transmittance. . The metal oxide is preferably a composite (dope) material obtained by adding one or more selected from Sn, Sb, F and Al to the metal oxides exemplified above. More preferably, conductive metal oxides such as In 2 O 3 (ITO) doped with Sn, SnO 2 doped with Sb, SnO 2 (FTO) doped with F, and the like are mentioned. FTO is most preferred. The amount of the material forming the first electrode applied to the substrate is not particularly limited, but is preferably about 1 to 100 g per 1 m 2 of the substrate.

第一電極の形成手段は、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されず、公知の手段であってよい。第一電極の形成手段としては、例えば、ミストCVD法、スパッタ法、CVD法(気相成長法)、SPD法(スプレー熱分解堆積法)、蒸着法、ALD(原子層堆積)法、塗布法(例えばディッピング、滴下、ドクターブレード、インクジェット、スピンコート、刷毛塗り、スプレー塗装、ロールコーター、エアーナイフコート、カーテンコート、ワイヤーバーコート、グラビアコート、インクジェット塗布等)などが挙げられる。   The means for forming the first electrode is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired, and may be a known means. As a means for forming the first electrode, for example, mist CVD method, sputtering method, CVD method (vapor deposition method), SPD method (spray pyrolysis deposition method), vapor deposition method, ALD (atomic layer deposition) method, coating method, etc. (For example, dipping, dripping, doctor blade, inkjet, spin coating, brush coating, spray coating, roll coater, air knife coating, curtain coating, wire bar coating, gravure coating, inkjet coating, etc.).

なお、第一電極は、前記透明基板上に設けられた透明導電性基板であるのが好ましい。前記透明導電性基板の平均厚さとしては、特に制限されないが、約0.1mm〜5mmの範囲が好ましい。また、透明導電性基板の表面抵抗は、50Ω/□以下であることが好ましく、20Ω/□以下であることがより好ましく、10Ω/□以下であることが最も好ましい。なお、透明導電性基板の表面抵抗の下限は、可能な限り低いことが好ましいため、特に規定する必要はないが、0.01Ω/□以上であれば十分である。透明導電性基板の光透過率の好ましい範囲は、上記透明基板の光透過率の好ましい範囲と同様である。   The first electrode is preferably a transparent conductive substrate provided on the transparent substrate. The average thickness of the transparent conductive substrate is not particularly limited, but is preferably in the range of about 0.1 mm to 5 mm. The surface resistance of the transparent conductive substrate is preferably 50Ω / □ or less, more preferably 20Ω / □ or less, and most preferably 10Ω / □ or less. The lower limit of the surface resistance of the transparent conductive substrate is preferably as low as possible and need not be specified. The preferable range of the light transmittance of the transparent conductive substrate is the same as the preferable range of the light transmittance of the transparent substrate.

前記電子輸送層は、通常、短絡防止手段、封止手段及び整流作用として、膜状(層状)をなし、第一電極と光電変換層(半導体層)との間に配置される。前記電子輸送層は、多孔質構造体からなるのが好ましい。前記電子輸送層の空孔率をC[%]とし、半導体層の空孔率をD[%]としたとき、D/Cが、例えば、約1.1以上であるのが好ましく、約5以上であるのがより好ましく、約10以上であるのが最も好ましい。なお、D/Cの上限は、可能な限り大きいことが好ましいため、特に限定されないが、通常、約1000以下である。これにより、電子輸送層と半導体層とは、それぞれ、それらの機能をより好適に発揮することができる。なお、前記電子輸送層は、通常、第一電極上に形成される。
より具体的には、電子輸送層の空孔率Cとしては、緻密層であるのが好ましく、より具体的には例えば、約20%以下であるのが好ましく、約5%以下であるのがより好ましく、約2%以下であるのが最も好ましい。これにより、短絡防止や整流作用といった効果をより向上することができる。ここで、電子輸送層の空孔率の下限は、可能な限り小さいことが好ましいため、特に限定されないが、通常、約0.05%以上である。
The electron transport layer usually has a film shape (layer shape) as a short-circuit preventing means, a sealing means, and a rectifying action, and is disposed between the first electrode and the photoelectric conversion layer (semiconductor layer). The electron transport layer is preferably made of a porous structure. When the porosity of the electron transport layer is C [%] and the porosity of the semiconductor layer is D [%], D / C is preferably about 1.1 or more, for example, about 5 More preferably, it is more preferably about 10 or more. In addition, since it is preferable that the upper limit of D / C is as large as possible, it is not particularly limited, but is usually about 1000 or less. Thereby, an electron carrying layer and a semiconductor layer can exhibit those functions more suitably, respectively. The electron transport layer is usually formed on the first electrode.
More specifically, the porosity C of the electron transport layer is preferably a dense layer, more specifically, for example, preferably about 20% or less, and about 5% or less. More preferably, it is most preferably about 2% or less. Thereby, effects, such as a short circuit prevention and a rectification | straightening effect | action, can be improved more. Here, since the lower limit of the porosity of the electron transport layer is preferably as small as possible, it is not particularly limited, but is usually about 0.05% or more.

前記電子輸送層の平均厚さ(膜厚)としては、例えば、約0.001〜10μmであるのが好ましく、約0.005〜0.5μmであるのがより好ましい。これにより、前記効果をより向上することができる。   The average thickness (film thickness) of the electron transport layer is, for example, preferably about 0.001 to 10 μm, and more preferably about 0.005 to 0.5 μm. Thereby, the said effect can be improved more.

前記電子輸送層の構成材料としては、特に限定されないが、n型半導体が使用できる。例えば、無機物の場合、亜鉛、ニオブ、スズ、チタン、バナジウム、インジウム、タングステン、タンタル、ジルコニウム、モリブデン、マンガン、鉄、銅、ニッケル、イリジウム、ロジウム、クロム、ルテニウムまたはこれらの酸化物、α型酸化ガリウム、β型酸化ガリウム、IGZO等の酸化物半導体、GaN等の窒化物半導体、SiC等のケイ素含有半導体、また、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、ニオブ酸ストロンチウムのようなペロブスカイト、あるいはこれらの複合酸化物または酸化物混合物、CdS、CdSe、TiC、Si、SiC、BNのような各種金属化合物等の1種または2種以上の組み合わせなども使用することができる。また、有機物の場合、フラーレンもしくはその誘導体(例えば、フェニル−C61−酪酸メチルエステル([60]PCBM)、フェニル−C61−酪酸n−ブチルエステル([60]PCBnB)、フェニル−C61−酪酸イソブチルエステル([60]PCBiB)、フェニル−C61−酪酸n−ヘキシルエステル([60]PCBH)、フェニル−C61−酪酸n−オクチルエステル([60]PCBO)、ジフェニル−C62−ビス(酪酸メチルエステル)(ビス[60]PCBM)、フェニル−C71−酪酸メチルエステル([70]PCBM)、フェニル−C85−酪酸メチルエステル([84]PCBM)、チエニル−C61−酪酸メチルエステル([60]ThCBM)、C60ピロリジントリス酸、C60ピロリジントリス酸エチルエステル、N−メチルフラロピロリジン(MP−C60)、(1,2−メタノフラーレンC60)−61−カルボン酸、(1,2−メタノフラーレンC60)−61−カルボン酸t−ブチルエステル)、オクタアザポルフィリン等、p型有機半導体化合物の水素原子をフッ素原子に置換したパーフルオロ体(例えば、パーフルオロペンタセンやパーフルオロフタロシアニン)、ナフタレンテトラカルボン酸無水物、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、ペリレンテトラカルボン酸無水物、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド等の芳香族カルボン酸無水物やそのイミド化物を骨格として含む高分子化合物等を挙げることができる。 The constituent material of the electron transport layer is not particularly limited, but an n-type semiconductor can be used. For example, in the case of inorganic substances, zinc, niobium, tin, titanium, vanadium, indium, tungsten, tantalum, zirconium, molybdenum, manganese, iron, copper, nickel, iridium, rhodium, chromium, ruthenium or oxides thereof, α-type oxidation Oxide semiconductors such as gallium, β-type gallium oxide, IGZO, nitride semiconductors such as GaN, silicon-containing semiconductors such as SiC, strontium titanate, calcium titanate, barium titanate, magnesium titanate, strontium niobate Perovskites such as these, or composite oxides or oxide mixtures thereof, or one or a combination of two or more of various metal compounds such as CdS, CdSe, TiC, Si 3 N 4 , SiC, and BN Can do. In the case of organic substances, fullerene or a derivative thereof (for example, phenyl-C61-butyric acid methyl ester ([60] PCBM), phenyl-C61-butyric acid n-butyl ester ([60] PCBnB), phenyl-C61-butyric acid isobutyl ester) ([60] PCBiB), phenyl-C61-butyric acid n-hexyl ester ([60] PCBH), phenyl-C61-butyric acid n-octyl ester ([60] PCBO), diphenyl-C62-bis (butyric acid methyl ester) ( Bis [60] PCBM), phenyl-C71-butyric acid methyl ester ([70] PCBM), phenyl-C85-butyric acid methyl ester ([84] PCBM), thienyl-C61-butyric acid methyl ester ([60] ThCBM), C60 Pyrrolidine tris acid, C60 pyrrolidine tri Acid ethyl ester, N-methylfulleropyrrolidine (MP-C60), (1,2-methanofullerene C60) -61-carboxylic acid, (1,2-methanofullerene C60) -61-carboxylic acid t-butyl ester) , Octaazaporphyrins, etc., perfluoro compounds in which hydrogen atoms of p-type organic semiconductor compounds are substituted with fluorine atoms (for example, perfluoropentacene or perfluorophthalocyanine), naphthalene tetracarboxylic anhydride, naphthalene tetracarboxylic diimide, perylene tetra Examples thereof include aromatic carboxylic acid anhydrides such as carboxylic acid anhydrides and perylene tetracarboxylic acid diimides, and polymer compounds containing the imidized product thereof as a skeleton.

なお、例えば、正孔輸送層がp型半導体である場合であって、電子輸送層に金属を使用する場合には、正孔輸送層よりも仕事関数の値が小さく、ショットキー型の接触をするものを用いることが好ましい。また、例えば、電子輸送層に金属酸化物を用いる場合には、透明導電層とオーミックに接触し、かつ伝導帯のエネルギー準位が多孔質半導体層よりも低いところにあるものを使用することが好ましい。このとき、電子輸送層の構成材料として酸化物を選択することで、多孔質半導体層(光電変換層)から電子輸送層への電子移動効率を向上させることもできる。中でも、半導体層(光電変換層)と同等の電気伝導性を有する酸化チタンを主成分とする酸化チタン層が電子輸送層として好ましい。この場合、酸化チタン層は、アナターゼ型酸化チタンおよび誘電率が比較的高いルチル型の酸化チタンのいずれであってもよい。   For example, when the hole transport layer is a p-type semiconductor and a metal is used for the electron transport layer, the work function value is smaller than that of the hole transport layer, and Schottky contact is performed. It is preferable to use what to do. Also, for example, when using a metal oxide for the electron transport layer, it is possible to use one that is in ohmic contact with the transparent conductive layer and whose energy level of the conduction band is lower than that of the porous semiconductor layer. preferable. At this time, the efficiency of electron transfer from the porous semiconductor layer (photoelectric conversion layer) to the electron transport layer can be improved by selecting an oxide as a constituent material of the electron transport layer. Especially, the titanium oxide layer which has as a main component the titanium oxide which has the electrical conductivity equivalent to a semiconductor layer (photoelectric converting layer) is preferable as an electron carrying layer. In this case, the titanium oxide layer may be either anatase-type titanium oxide or a rutile-type titanium oxide having a relatively high dielectric constant.

前記電子輸送層の形成手段は、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されず、公知の手段であってよい。前記電子輸送層の形成手段としては、例えば、ミストCVD法、スパッタ法、CVD法(気相成長法)、SPD法(スプレー熱分解堆積法)、蒸着法、ALD(原子層堆積)法、塗布法(例えばディッピング、滴下、ドクターブレード、インクジェット、スピンコート、刷毛塗り、スプレー塗装、ロールコーター、エアーナイフコート、カーテンコート、ワイヤーバーコート、グラビアコート、インクジェット塗布等)などが挙げられる。   The means for forming the electron transport layer is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired, and may be a known means. Examples of means for forming the electron transport layer include mist CVD, sputtering, CVD (vapor phase growth), SPD (spray pyrolysis deposition), vapor deposition, ALD (atomic layer deposition), (For example, dipping, dripping, doctor blade, inkjet, spin coating, brush coating, spray coating, roll coater, air knife coating, curtain coating, wire bar coating, gravure coating, inkjet coating, etc.).

前記光電変換層は、通常、半導体およびペロブスカイト構造を含む。ここで、ペロブスカイト構造は、上記したペロブスカイト膜を含む。本発明においては、前記ペロブスカイト薄膜が表面の一部または全部に形成された前記半導体を含有する半導体層からなるのが好ましい。   The photoelectric conversion layer usually includes a semiconductor and a perovskite structure. Here, the perovskite structure includes the perovskite film described above. In the present invention, the perovskite thin film is preferably composed of a semiconductor layer containing the semiconductor formed on a part or all of the surface.

前記半導体は、特に限定されず、公知のものであってよい。前記半導体としては、例えば、シリコン、ゲルマニウムのような元素単体、周期表の第3族〜第5族、第13族〜第15族の元素を有する化合物、金属酸化物、金属硫化物、金属セレン化物、または金属窒化物等が挙げられる。好ましい半導体としては、例えば、ガリウムの酸化物、チタンの酸化物、スズの酸化物、亜鉛の酸化物、鉄の酸化物、タングステンの酸化物、ジルコニウムの酸化物、ハフニウムの酸化物、ストロンチウムの酸化物、インジウム、セリウム、イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオブの酸化物、またはタンタルの酸化物、カドミウムの硫化物、亜鉛の硫化物、鉛の硫化物、銀の硫化物、アンチモンまたはビスマスの硫化物、カドミウムまたは鉛のセレン化物、カドミウムのテルル化物等が挙げられる。また、他の化合物半導体としては、亜鉛、ガリウム、インジウム、カドミウム等のリン化物、ガリウム−ヒ素または銅−インジウムのセレン化物、銅−インジウムの硫化物、チタンの窒化物等が挙げられる。より具体的には、前記半導体の具体例としては、Ga、TiO、SnO、Fe、WO、ZnO、Nb、CdS、ZnS、PbS、Bi、CdSe、CdTe、GaP、InP、GaAs、CuInS、CuInSe、Ti等が挙げられる。上記した半導体を単独で使用してもよく、または複数の半導体を併用して用いてもよい。例えば、上記した金属酸化物もしくは金属硫化物の数種類を併用することもできるし、また、数種類を混合して使用してもよい。このとき、半導体として金属酸化物もしくは金属硫化物以外に成分を加える場合、追加成分の金属酸化物もしくは金属硫化物半導体に対する質量比は30%以下であることが好ましい。 The semiconductor is not particularly limited and may be a known one. Examples of the semiconductor include simple elements such as silicon and germanium, compounds having elements of Group 3 to Group 5, Group 13 to Group 15 of the periodic table, metal oxides, metal sulfides, and metal selenium. Or a metal nitride. Preferred semiconductors include, for example, gallium oxide, titanium oxide, tin oxide, zinc oxide, iron oxide, tungsten oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, and strontium oxide. Oxide, indium, cerium, yttrium, lanthanum, vanadium, niobium oxide or tantalum oxide, cadmium sulfide, zinc sulfide, lead sulfide, silver sulfide, antimony or bismuth sulfide, Examples thereof include cadmium or lead selenide, cadmium telluride, and the like. Other compound semiconductors include phosphides such as zinc, gallium, indium, and cadmium, gallium-arsenic or copper-indium selenides, copper-indium sulfides, and titanium nitrides. More specifically, specific examples of the semiconductor include Ga 2 O 3 , TiO 2 , SnO 2 , Fe 2 O 3 , WO 3 , ZnO, Nb 2 O 5 , CdS, ZnS, PbS, and Bi 2 S 3. , CdSe, CdTe, GaP, InP, GaAs, CuInS 2 , CuInSe 2 , Ti 3 N 4 and the like. The semiconductors described above may be used alone, or a plurality of semiconductors may be used in combination. For example, several kinds of the above-described metal oxides or metal sulfides can be used in combination, or several kinds may be mixed and used. At this time, when a component is added as a semiconductor in addition to the metal oxide or metal sulfide, the mass ratio of the additional component to the metal oxide or metal sulfide semiconductor is preferably 30% or less.

前記半導体の形状としては、フィラー状、粒子状、円錐状、柱状、管状、平板状などが挙げられ特に制限されることはない。また、半導体層として、これらフィラー状、粒子状、円錐状、柱状、管状等の形状の半導体が凝集して形成された膜状のものを使用してもよい。また、この場合、予めペロブスカイト膜が表面に被覆した半導体を使用しても、半導体からなる層を形成した後にペロブスカイト膜を被覆してもよい。なお、半導体の形状が粒子状の場合は、一次粒子であって、かつ平均粒子径が約1〜5000nmであることが好ましく、約2〜100nmであることがより好ましい。なお、前記半導体の「平均粒径」は、100個以上のサンプルを電子顕微鏡で観察した時の1次粒子直径の平均粒径(1次平均粒径)である。   Examples of the shape of the semiconductor include a filler shape, a particle shape, a conical shape, a columnar shape, a tubular shape, and a flat plate shape, and are not particularly limited. Further, as the semiconductor layer, a film-like layer formed by agglomerating these filler-like, particle-like, conical, columnar, tubular, and other semiconductors may be used. In this case, a semiconductor whose surface is previously coated with a perovskite film may be used, or the perovskite film may be coated after a semiconductor layer is formed. In addition, when the shape of a semiconductor is a particle form, it is a primary particle and it is preferable that an average particle diameter is about 1-5000 nm, and it is more preferable that it is about 2-100 nm. The “average particle size” of the semiconductor is an average particle size (primary average particle size) of primary particle diameters when 100 or more samples are observed with an electron microscope.

前記半導体の形成方法は、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されず、公知の手段を用いることができる。前記半導体の形成手段としては、例えば、ミストCVD法、スパッタ法、CVD法(気相成長法)、SPD法(スプレー熱分解堆積法)、蒸着法、ALD(原子層堆積)法などが挙げられる。   The method for forming the semiconductor is not particularly limited as long as the object of the present invention is not hindered, and known means can be used. Examples of the semiconductor forming means include a mist CVD method, a sputtering method, a CVD method (vapor deposition method), an SPD method (spray pyrolysis deposition method), an evaporation method, an ALD (atomic layer deposition) method, and the like. .

また、前記半導体は、有機塩基を用いて表面処理してもよい。前記有機塩基としては、ジアリールアミン、トリアリールアミン、ピリジン、4−t−ブチルピリジン、ポリビニルピリジン、キノリン、ピペリジン、アミジン等が挙げられるが、中でもピリジン、4−t−ブチルピリジン、ポリビニルピリジンが好ましい。表面処理方法は、特に制限されず、公知の手段を用いてよい。例えば、前記有機塩基が液体の場合はそのまま、固体の場合は有機溶媒に溶解した溶液(有機塩基溶液)を準備し、前記半導体を前記液体または有機塩基溶液に、約0〜80℃で約1分〜24時間浸漬することで、前記半導体の表面処理を実施できる。   The semiconductor may be surface-treated using an organic base. Examples of the organic base include diarylamine, triarylamine, pyridine, 4-t-butylpyridine, polyvinylpyridine, quinoline, piperidine, and amidine, among which pyridine, 4-t-butylpyridine, and polyvinylpyridine are preferable. . The surface treatment method is not particularly limited, and a known means may be used. For example, when the organic base is a liquid, a solution (organic base solution) dissolved in an organic solvent is prepared as it is, and the semiconductor is placed in the liquid or organic base solution at about 0 to 80 ° C. for about 1 The surface treatment of the semiconductor can be performed by immersing for 24 minutes.

なお、前記ペロブスカイト膜の被覆手段については、上記したとおりである。本発明においては、基体上に半導体、電子輸送層および第一電極が形成されたものを、前記ペロブスカイト膜の形成に用いることもできる。   The covering means for the perovskite film is as described above. In the present invention, a substrate in which a semiconductor, an electron transport layer, and a first electrode are formed can be used for forming the perovskite film.

前記正孔輸送層は、通常、重合体(好ましくは導電性高分子)を含有する。前記正孔輸送層は、通常、光励起によって酸化されたペロブスカイト膜に電子を供給して還元し、光電変換層との界面で生じた正孔を第二電極へ輸送する機能を有する。なお、正孔輸送層は、例えば、多孔質半導体層上に形成された層状部分だけでなく、多孔質半導体層の空隙内部にも充填されているのが好ましい。   The hole transport layer usually contains a polymer (preferably a conductive polymer). The hole transport layer usually has a function of supplying electrons to the perovskite film oxidized by photoexcitation to reduce the hole, and transporting holes generated at the interface with the photoelectric conversion layer to the second electrode. In addition, it is preferable that the hole transport layer is filled not only in the layered portion formed on the porous semiconductor layer but also in the voids of the porous semiconductor layer.

前記正孔輸送層の構成材料としては、例えば、セレン、ヨウ化銅(CuI)等の沃化物、層状コバルト酸化物等のコバルト錯体、CuSCN、MoO、NiO、有機ホール輸送材等が挙げられる。沃化物としては、例えば、ヨウ化銅(CuI)等が挙げられる。層状コバルト酸化物としては、例えば、ACoO(A=Li、Na、K、Ca、Sr,Ba;0≦X≦1)等が挙げられる。また、有機ホール輸送材としては、例えば、ポリ−3−ヘキシルチオフェン(P3HT)、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)等のポリチオフェン誘導体、2,2’,7,7’−テトラキス−(N,N−ジ−p−メトキシフェニルアミン)−9,9’−スピロビフルオレン(spiro−MeO−TAD)等のフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール等のカルバゾール誘導体、トリフェニルアミン誘導体、ジフェニルアミン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアニリン誘導体等が挙げられる。 Examples of the constituent material of the hole transport layer include iodides such as selenium and copper iodide (CuI), cobalt complexes such as layered cobalt oxide, CuSCN, MoO 3 , NiO, and organic hole transport materials. . Examples of the iodide include copper iodide (CuI). Examples of the layered cobalt oxide include A x CoO 2 (A = Li, Na, K, Ca, Sr, Ba; 0 ≦ X ≦ 1). Examples of the organic hole transport material include polythiophene derivatives such as poly-3-hexylthiophene (P3HT) and polyethylenedioxythiophene (PEDOT), 2,2 ′, 7,7′-tetrakis- (N, N— Fluorene derivatives such as di-p-methoxyphenylamine) -9,9'-spirobifluorene (spiro-MeO-TAD), carbazole derivatives such as polyvinylcarbazole, triphenylamine derivatives, diphenylamine derivatives, polysilane derivatives, polyaniline derivatives, etc. Is mentioned.

前記正孔輸送層の形成方法は、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されず、公知の手段を用いることができる。前記正孔輸送層の形成手段としては、例えば、ミストCVD法、スパッタ法、CVD法(気相成長法)、SPD法(スプレー熱分解堆積法)、蒸着法、ALD(原子層堆積)法、塗布法(例えばディッピング、滴下、ドクターブレード、インクジェット、スピンコート、刷毛塗り、スプレー塗装、ロールコーター、エアーナイフコート、カーテンコート、ワイヤーバーコート、グラビアコート、インクジェット塗布等)などが挙げられる。   The method for forming the hole transport layer is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired, and known means can be used. Examples of the hole transport layer forming means include mist CVD, sputtering, CVD (vapor deposition), SPD (spray pyrolysis deposition), vapor deposition, ALD (atomic layer deposition), Application methods (for example, dipping, dripping, doctor blade, inkjet, spin coating, brush coating, spray coating, roll coater, air knife coating, curtain coating, wire bar coating, gravure coating, inkjet coating, etc.) can be mentioned.

第二電極は、導電性を有するものであって、電極として機能するものであれば、その他については、特に限定されない。例えば、絶縁性材料であっても、正孔輸送層に面している側に導電性物質層が設けてあり、電極として使用可能であれば、これを第二電極として用いることができる。本発明においては、第二電極は、正孔輸送層との接触性が良いことが好ましい。第二電極は、正孔輸送層との仕事関数の差が小さく、化学的に安定であることも好ましい。このような材料としては、特に限定されないが、金、銀、銅、アルミニウム、白金、ロジウム、マグネシウム、インジウム等の金属薄膜、炭素、カーボンブラック、導電性高分子、導電性の金属酸化物(インジウム−スズ複合酸化物、酸化錫にフッ素をドープしたもの等)などの有機導電体などが挙げられる。また、第二電極の平均厚みもまた、特に限定されないが、約10〜1000nmであるのが好ましい。また、第二電極の表面抵抗は、特に限定されないが、低いのが好ましく、具体的には、第二電極の表面抵抗の範囲は、好ましくは80Ω/□以下であり、より好ましくは20Ω/□以下である。なお、第二電極の表面抵抗の下限は、可能な限り低いことが好ましいため、特に限定されないが、0.1Ω/□以上であればよい。   The second electrode is not particularly limited as long as it has conductivity and functions as an electrode. For example, even if it is an insulating material, if the conductive substance layer is provided on the side facing the hole transport layer and can be used as an electrode, it can be used as the second electrode. In the present invention, the second electrode preferably has good contact with the hole transport layer. The second electrode preferably has a small work function difference from the hole transport layer and is chemically stable. Such a material is not particularly limited, but is a metal thin film such as gold, silver, copper, aluminum, platinum, rhodium, magnesium, indium, carbon, carbon black, a conductive polymer, a conductive metal oxide (indium -Organic conductors such as tin composite oxide, tin oxide doped with fluorine, and the like. The average thickness of the second electrode is not particularly limited, but is preferably about 10 to 1000 nm. The surface resistance of the second electrode is not particularly limited, but is preferably low. Specifically, the range of the surface resistance of the second electrode is preferably 80Ω / □ or less, more preferably 20Ω / □. It is as follows. The lower limit of the surface resistance of the second electrode is preferably as low as possible and is not particularly limited, but may be 0.1Ω / □ or more.

第二電極の形成方法は、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されず、公知の手段を用いることができる。第二電極の形成手段としては、例えば、ミストCVD法、スパッタ法やCVD法(気相成長法)、SPD法(スプレー熱分解堆積法)、蒸着法などが挙げられる。   The method for forming the second electrode is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired, and known means can be used. Examples of the means for forming the second electrode include mist CVD, sputtering, CVD (vapor phase growth), SPD (spray pyrolysis deposition), and vapor deposition.

以上のようにして得られた光電変換素子は、発電手段として有用であり、様々な用途に適用可能である。具体的には、光電変換素子を備えており、さらに、光電変換素子から出力された直流電流を交流電流に変換するインバータ装置、電気モーター、照明器具等を有する構成の光電変換装置等に有用であり、好適な用途としては、太陽電池等が挙げられる。   The photoelectric conversion element obtained as described above is useful as a power generation means and can be applied to various uses. Specifically, it is equipped with a photoelectric conversion element, and further useful for a photoelectric conversion apparatus having a configuration including an inverter device, an electric motor, a lighting fixture, etc. that converts a direct current output from the photoelectric conversion element into an alternating current. There is a solar cell etc. as a suitable use.

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited thereto.

(実施例1)
1.成膜装置
図1を用いて、本実施例で用いたミストCVD装置1を説明する。ミストCVD装置1は、キャリアガスを供給するキャリアガス源2と、キャリアガス源2から送り出されるキャリアガスの流量を調節するための流量調節弁3と、原料溶液4aが収容されるミスト発生源4と、水5aが入れられる容器5と、容器5の底面に取り付けられた超音波振動子6と、成膜室7と、ミスト発生源4から成膜室7までをつなぐ供給管9と、成膜室7内に設置されたホットプレート8とを備えている。なお、ホットプレート8上には、基板10が設置されている。
Example 1
1. Film Forming Apparatus A mist CVD apparatus 1 used in this example will be described with reference to FIG. The mist CVD apparatus 1 includes a carrier gas source 2 for supplying a carrier gas, a flow rate adjusting valve 3 for adjusting the flow rate of the carrier gas sent out from the carrier gas source 2, and a mist generation source 4 in which a raw material solution 4a is accommodated. A container 5 for containing water 5a, an ultrasonic vibrator 6 attached to the bottom surface of the container 5, a film forming chamber 7, a supply pipe 9 connecting the mist generating source 4 to the film forming chamber 7, And a hot plate 8 installed in the membrane chamber 7. A substrate 10 is installed on the hot plate 8.

2.原料溶液の作製
メチルアンモニウム鉛ヨウ化物をγ-ブチロラクトンに混合し、これを原料溶液とした。なお、溶液中のメチルアンモニウム鉛ヨウ化物のモル濃度は0.011mol/Lである。
2. Preparation of raw material solution Methylammonium lead iodide was mixed with γ-butyrolactone to obtain a raw material solution. The molar concentration of methylammonium lead iodide in the solution is 0.011 mol / L.

3.成膜準備
上記2.で得られた原料溶液4aをミスト発生源4内に収容した。次に、基板10として、15mm角のガラス/ITO基板をホットプレート8上に設置し、ホットプレート8を作動させて成膜室7内の温度を120℃にまで昇温させた。次に、流量調節弁3a、3bを開いて、キャリアガス源であるキャリアガス供給手段2a、2bからキャリアガスを成膜室7内に供給し、成膜室7の雰囲気をキャリアガスで十分に置換した後、キャリアガスの流量を4L/分に調節した。なお、キャリアガスとして窒素を用いた。
3. Preparation of film formation The raw material solution 4a obtained in the above was accommodated in the mist generating source 4. Next, a 15 mm square glass / ITO substrate was placed on the hot plate 8 as the substrate 10, and the hot plate 8 was operated to raise the temperature in the film forming chamber 7 to 120 ° C. Next, the flow rate control valves 3a and 3b are opened, the carrier gas is supplied from the carrier gas supply means 2a and 2b, which are carrier gas sources, into the film forming chamber 7, and the atmosphere in the film forming chamber 7 is sufficiently filled with the carrier gas. After the replacement, the carrier gas flow rate was adjusted to 4 L / min. Nitrogen was used as the carrier gas.

4.ペロブスカイト膜の形成
次に、超音波振動子6を2.4MHzで振動させ、その振動を、水5aを通じて原料溶液4aに伝播させることによって、原料溶液4aを霧化させてミスト4bを生成させた。このミスト4bが、キャリアガスによって、供給管9内を通って、成膜室7内に導入され、大気圧下、120℃にて、成膜室7内でミストが熱反応して、基板10上に膜が形成された。なお、膜厚は1μmであり、成膜時間は20分間であった。
ついで、得られた膜に対し350℃にて1時間アニール処理を行った。得られた膜は、ペロブスカイト膜であった。
4). Formation of Perovskite Film Next, the ultrasonic vibrator 6 was vibrated at 2.4 MHz, and the vibration was propagated to the raw material solution 4a through the water 5a, whereby the raw material solution 4a was atomized to generate the mist 4b. . The mist 4b is introduced into the film forming chamber 7 by the carrier gas through the supply pipe 9, and the mist thermally reacts in the film forming chamber 7 at 120 ° C. under atmospheric pressure. A film was formed on top. The film thickness was 1 μm and the film formation time was 20 minutes.
Next, the obtained film was annealed at 350 ° C. for 1 hour. The obtained film was a perovskite film.

(実施例2)
成膜温度を130℃にしたこと以外は、実施例1と同様にしてペロブスカイト膜を製造した。実施例1と同様にして、X線回折装置を用いて、結晶膜の同定を行ったところ、得られた膜は、ペロブスカイト膜であった。
(Example 2)
A perovskite film was produced in the same manner as in Example 1 except that the film formation temperature was 130 ° C. When the crystal film was identified using an X-ray diffractometer in the same manner as in Example 1, the obtained film was a perovskite film.

(実施例3)
成膜温度を125℃にしたこと以外は、実施例1と同様にしてペロブスカイト膜を製造した。実施例1と同様にして、X線回折装置を用いて、結晶膜の同定を行ったところ、得られた膜は、ペロブスカイト膜であった。
(Example 3)
A perovskite film was produced in the same manner as in Example 1 except that the film formation temperature was 125 ° C. When the crystal film was identified using an X-ray diffractometer in the same manner as in Example 1, the obtained film was a perovskite film.

(実施例4)
成膜温度を110℃にしたこと以外は、実施例1と同様にしてペロブスカイト膜を製造した。実施例1と同様にして、X線回折装置を用いて、結晶膜の同定を行ったところ、得られた膜は、ペロブスカイト膜であった。
Example 4
A perovskite film was produced in the same manner as in Example 1 except that the film formation temperature was 110 ° C. When the crystal film was identified using an X-ray diffractometer in the same manner as in Example 1, the obtained film was a perovskite film.

(実施例5)
窒素に代えてアルゴンをキャリアガスとして用いたこと以外は、実施例1と同様にしてペロブスカイト膜を製造した。そして、実施例1と同様にして、X線回折装置を用いて、結晶膜の同定を行ったところ、得られた膜は、ペロブスカイト膜であった。
(Example 5)
A perovskite film was produced in the same manner as in Example 1 except that argon was used as a carrier gas instead of nitrogen. And when the crystal film was identified using the X-ray-diffraction apparatus like Example 1, the obtained film | membrane was a perovskite film | membrane.

(比較例1)
実施例1で用いた原料溶液と同じものを、スプレーで、ホットプレート(温度:140℃)上に設置したガラス/ITO基板に吹き付け、ペロブスカイト膜を得ようと試みたが、そもそも基板に膜がつかなかった。
(Comparative Example 1)
The same raw material solution as used in Example 1 was sprayed onto a glass / ITO substrate placed on a hot plate (temperature: 140 ° C.) to try to obtain a perovskite film. I didn't do it.

本発明のペロブスカイト膜は、光電変換素子等に有用であり、太陽電池や光センサーなどの産業分野で利用することができる。   The perovskite film of the present invention is useful for photoelectric conversion elements and the like, and can be used in industrial fields such as solar cells and optical sensors.

1 ミストCVD装置
2 キャリアガス源
3 流量調節弁
4 ミスト発生源
4a 原料溶液
4b ミスト
5 容器
5a 水
6 超音波振動子
7 成膜室
8 ホットプレート
9 供給管
10 基板

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mist CVD apparatus 2 Carrier gas source 3 Flow control valve 4 Mist generation source 4a Raw material solution 4b Mist 5 Container 5a Water 6 Ultrasonic vibrator 7 Deposition chamber 8 Hot plate 9 Supply pipe 10 Substrate

Claims (13)

γ―ブチロラクトンを溶媒として含むペロブスカイト構造体の前駆体溶液を霧化または液滴化し、得られたミストまたは液滴をキャリアガスで基体まで搬送し、ついで前記ミストまたは液滴を熱反応させて前記基体上に前記ペロブスカイト構造体を成膜した後、アニール処理することを特徴とするペロブスカイト膜の製造方法。   A perovskite structure precursor solution containing γ-butyrolactone as a solvent is atomized or formed into droplets, and the resulting mist or droplets are conveyed to a substrate with a carrier gas, and then the mist or droplets are thermally reacted to cause the above-described reaction. A method for producing a perovskite film, comprising forming a film of the perovskite structure on a substrate and then performing an annealing treatment. 前駆体溶液が有機金属ハロゲン化物を含む請求項1記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the precursor solution contains an organometallic halide. 前駆体溶液がアンモニウム化合物を含む請求項1または2に記載の製造方法。   The manufacturing method of Claim 1 or 2 in which a precursor solution contains an ammonium compound. 前駆体溶液の溶媒が有機溶媒で構成されている請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。   The manufacturing method in any one of Claims 1-3 in which the solvent of the precursor solution is comprised with the organic solvent. 有機溶媒が、非プロトン性溶媒で構成されている請求項4記載の製造方法。   The manufacturing method of Claim 4 with which the organic solvent is comprised with the aprotic solvent. 有機溶媒が、下記式(1)で表される請求項4または5に記載の製造方法。
(式中、RおよびRは、それぞれ同一または異なって、水素原子、ハロゲン原子または置換基を有していてもよい炭化水素基または置換基を有していてもよい複素環基を表し、RおよびRが結合して環を形成してもよい。)
The production method according to claim 4 or 5, wherein the organic solvent is represented by the following formula (1).
(In the formula, R 1 and R 2 are the same or different and each represents a hydrogen atom, a halogen atom or a hydrocarbon group which may have a substituent or a heterocyclic group which may have a substituent. , R 1 and R 2 may combine to form a ring.)
有機溶媒が、下記式(2)で表される化合物を含む請求項4または5に記載の製造方法。
(式中、R、RおよびRは、それぞれ同一または異なって、水素原子、ハロゲン原子または置換基を有していてもよい炭化水素基または置換基を有していてもよい複素環基を表し、R、RおよびRから選ばれる任意の2つの基が結合して環を形成してもよい。)
The manufacturing method of Claim 4 or 5 in which an organic solvent contains the compound represented by following formula (2).
(Wherein R 3 , R 4 and R 5 are the same or different and each represents a hydrogen atom, a halogen atom or an optionally substituted hydrocarbon group or an optionally substituted heterocyclic ring. Represents a group, and any two groups selected from R 3 , R 4 and R 5 may combine to form a ring.)
熱反応を、250℃以下の温度で行う請求項1〜7のいずれかに記載の製造方法。   The manufacturing method in any one of Claims 1-7 which perform a thermal reaction at the temperature of 250 degrees C or less. 基体が、ガラス基板である請求項1〜8のいずれかに記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the substrate is a glass substrate. 基体が、スズドープ酸化インジウム膜を含む請求項1〜9のいずれかに記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the substrate includes a tin-doped indium oxide film. 基体が、チタニア膜を含む請求項1〜10のいずれかに記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the substrate includes a titania film. 請求項1〜11のいずれかに記載の製造方法を用いて製造されたペロブスカイト膜。   A perovskite film manufactured using the manufacturing method according to claim 1. 請求項12記載のペロブスカイト膜を含む光電変換素子。


A photoelectric conversion element comprising the perovskite film according to claim 12.


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