JP2018531320A

JP2018531320A - ペロブスカイト薄膜用の低圧化学蒸着装置及びその使用方法と応用

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Publication number: JP2018531320A
Application number: JP2018514438A
Authority: JP
Inventors: 冀衆姚; 歩一顔
Original assignee: Hangzhou Microquanta Semiconductor Co ltd
Current assignee: Hangzhou Microquanta Semiconductor Co ltd
Priority date: 2016-08-25
Filing date: 2017-05-03
Publication date: 2018-10-25
Anticipated expiration: 2037-05-03
Also published as: EP3333282B1; AU2017314804B2; AU2017314804A1; EP3333282A1; KR101942696B1; US10319534B2; US20180233296A1; JP6550534B2; CN107785488A; KR20180042441A; WO2018036193A1; EP3333282A4

Abstract

メインキャビティを備え、メインキャビティ内に２つの前駆体加熱台及び基板固定溝がそれぞれ設置され、前駆体加熱台に前駆体貯蔵ボックスがそれぞれ設置され、基板固定溝に複数組の薄膜蒸着対象基板が配置され、各組の基板毎に２枚の基板を背中合わせに密着して配置し、２枚の基板の薄膜蒸着対象となる表面がそれぞれメインキャビティの一端を向き、メインキャビティの左右両端部にキャリアガス給気制御弁を備えるキャリアガス配管にそれぞれ連通され、メインキャビティに真空排気装置がさらに連通され、メインキャビティに基板を加熱するためのメインキャビティ加熱装置がさらに設置され、両端にあるキャリアガス配管に溶媒蒸発装置がそれぞれ連通されるペロブスカイト薄膜用の低圧化学蒸着装置及びその使用方法と応用に関する。メインキャビティの両端部から同時に給気し、基板を「背中合わせ」のように配置することによって、該方法を使用したペロブスカイト薄膜の製造速度を従来方法の２倍に向上させる。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体技術分野に属し、特にペロブスカイト薄膜用の低圧化学蒸着装置及びその使用方法と応用に関する。

太陽電池は、半導体の光起電力効果を利用して、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換装置である。現在、太陽光発電は既に水力発電以外で最も重要な再生可能エネルギーとなっている。現在商業化されている太陽電池モジュールの材料は、単結晶シリコン、ポリシリコン、アモルファスシリコン、テルル化カドミウム、セレン化銅インジウムガリウム等を含むが、ほとんどの材料はエネルギー消費が大きく、コストが高い。

近年、ペロブスカイト太陽電池は広範な注目を集めており、このようなペロブスカイト太陽電池は有機金属ハロゲン化物を光吸収層とするものである。このような材料を用いた薄膜太陽電池の製造プロセスは簡便であり、生産コストが低く、安定的且つ変換率が高い。２００９年から現在まで、光電変換効率は３．８％から２２％以上に向上しており、既に商業化されている結晶シリコン太陽電池より高く、且つより大きなコストメリットがある。

従来のペロブスカイト太陽電池の製造コアとなるペロブスカイト層の製造は、溶液手段と気相手段によって実現できる。そのうち、溶液手段は、生産環境及び設備に対する要求が低く、操作しやすく、常温・常圧で膜を製造できるが、形成されたペロブスカイト薄膜は均一性が悪く、膜の微細構造に孔が多くありすぎ、リーク電流が大きく、太陽電池の効率に深刻な影響を与えるとともに再現性が悪い。このため、この手段は大規模化、大型化した製品の生産に適用できない。一方気相手段は、環境と生産過程のパラメータをより正確に制御することにより上記した問題を克服することができ、且つ設備を簡単にスケールアップするだけで量産を実現できる。気相手段の方法の１つとして、化学蒸着（ＣＶＤ）に類似した方法及び装置を用いてペロブスカイト層を製造する方法がある。従来技術において、使用されたＣＶＤ装置における反応物蒸気はいずれもキャリアガス（ｃａｒｒｉｅｒｇａｓ）と共に基板の一方の表面に一方向に流れて蒸着、拡散して反応を行い、基板の他方を、透明性を確保するためにバッフルでカバーする。このようにして、基板のバッフル付き側面が全く利用されないためにペロブスカイト層の製造効率が下がる。さらに、より重要なのは、光起電モジュールの実際の生産応用において、モジュールの最終コストは生産量と緊密に関係し、生産高が高いほど、モジュールのコストは低くなるという点である。

本発明が解決しようとする技術的問題は、ペロブスカイト薄膜用の低圧化学蒸着装置及びその使用方法と応用を提供することである。従来の基板のバッフル付き側面を別の基板に変更し、２枚の基板を「背中合わせ」のように作業位置に直立させ、さらにキャリアガスと反応物蒸気の流動形態を改良し、それによって、キャリアガスと反応物蒸気がＣＶＤ管の両端から同時に中間領域へ流れて、中間領域を基板収容・反応領域にする。このように、背中合わせに配置された２枚の基板は反応物蒸気を同時且つ均一に受けて反応できるようになり、すなわち、同一作業位置で２枚の基板を同時に製造でき、ペロブスカイト層の製造効率を倍増させ、量産時の生産量を大幅に向上させることができる。

本発明は以下のように実現される。メインキャビティを備え、メインキャビティ内に、２つの前駆体加熱台及び基板固定溝がそれぞれ設置され、２つの前駆体加熱台はメインキャビティの左右両端部にそれぞれ近接し、基板固定溝は２つの前駆体加熱台の間に設置され、前駆体加熱台に前駆体貯蔵ボックスがそれぞれ設置され、基板固定溝に複数組の薄膜蒸着対象基板が配置され、各組の基板毎に２枚の基板は背中合わせに密着して配置され、２枚の基板の薄膜蒸着対象表面がそれぞれメインキャビティの一端を向き、メインキャビティの左右両端部にキャリアガス給気制御弁を備えるキャリアガス配管がそれぞれ連通され、メインキャビティに真空排気装置がさらに連通され、メインキャビティに基板を加熱するためのメインキャビティ加熱装置がさらに設置され、両端にあるキャリアガス配管に溶媒蒸発装置がそれぞれ連通されるペロブスカイト薄膜用の低圧化学蒸着装置、及びその使用方法と応用を提供する。

さらに、メインキャビティ加熱装置は、基板固定溝に配置された複数組の基板を加熱するものであり、前駆体加熱台においてその上に配置された前駆体貯蔵ボックスをそれぞれ加熱する。２枚の薄膜蒸着対象基板を背中合わせにして１組とし、その薄膜蒸着対象表面をそれぞれメインキャビティの一端を向くように基板固定溝に密着して配置すると共に、メインキャビティの両端部からキャリアガス配管を介して反応ガスを同時に導入し、反応ガスが溶媒蒸発装置により生じた溶媒蒸気と作用し、次に共に基板の薄膜蒸着表面に蒸着し、メインキャビティ内の真空加熱環境条件で化学反応を起こさせる。当該設計構造によれば、各組の基板の両側面を同時に蒸着させることで、ペロブスカイト層の製造効率が向上する。

さらに、メインキャビティ内に、分流バッフルが設置され、分流バッフルはそれぞれ前駆体貯蔵ボックスとメインキャビティの両端部のキャリアガス配管口との間にそれぞれ設置され、分流バッフルはそれぞれ分流バッフル固定溝によってメインキャビティの内壁に取り外し可能に設置され、分流バッフルに複数の貫通孔が形成される。

キャリアガスは、キャリアガス配管からメインキャビティに導入され、分流バッフルで分流された後に、順に後部にある分流バッフル固定溝領域に均一に入り、キャリアガスが持つ溶媒蒸気の有機小分子が基板表面に均一に蒸着され、それによって、基板表面蒸着材料の化学反応効果が向上し、より大粒径の結晶のペロブスカイト層が得られる。貫通孔の形状は様々であり、円形、三角形及び他の多角形のうちの少なくとも１種であってもよい。

さらに、真空排気装置は、真空ポンプ及び真空制御弁を含み、真空管路を介してメインキャビティに連通し、真空ポンプ及び真空制御弁は真空管路に順に設置され、真空制御弁はメインキャビティに近接して設置される。

真空排気装置はメインキャビティに適切な真空環境を提供し、蒸着材料の化学反応に利便性をもたらす。

さらに、溶媒蒸発装置は、溶媒管路を介してキャリアガス配管に連通し、溶媒容器、溶媒加熱台及び溶媒蒸気制御弁を含み、溶媒加熱台は各溶媒容器を加熱し、溶媒蒸気がそれぞれ溶媒蒸気制御弁及び溶媒管路を通ってキャリアガス配管に入る。

溶媒蒸発装置はメインキャビティの外側に設置され、溶媒蒸発温度及び蒸気流量をより正確に制御し、基板薄膜の蒸着効果を向上させる。

さらに、キャリアガス配管には、予備機能性ガス管路と予備機能性ガス給気弁を含む予備機能性ガス装置がそれぞれ連通する。機能性ガスの種類は水素ガス、酸素ガス、メタン等を含むがそれらに限定されず、反応の際に最終反応物の元素比と電気特性を調整するものである。

本発明はさらに、
基板を界面活性剤、脱イオン水、アセトン及びイソプロパノールで順にそれぞれ２０分間超音波洗浄し、窒素ガスで乾燥させた後に、さらに５分間紫外線オゾン滅菌処理を行う基板洗浄ステップ（ｉ）と、
ステップ（ｉ）で処理された基板に、溶液法又は真空蒸着法を用いて、一方の表面に厚さが１００ｎｍ〜１０００ｎｍのＢＸ₂（Ｂは鉛、スズ、タングステン、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、インジウム、アンチモン、オスミウム、イリジウム、白金、金、水銀、タリウム、ビスマス、ポロニウムのうちの少なくとも１種のカチオンであり、Ｘはヨウ素、臭素、塩素、アスタチンのうちの少なくとも１種のアニオンである）層を蒸着するＢＸ₂層製造ステップ（ｉｉ）と、
２枚の基板の、薄膜が蒸着されていない一方の面同士を背中合わせに密着させ、薄膜が蒸着された他方の面をそれぞれメインキャビティの一端を向くように、ステップ（ｉｉ）のＢＸ₂が蒸着された基板をメインキャビティの基板固定溝に入れ、
前駆体貯蔵ボックスに反応物ＡＸ（Ａはアミン基、アミジニル基又はアルカリ類のうちの少なくとも１種である）を投入し、
真空排気装置を起動させ、メインキャビティ内の真空度を１Ｐａ〜１０⁵Ｐａにし、
メインキャビティ加熱装置を起動してメインキャビティを５０〜２５０℃に予熱し、
メインキャビティ内の温度が安定した後に、前駆体加熱台を連通し、前駆体加熱台温度領域の温度が基板固定溝の位置する基板温度領域の温度より１０〜１００℃高くなるように前駆体加熱台の温度を制御し、５〜１２０分間反応させ、
前駆体加熱台の温度が安定した後に、キャリアガス給気制御弁を開いて、メインキャビティ内に入る給気量を調整し、基板の表面薄膜の化学反応が起こり始め、なお、キャリアガスは窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガスのうちの少なくとも１種であり、
化学反応が３〜１００分間進行した後に、溶媒蒸発装置を利用してメインキャビティに溶媒蒸気を導入し、溶媒は、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、及びジメチルスルホキシド、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを含むが、それに限定されず、溶媒の蒸発温度を５０〜１５０℃に制御し、５〜１００分間持続するペロブスカイト層製造ステップ（ｉｉｉ）と、
化学反応終了後、前駆体貯蔵ボックス内に残った反応物ＡＸを除去し、次に１０^-5Ｐａ〜１０⁵Ｐａの気圧状態で、メインキャビティ内の基板を５０〜２５０℃まで５〜６０分間加熱し、加熱終了後、キャリアガス配管によってメインキャビティ内に窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガスのうちの少なくとも１種をゆっくりと導入し、次にメインキャビティを自然冷却させるアニーリング処理のステップ（ｉｖ）と、を含む上記したペロブスカイト薄膜用の低圧化学蒸着装置を使用する使用方法を開示する。

さらに、取り外し可能な分流バッフルは、取り付けた状態又は取り外した状態であってもよく、取り付けを必要とする場合、分流バッフルを分流バッフル固定溝にそれぞれ固定する。

本発明はさらに、ペロブスカイト太陽電池の製造に用いられる、上記したペロブスカイト薄膜用の低圧化学蒸着装置の使用方法の応用を開示する。

さらに、ペロブスカイト太陽電池を製造する場合、
ガラス基板及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板を含むがそれに限定されない適切な透明基板層を選択し、基板層上にインジウムドープ酸化スズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）及びグラフェンを含むがそれに限定されない透明導電層を蒸着するステップ（ａ）と、
真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、マグネトロンスパッタリング法、原子層蒸着法、フォトリソグラフィ法、化学蒸着法、スクリーン印刷法、水熱法、電気化学的蒸着法、スピンコーティング（ｓｐｉｎ−ｃｏａｔｉｎｇ）、ブレードコーティング（ｂｌａｄｅ−ｃｏａｔｉｎｇ）、バーコーティング（ｂａｒｃｏａｔｉｎｇ）、スロットダイコーティング（ｓｌｏｔ−ｄｉｅｃｏａｔｉｎｇ）、スプレーコーティング（ｓｐｒａｙｃｏａｔｉｎｇ）、インクジェット印刷（ｉｎｋ−ｊｅｔｐｒｉｎｔｉｎｇ）を含むがそれに限定されない蒸着方法によって、材料としてグラフェン、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ＰＴＡＡ、ＣｕＳＣＮ、ＣｕＩ、ＭｏＯｘ、ＷＯ₃、Ｖ₂Ｏ₅、ＮｉＯ、ＰＥＩ、ＺｒＯ₂、ＺｎＯ、ＴｉＯ₂、ＳｎＯ₂、ＢＣＰ、カーボン６０及びその誘導体を含むがそれに限定されない正孔輸送層又は電子輸送層を透明導電層上に蒸着するステップ（ｂ）と、
正孔輸送層又は電子輸送層上にペロブスカイト層を蒸着し、具体的には、ステップ（ｂ）で処理された基板上に、溶液法又は真空蒸着法を用いて厚さが１００ｎｍ〜１０００ｎｍのＢＸ₂（Ｂは鉛、スズ、タングステン、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、インジウム、アンチモン、オスミウム、イリジウム、白金、金、水銀、タリウム、ビスマス、ポロニウムのうちの少なくとも１種のカチオンであり、Ｘはヨウ素、臭素、塩素、アスタチンのうちの少なくとも１種のアニオンである）層を蒸着し、２枚の基板の、薄膜が蒸着されていない一方の面同士を密着させ、薄膜が蒸着された他方の面をそれぞれメインキャビティの一端を向くように、ＢＸ₂が蒸着された基板をメインキャビティの基板固定溝に入れ、前駆体貯蔵ボックスに反応物ＡＸ（Ａはアミン基、アミジニル基又はアルカリ類のうちの少なくとも１種である）を投入し、真空排気装置を起動し、メインキャビティ内の気圧を１０^-5Ｐａ〜１０⁵Ｐａにし、メインキャビティを５０〜２５０℃に予熱し、メインキャビティ内の温度が安定した後に、前駆体加熱台を連通し、前駆体加熱台温度領域の温度が基板固定溝の位置する基板温度領域の温度より１０〜１００℃高くなるように前駆体加熱台の温度を制御し、５〜１２０分間反応させ、前駆体加熱台の温度が安定した後に、キャリアガス給気制御弁を開いて、メインキャビティ内に入る給気量を調整し、基板の表面薄膜の化学反応が起こり始め、なお、キャリアガスは窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガスのうちの少なくとも１種であり、化学反応が３〜１００分間進行した後に、溶媒蒸発装置を利用してメインキャビティ内にメタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、及びジメチルスルホキシド、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを含むがそれに限定されない溶媒蒸気を導入し、溶媒の蒸発温度を５０〜１５０℃に制御し、５〜１００分間反応させ、化学反応終了後、前駆体貯蔵ボックス内に残った反応物ＡＸを除去し、次に１０^-5Ｐａ〜１０⁵Ｐａの気圧で、メインキャビティ内の基板を５０〜２５０℃まで５〜６０分間加熱し、加熱終了後、キャリアガス配管によってメインキャビティ内に窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガスのうちの少なくとも１種をゆっくりと導入し、次に自然冷却させ、半導体光吸収層を形成するステップ（ｃ）と、
真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、マグネトロンスパッタリング法、原子層蒸着法、フォトリソグラフィ法、化学蒸着法、スクリーン印刷法、水熱法、電気化学的蒸着法、スピンコーティング（ｓｐｉｎ−ｃｏａｔｉｎｇ）、ブレードコーティング（ｂｌａｄｅ−ｃｏａｔｉｎｇ）、バーコーティング（ｂａｒｃｏａｔｉｎｇ）、スロットダイコーティング（ｓｌｏｔ−ｄｉｅｃｏａｔｉｎｇ）、スプレーコーティング（ｓｐｒａｙｃｏａｔｉｎｇ）、インクジェット印刷（ｉｎｋ−ｊｅｔｐｒｉｎｔｉｎｇ）を含むがそれに限定されない蒸着方法によって、材料としてグラフェン、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ＰＴＡＡ、ＣｕＳＣＮ、ＣｕＩ、ＭｏＯｘ、ＷＯ₃、Ｖ₂Ｏ₅、ＮｉＯ、ＰＥＩ、ＺｒＯ₂、ＺｎＯ、ＴｉＯ₂、ＳｎＯ₂、ＢＣＰ、カーボン６０及びその誘導体を含むがそれに限定されない電子輸送層又は正孔輸送層を半導体光吸収層上に蒸着するステップ（ｄ）と、
ステップ（ｄ）で形成された構造上に金属導電層を蒸着するステップ（ｅ）と、を含む。

従来技術に比べて、本発明に係るペロブスカイト薄膜用の低圧化学蒸着装置及びその使用方法と応用は、メインキャビティの両端部から同時に給気し、基板を「背中合わせ」のように配置する方式によって、該方法を使用したペロブスカイト薄膜の製造速度を従来方法の２倍に向上させる。また、溶媒蒸気を導入すること及び気圧を適切な値に調整することにより、得られたペロブスカイト薄膜も結晶粒径が１ミクロン以上に増加し、従来方法による２００ｎｍ〜３００ｎｍよりも大幅に向上する。

本発明に係るペロブスカイト薄膜用の低圧化学蒸着装置の一好ましい実施例の平面模式図である。図１のＡ部分の拡大模式図である。本発明に係る装置及び方法によって製造されたペロブスカイト薄膜層の薄膜の模式図である。図３のペロブスカイト薄膜層の薄膜のＸ線回折模式図である。本発明に係る装置及び方法によって製造されたペロブスカイト太陽電池のＪ−Ｖ試験曲線模式図である。

本発明が解決しようとする技術的問題、技術案及び有益な効果をより明瞭にするために、以下、図面及び実施例を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。なお、ここで説明される具体的な実施例は本発明を解釈するものに過ぎず、本発明を限定するものではない。

図１に示すように、本発明に係るペロブスカイト薄膜用の低圧化学蒸着装置は、メインキャビティ２６、キャリアガス配管、真空排気装置、メインキャビティ加熱装置及び溶媒蒸発装置を備える。

キャリアガス配管はメインキャビティ２６の左右両端部に設置され、且つそれぞれキャリアガス給気制御弁１,２２によってメインキャビティ２６に連通する。２と２１の矢印はキャリアガスの流動方向を示す。真空排気装置はメインキャビティ２６に連通する。メインキャビティ加熱装置はメインキャビティ２６に設置されてそれを加熱する。溶媒蒸発装置は両端にあるキャリアガス配管に設置され、キャリアガス配管にそれぞれ連通する。

メインキャビティ２６内に、２つの前駆体加熱台９,１３及び基板固定溝１０がそれぞれ設置され、２つの前駆体加熱台９,１３はメインキャビティ２６の左右両端部にそれぞれ近接し、基板固定溝１０は２つの前駆体加熱台９,１３との間に設置される。前駆体加熱台９,１３に前駆体貯蔵ボックス８,１２がそれぞれ設置され、基板固定溝１０に複数組の薄膜蒸着対象基板１１が配置されている。各組の基板１１毎に２枚の基板１１が背中合わせに密着して配置され、２枚の基板１１の薄膜蒸着対象表面はそれぞれメインキャビティ２６の一端を向いている。メインキャビティ加熱装置は基板１１を加熱するものである。

メインキャビティ２６内にさらに、分流バッフル２７,２８が設置され、分流バッフル２７,２８は前駆体貯蔵ボックス８及び１２とメインキャビティ２６の両端部のキャリアガス配管口との間にそれぞれ設置される。分流バッフル２７,２８はそれぞれ分流バッフル固定溝２９,３０によってメインキャビティ２６の内壁に設置される。図２に示すように、分流バッフル２７,２８は分流バッフル固定溝２９,３０にそれぞれ取り外し可能に設置され、必要に応じて分流バッフル２７,２８を着脱できる。分流バッフル２７,２８には複数の貫通孔が設置される。

真空排気装置は真空ポンプ１５及び真空制御弁１４を含む。真空排気装置は真空管路を介してメインキャビティ２６に連通し、真空ポンプ１５及び真空制御弁１４は真空管路に順に設置され、真空制御弁１４はメインキャビティ２６により近接して設置される。真空排気装置の設置は、メインキャビティ２６内の気圧を制御し、薄膜蒸着に適切な反応圧力を提供することを目的とする。

溶媒蒸発装置は溶媒管路を介してキャリアガス配管に連通される。溶媒蒸発装置は溶媒容器６,１７、溶媒加熱台５,１８及び溶媒蒸気制御弁７,１６を含み、溶媒加熱台５,１８は溶媒容器６,１７をそれぞれ加熱し、溶媒蒸気はそれぞれ溶媒蒸気制御弁７,１６及び溶媒管路を通してキャリアガス配管に入る。

キャリアガス配管にはさらに、予備機能性ガス装置がそれぞれ連通され、予備機能性ガス装置は予備機能性ガス管路及び予備機能性ガス給気弁３,２０を含む。４,１９の矢印は予備機能性ガスの流動方向を示す。

本発明はさらに、
基板１１を、界面活性剤、脱イオン水、アセトン及びイソプロパノールで順にそれぞれ２０分間超音波洗浄し、窒素ガスで乾燥させた後に、５分間紫外線オゾン滅菌処理を行う基板洗浄ステップ（ｉ）と、
ステップ（ｉ）で処理された基板１１に、溶液法又は真空蒸着法を用いて一方の表面に厚さが１００ｎｍ〜１０００ｎｍのＰｂＸ₂（Ｂは鉛、スズ、タングステン、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、インジウム、アンチモン、オスミウム、イリジウム、白金、金、水銀、タリウム、ビスマス、ポロニウムのうちの少なくとも１種のカチオンであり、Ｘはヨウ素、臭素、塩素、アスタチンのうちの少なくとも１種のアニオンである）層を蒸着するＢＸ₂層製造ステップ（ｉｉ）と、
２枚の基板１１の、薄膜が蒸着されていない一方の面同士を背中合わせに密着させ、薄膜が蒸着された他方の面をそれぞれメインキャビティ２６の一端を向くように、ステップ（ｉｉ）のＢＸ₂が蒸着された基板１１をメインキャビティ２６の基板固定溝１０に入れ、前駆体貯蔵ボックス８,１２に反応物ＡＸ（Ａはアミン基、アミジニル基又はアルカリ類のうちの少なくとも１種である）を投入し、真空排気装置を起動し、メインキャビティ２６内の気圧を１０^-5Ｐａ〜１０⁵Ｐａにし、メインキャビティ加熱装置を起動させてメインキャビティ２６を５０〜２５０℃に予熱し、メインキャビティ２６内の温度が安定した後に、前駆体加熱台９,１３を連通し、前駆体加熱台温度領域２３,２５の温度を基板固定溝１０の位置する基板温度領域２４の温度より１０〜１００℃高くなるように前駆体加熱台９,１３の温度を制御し、５〜１２０分間反応させ、前駆体加熱台９,１３の温度が安定した後に、キャリアガス給気制御弁１,２２を開いて、メインキャビティ２６内に入る給気量を調整し、基板１１の表面薄膜の化学反応が起こり始め、キャリアガスは窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガスのうちの少なくとも１種であり、化学反応が３〜１００分間進行した後に、溶媒蒸発装置を利用してメインキャビティ２６内に溶媒蒸気を導入し、溶媒としてメタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、及びジメチルスルホキシド、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを含むが、それに限定されず、溶媒の蒸発温度を５０〜１５０℃に制御し、５〜１００分間持続するペロブスカイト層製造ステップ（ｉｉｉ）と、
化学反応終了後、前駆体貯蔵ボックス８,１２内に残った反応物ＡＸを除去し、次に１Ｐａ〜１０⁵Ｐａの真空度で、メインキャビティ２６内の基板１１を５０〜２５０℃まで５〜６０分間加熱し、加熱終了後、キャリアガス配管によってメインキャビティ２６内に窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガスのうちの少なくとも１種をゆっくりと導入し、次にメインキャビティ２６を自然冷却させるアニーリング処理のステップ（ｉｖ）と、を含む上記したペロブスカイト薄膜用の低圧化学蒸着装置を使用する使用方法を開示する。

取り外し可能な分流バッフル２７,２８は取り付けた状態又は取り外した状態であってもよく、取り付けを必要とする場合、分流バッフル２７,２８を分流バッフル固定溝２９,３０にそれぞれ固定する。

本発明はさらに、ペロブスカイト太陽電池の製造に用いられる上記したペロブスカイト薄膜用の低圧化学蒸着装置の使用方法の応用を開示する。以下に、実施例を参照しながらさらに説明する。

一、実施例１
ペロブスカイト太陽電池の製造方法は、
透明基板層としてガラス基板を選択し、基板層上にインジウムドープ酸化スズである透明導電層を蒸着するステップ（ａ）と、
ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを材料として、蒸着方法としてブレードコーティング法によって、透明導電層上に正孔輸送層を蒸着するステップ（ｂ）と、
正孔輸送層上にペロブスカイト層を蒸着し、具体的には、ステップ（ｂ）で処理された基板上に、溶液法を用いて厚さが１００ｎｍ〜２００ｎｍのＰｂＣｌ₂層を蒸着し、２枚の基板の、薄膜が蒸着されていない一方の面同士を密着させ、薄膜が蒸着された他方の面をそれぞれメインキャビティ２６の一端を向くように、ＰｂＣｌ₂が蒸着された基板をメインキャビティ２６の基板固定溝１０に入れ、前駆体貯蔵ボックス８,１２に反応物ＣＨ₃ＮＨ₃Ｉを投入し、真空排気装置を起動し、メインキャビティ２６内の気圧を１Ｐａ〜１００Ｐａにし、メインキャビティ２６を５０〜１００℃に予熱し、メインキャビティ２６内の温度が安定した後に、前駆体加熱台９,１３を連通し、前駆体加熱台温度領域２３,２５の温度が基板固定溝１０の位置する基板温度領域２４の温度より１０〜１００℃高くなるように前駆体加熱台９,１３の温度を制御し、５〜１２０分間反応させ、前駆体加熱台９,１３の温度が安定した後に、キャリアガス給気制御弁１,２２を開いて、メインキャビティ２６内に入る給気量を調整し、基板１１の表面薄膜の化学反応が起こり始め、窒素ガスをキャリアガスとして、化学反応が３〜１００分間進行した後に、溶媒蒸発装置を利用してメインキャビティ２６内にメタノール溶媒蒸気を導入し、溶媒の蒸発温度を５０〜１００℃に制御し、１〜１０分間蒸発させ、化学反応終了後、前駆体貯蔵ボックス８,１２内に残った反応物ＣＨ₃ＮＨ₃Ｃｌを除去し、次に１Ｐａ〜１００Ｐａの気圧で、メインキャビティ２６内の基板１１を５０〜１００℃で５〜６０分間加熱し、加熱終了後、キャリアガス配管を介してメインキャビティ２６内に窒素ガスをゆっくりと導入し、次に自然冷却させ、半導体光吸収層を形成するステップ（ｃ）と、
二酸化チタンを材料として、蒸着方法としてマグネトロンスパッタリング法によって、半導体光吸収層上に電子輸送層を蒸着するステップ（ｄ）と、
ステップ（ｄ）で形成された構造上に金属導電層を蒸着するステップ（ｅ）と、を含む。

二、実施例２
別のペロブスカイト太陽電池の製造方法は、
透明基板層としてガラス基板を選択し、基板層上にフッ素ドープ酸化スズである透明導電層を蒸着するステップ（ａ）と、
ＮｉＯを材料として、蒸着方法として真空蒸着法によって、透明導電層上に正孔輸送層を蒸着するステップ（ｂ）と、
正孔輸送層上にペロブスカイト層を蒸着し、具体的には、ステップ（ｂ）で処理された基板上に、真空蒸着法を用いて厚さが４００ｎｍ〜６００ｎｍのＰｂＢｒ₂層を蒸着し、２枚の基板の、薄膜が蒸着されていない一方の面同士を密着させ、薄膜が蒸着された他方の面をそれぞれメインキャビティ２６の一端を向くように、ＰｂＢｒ₂が蒸着された基板をメインキャビティ２６の基板固定溝１０に入れ、前駆体貯蔵ボックス８,１２に反応物ＣＨ₃ＮＨ₃Ｂｒを投入し、真空排気装置を起動し、メインキャビティ２６内の真空度を１００Ｐａ〜１０００Ｐａにし、メインキャビティ２６を１００〜２００℃に予熱し、メインキャビティ２６内の温度が安定した後に、前駆体加熱台９,１３を連通し、前駆体加熱台温度領域２３,２５の温度が基板固定溝１０の位置する基板温度領域２４の温度より１０〜１００℃高くなるように前駆体加熱台９,１３の温度を制御し、５〜１２０分間反応させ、前駆体加熱台９,１３の温度が安定した後に、キャリアガス給気制御弁１,２２を開いて、メインキャビティ２６内に入る給気量を調整し、基板１１の表面薄膜の化学反応が起こり始め、ヘリウムガスをキャリアガスとして、化学反応が３〜１００分間進行した後に、溶媒蒸発装置を利用してメインキャビティ２６内にジメチルスルホキシド溶媒蒸気を導入し、溶媒の蒸発温度を１００〜１５０℃に制御し、３０〜５０分間加熱し、化学反応終了後、前駆体貯蔵ボックス８,１２内に残った反応物ＣＨ₃ＮＨ₃Ｂｒを除去し、次に１０^-3Ｐａ〜１Ｐａの真空度で、メインキャビティ２６内の基板１１を１００〜２００℃まで５〜６０分間加熱し、加熱終了後、キャリアガス配管を介してメインキャビティ２６内にヘリウムガスをゆっくりと導入し、次に自然冷却させ、半導体光吸収層を形成するステップ（ｃ）と、
ＳｎＯ₂を材料として、蒸着方法としてスロットダイコーティングによって、半導体光吸収層上に電子輸送層を蒸着するステップ（ｄ）と、
ステップ（ｄ）で形成された構造上に金属導電層を蒸着するステップ（ｅ）と、を含む。

三、実施例３
別のペロブスカイト太陽電池の製造方法は、
透明基板層としてポリエチレンテレフタレート基板を選択し、基板層上にグラフェンである透明導電層を蒸着するステップ（ａ）と、
ＰＣＢＭを材料として、蒸着方法としてブレードコーティングによって、透明導電層上に電子輸送層を蒸着するステップ（ｂ）と、
電子輸送層上にペロブスカイト層を蒸着し、具体的にはステップ（ｂ）で処理された基板上に、溶液法又は真空蒸着法を用いて厚さが８００ｎｍ〜１０００ｎｍのＰｂＩ₂層を蒸着し、２枚の基板の、薄膜が蒸着されていない一方の面同士を密着させ、薄膜が蒸着された他方の面をそれぞれメインキャビティ２６の一端を向くように、ＰｂＩ₂が蒸着された基板をメインキャビティ２６の基板固定溝１０に入れ、前駆体貯蔵ボックス８,１２に反応物ＨＣ（ＮＨ₂）₂Ｉを投入し、真空排気装置を起動し、メインキャビティ２６内の真空度を１０⁴Ｐａ〜１０⁵Ｐａにし、メインキャビティ２６を２００〜２５０℃に予熱し、メインキャビティ２６内の温度が安定した後に、前駆体加熱台９,１３を連通し、前駆体加熱台温度領域２３,２５の温度が基板固定溝１０の位置する基板温度領域２４の温度より１０〜１００℃高くなるように前駆体加熱台９,１３の温度を制御し、５〜１２０分間反応させ、前駆体加熱台９,１３の温度が安定した後に、キャリアガス給気制御弁１,２２を開いて、メインキャビティ２６内に入る給気量を調整し、基板１１の表面薄膜の化学反応が起こり始め、アルゴンガスをキャリアガスとして、化学反応が３〜１００分間進行した後に、溶媒蒸発装置を利用してメインキャビティ２６内にＮ−メチル−２−ピロリドン溶媒蒸気を導入し、溶媒の蒸発温度を５０〜１５０℃に制御し、６０〜８０分間反応させ、化学反応終了後、前駆体貯蔵ボックス８,１２内に残った反応物ＨＣ（ＮＨ₂）₂Ｉを除去し、次に１０⁴Ｐａ〜１０⁵Ｐａの真空度で、メインキャビティ２６内の基板１１を２００〜２５０℃まで５〜６０分間加熱し、加熱終了後、キャリアガス配管を介してメインキャビティ２６内にアルゴンガスをゆっくりと導入し、次に自然冷却させて、半導体光吸収層を形成するステップ（ｃ）と、
ＷＯ₃を材料として、蒸着方法として真空蒸着法によって、半導体光吸収層上に正孔輸送層を蒸着するステップ（ｄ）と、
ステップ（ｄ）で形成された構造上に金属導電層を蒸着するステップ（ｅ）と、を含む。

四、実施例４
別のペロブスカイト太陽電池の製造方法は、
透明基板層としてポリエチレンテレフタレートを選択し、基板層上にインジウムドープ酸化スズ透明導電層を蒸着するステップ（ａ）と、
ＣｕＳＣＮを材料として、蒸着方法としてスプレーコーティング法によって、透明導電層上に正孔輸送層を蒸着するステップ（ｂ）と、
電子輸送層上にペロブスカイト層を蒸着し、具体的には、ステップ（ｂ）で処理された基板上に、溶液法を用いて厚さが２００ｎｍ〜８００ｎｍのＰｂＣｌ₂層を蒸着し、２枚の基板の、薄膜が蒸着されていない一方の面同士を密着させて、薄膜が蒸着された他方の面をそれぞれメインキャビティ２６の一端を向くように、ＰｂＣｌ₂が蒸着された基板をメインキャビティ２６の基板固定溝１０に入れ、前駆体貯蔵ボックス８,１２に反応物ＣＨ₃ＮＨ₃Ｉを投入し、真空排気装置を起動し、メインキャビティ２６内の真空度を１Ｐａ〜１０⁵Ｐａにし、メインキャビティ２６を５０〜２５０℃に予熱し、メインキャビティ２６内の温度が安定した後に、前駆体加熱台９,１３を連通し、前駆体加熱台温度領域２３,２５の温度が基板固定溝１０の位置する基板温度領域２４の温度より１０〜１００℃高くなるように前駆体加熱台９,１３の温度を制御し、５〜１２０分間反応させ、前駆体加熱台９,１３の温度が安定した後に、キャリアガス給気制御弁１,２２を開いて、メインキャビティ２６内に入る給気量を調整し、基板１１の表面薄膜の化学反応が起こり始め、窒素ガスをキャリアガスとして、化学反応が３〜１００分間進行した後に、溶媒蒸発装置を利用してメインキャビティ２６内にエチレングリコール溶媒蒸気を導入し、溶媒の蒸発温度を５０〜１００℃に制御し、化学反応終了後、前駆体貯蔵ボックス８,１２内に残った反応物ＣＨ₃ＮＨ₃Ｃｌを除去し、次に１Ｐａ〜１０⁵Ｐａの真空度で、メインキャビティ２６内の基板１１を５０〜２５０℃まで５〜６０分間加熱し、加熱終了後、キャリアガス配管を介してメインキャビティ２６内に窒素ガスをゆっくりと導入し、次に自然冷却させて、半導体光吸収層を形成するステップ（ｃ）と、
カーボン６０を材料として、蒸着方法として真空蒸着法によって、半導体光吸収層上に電子輸送層を蒸着するステップ（ｄ）と、
ステップ（ｄ）で形成された構造上に金属導電層を蒸着するステップ（ｅ）と、を含む。

以上から、本発明に係る装置及び方法によってペロブスカイト薄膜を製造するプロセスは以下のとおりである。
（１）基板を洗浄する。
（２）１００〜１０００ｎｍのＢＸ₂薄膜を蒸着する。
（３）基板を装置のメインキャビティに配置し、メインキャビティを予熱する。
（４）メインキャビティを真空排気する。
（５）前駆体温度領域を加熱する。
（６）キャリアガスの弁を開いて反応を開始させる。
（７）反応終了後、残った前駆体を除去し、メインキャビティを加熱し続けて、基板をアニーリングする。

図３に、本発明に係る装置及び方法を用いて製造されたペロブスカイト薄膜層を走査型電子顕微鏡で観察するときの模式的な画像が示されている。同図から明らかなように、ペロブスカイト薄膜は表面が平坦で、結晶粒径のサイズが約１ミクロンである。

図４及び図５に、本発明に係る装置及び方法によって製造されたペロブスカイト薄膜の光電変換特性の模式図が示されている。同図から明らかなように、ペロブスカイト薄膜は光電変換特性に優れ、図４はペロブスカイト薄膜のＸ線回折模式図であり、図から明らかなように、２θ＝１４．８７°の位置でのピーク信号は最も強く、Ｓｈｅｎｇ，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｃ，２０１５，１１９，３５４５−３５４９等の文献報道によれば、該ピーク位置は（１００）面のペロブスカイト結晶形に対応し、残ったＰｂＸ₂によるピーク位置がなかった。図５はペロブスカイト薄膜を光吸収層として製造されたペロブスカイト太陽電池のＪ−Ｖ試験曲線であり、同図から明らかなように、この量産に適用した方法を用いて製造されたペロブスカイト太陽電池は、光電変換特性が１６％以上に達し、既に商業化された太陽電池モジュールの特性に匹敵する。

以上は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨及び原則内に行った任意の変更、等価置換及び改良等は本発明の保護範囲に含まれるべきである。

Claims

メインキャビティ（２６）を備えるペロブスカイト薄膜用の低圧化学蒸着装置であって、
前記メインキャビティ（２６）内に、２つの前駆体加熱台（９）,（１３）及び基板固定溝（１０）がそれぞれ設置され、前記２つの前駆体加熱台（９）,（１３）はメインキャビティ（２６）の左右両端部にそれぞれ近接し、前記基板固定溝（１０）は２つの前駆体加熱台（９）,（１３）との間に設置され、前記前駆体加熱台（９）,（１３）に前駆体貯蔵ボックス（８）,（１２）がそれぞれ設置され、前記基板固定溝（１０）に複数組の薄膜蒸着対象基板（１１）が配置され、各組の基板（１１）毎に２枚の基板（１１）が背中合わせに密着して配置され、前記２枚の基板（１１）の薄膜蒸着対象の表面がそれぞれメインキャビティ（２６）の一端を向き、前記メインキャビティ（２６）の左右両端部にキャリアガス給気制御弁（１）,（２２）を備えるキャリアガス配管がそれぞれ連通され、前記メインキャビティ（２６）に真空排気装置がさらに連通され、前記メインキャビティ（２６）に基板（１１）を加熱するためのメインキャビティ加熱装置がさらに設置され、両端にあるキャリアガス配管に溶媒蒸発装置がそれぞれ連通されることを特徴とするペロブスカイト薄膜用の低圧化学蒸着装置。
前記メインキャビティ（２６）内に、分流バッフル（２７）,（２８）がさらに設置され、前記分流バッフル（２７）,（２８）はそれぞれ前駆体貯蔵ボックス（８）,（１２）とメインキャビティ（２６）の両端部のキャリアガス配管口との間に設置され、前記分流バッフル（２７）,（２８）はそれぞれ分流バッフル固定溝（２９）,（３０）によってメインキャビティ（２６）の内壁に取り外し可能に設置されることを特徴とする請求項１に記載のペロブスカイト薄膜用の低圧化学蒸着装置。
前記真空排気装置は、真空ポンプ（１５）及び真空制御弁（１４）を含み、真空管路を介してメインキャビティ（２６）に連通し、前記真空ポンプ（１５）及び真空制御弁（１４）は真空管路に順に設置され、前記真空制御弁（１４）はさらにメインキャビティ（２６）に近接して設置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のペロブスカイト薄膜用の低圧化学蒸着装置。
前記溶媒蒸発装置は、溶媒管路を介してキャリアガス配管に連通し、溶媒容器（６）,（１７）、溶媒加熱台（５）,（１８）及び溶媒蒸気制御弁（７）,（１６）を含み、前記溶媒加熱台（５）,（１８）は溶媒容器（６）,（１７）をそれぞれ加熱し、溶媒蒸気がそれぞれ溶媒蒸気制御弁（７）,（１６）及び溶媒管路を通ってキャリアガス配管に入ることを特徴とする請求項１又は２に記載のペロブスカイト薄膜用の低圧化学蒸着装置。
前記キャリアガス配管にさらに、予備機能性ガス管路と予備機能性ガス給気弁（３）,（２０）を含む予備機能性ガス装置がそれぞれ連通していることを特徴とする請求項１又は２に記載のペロブスカイト薄膜用の低圧化学蒸着装置。
前記ペロブスカイト半導体の材料はＡＢＸ₃（Ａはアミン基、アミジニル基又はアルカリ族のうちの少なくとも１種であり、Ｂは鉛、スズ、タングステン、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、インジウム、アンチモン、オスミウム、イリジウム、白金、金、水銀、タリウム、ビスマス、ポロニウムのうちの少なくとも１種のカチオンであり、Ｘはヨウ素、臭素、塩素、アスタチンのうちの少なくとも１種のアニオンである）構造であり、
前記アニーリングチャンバ載置台における溶媒は、アミド系溶媒、スルホン系／スルホキシド系溶媒、エステル系溶媒、炭化水素系溶媒、ハロゲン化炭化水素系溶媒、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、エーテル系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒のいずれか１種であることを特徴とする請求項１又は２に記載のペロブスカイト薄膜用の低圧化学蒸着装置。
請求項２に記載のペロブスカイト薄膜用の低圧化学蒸着装置の使用方法であって、
基板（１１）を、界面活性剤、脱イオン水、アセトン及びイソプロパノールで順にそれぞれ２０分間超音波洗浄して、窒素ガスで乾燥させた後に、さらに５分間の紫外線オゾン滅菌処理を行う基板洗浄ステップ（ｉ）と、
ステップ（ｉ）で処理された基板（１１）に、溶液法又は真空蒸着法を用いて一方の表面に厚さが１００ｎｍ〜１０００ｎｍのＢＸ₂（Ｂは鉛、スズ、タングステン、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、インジウム、アンチモン、オスミウム、イリジウム、白金、金、水銀、タリウム、ビスマス、ポロニウムのうちの少なくとも１種のカチオンであり、Ｘはヨウ素、臭素、塩素、アスタチンのうちの少なくとも１種のアニオンである）層を蒸着するＢＸ₂層製造ステップ（ｉｉ）と、
２枚の基板（１１）の薄膜が、蒸着されていない一方の面同士を背中合わせに密着させて、薄膜が蒸着された他方の面をそれぞれメインキャビティ（２６）の一端を向くように、ステップ（ｉｉ）でＢＸ₂が蒸着された基板（１１）をメインキャビティ（２６）の基板固定溝（１０）に入れ、
前駆体貯蔵ボックス（８）,（１２）に反応物ＡＸ（Ａはアミン基、アミジニル基又はアルカリ類のうちの少なくとも１種である）を投入し、
真空排気装置を起動し、メインキャビティ（２６）内の気圧を１０^-5Ｐａ〜１０⁵Ｐａにし、
メインキャビティ加熱装置を起動させてメインキャビティ（２６）を５０〜２５０℃に予熱し、
メインキャビティ（２６）内の温度が安定した後に、前駆体加熱台（９）,（１３）を連通し、前駆体加熱台温度領域（２３）,（２５）の温度が基板固定溝（１０）の位置する基板温度領域（２４）の温度より１０〜１００℃高くなるように、前駆体加熱台（９）,（１３）の温度を制御し、５〜１２０分間反応させ、
前駆体加熱台（９）,（１３）の温度が安定した後に、キャリアガス給気制御弁（１）,（２２）を開いて、メインキャビティ（２６）内に入る給気量を調整し、基板（１１）の表面薄膜の化学反応が起こり始め、なお、キャリアガスは窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガスのうちの少なくとも１種であり、
化学反応が３〜１００分間進行した後に、溶媒蒸発装置（５）,（６）及び（１７）,（１８）を利用してメインキャビティ（２６）に溶媒蒸気を導入し、溶媒として、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、及びジメチルスルホキシド、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを含むが、それに限定されず、溶媒の蒸発温度を５０〜１５０℃に制御し、５〜１００分間持続するペロブスカイト層製造ステップ（ｉｉｉ）と、
化学反応終了後、前駆体貯蔵ボックス（８）,（１２）内に残った反応物ＡＸを除去し、次に１Ｐａ〜１０^-5Ｐａの真空度で、メインキャビティ（２６）内の基板（１１）を５０〜２５０℃まで５〜６０分間加熱し、加熱終了後、キャリアガス配管によってメインキャビティ（２６）内に窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガスのうちの少なくとも１種をゆっくりと導入し、メインキャビティ（２６）を自然冷却させるアニーリング処理ステップ（ｉｖ）とを含むことを特徴とする使用方法。
前記取り外し可能な分流バッフル（２７）,（２８）は取り付けた状態又は取り外した状態であってもよく、取り付けを必要とする場合、分流バッフル（２７）,（２８）を分流バッフル固定溝（２９）,（３０）にそれぞれ固定することを特徴とする請求項７に記載のペロブスカイト薄膜用の低圧化学蒸着装置の使用方法。
ペロブスカイト太陽電池の製造に用いられることを特徴とする請求項７に記載のペロブスカイト薄膜用の低圧化学蒸着装置の使用方法の応用。
ペロブスカイト太陽電池を製造する場合、
ガラス基板及びポリエチレンテレフタレート基板を含むがそれに限定されない適切な透明基板層を選択して、基板層上にインジウムドープ酸化スズ、フッ素ドープ酸化スズ及びグラフェンを含むがそれに限定されない透明導電層を蒸着するステップ（ａ）と、
真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、マグネトロンスパッタリング法、原子層蒸着法、フォトリソグラフィ法、化学蒸着法、スクリーン印刷法、水熱法、電気化学的蒸着法、スピンコーティング、ブレードコーティング、バーコーティング、スロットダイコーティング、スプレーコーティング、インクジェット印刷を含むがそれに限定されない蒸着法によって、材料としてグラフェン、ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、ポリトリアリールアミン（ＰＴＡＡ）、チオシアン酸第一銅（ＣｕＳＣＮ）、ヨウ化第一銅（ＣｕＩ）、酸化モリブデン（ＭｏＯｘ）、酸化タングステン（ＷＯ₃）、五酸化バナジウム（Ｖ₂Ｏ₅）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、ジルコニア（ＺｒＯ₃）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、二酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化スズ（ＳｎＯ₂）、バソクプロイン（ＢＣＰ）、カーボン６０及びその誘導体を含むがそれに限定されない正孔輸送層又は電子輸送層を透明導電層上に蒸着するステップ（ｂ）と、
正孔輸送層又は電子輸送層上にペロブスカイト層を蒸着し、具体的には、ステップ（ｂ）で処理された基板上に、溶液法又は真空蒸着法を用いて厚さが１００ｎｍ〜１０００ｎｍのＢＸ₂層を蒸着し、２枚の基板の、薄膜が蒸着されていない一方の面同士を密着させて、薄膜が蒸着された他方の面をそれぞれメインキャビティ（２６）の一端を向くように、ＢＸ₂が蒸着された基板をメインキャビティ（２６）の基板固定溝（１０）に入れ、前駆体貯蔵ボックス（８）,（１２）に反応物ＡＸを投入し、真空排気装置を起動し、メインキャビティ（２６）内の気圧を１０^-5Ｐａ〜１０⁵Ｐａにし、メインキャビティ（２６）を５０〜２５０℃に予熱し、メインキャビティ（２６）内の温度が安定した後に、前駆体加熱台（９）,（１３）を連通し、前駆体加熱台温度領域（２３）,（２５）の温度が基板固定溝（１０）の位置する基板温度領域（２４）の温度より１０〜１００℃高くなるように、前駆体加熱台（９）,（１３）の温度を制御し、５〜１２０分間反応させ、前駆体加熱台（９）,（１３）の温度が安定した後に、キャリアガス給気制御弁（１）,（２２）を開いて、メインキャビティ（２６）内に入る給気量を調整し、基板（１１）の表面薄膜の化学反応が起こり始め、なお、キャリアガスは窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガスのうちの少なくとも１種であり、化学反応が３〜１００分間進行した後に、溶媒蒸発装置（５）,（６）及び（１７）,（１８）を利用してメインキャビティ（２６）内にメタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、及びジメチルスルホキシド、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを含むがそれに限定されない溶媒蒸気を導入し、溶媒の蒸発温度を５０〜１５０℃に制御し、化学反応終了後、前駆体貯蔵ボックス（８）,（１２）内に残った反応物ＡＸを除去し、次に１０^-5Ｐａ〜１０⁵Ｐａの気圧で、メインキャビティ（２６）内の基板（１１）を５０〜２５０℃まで５〜６０分間加熱し、加熱終了後、キャリアガス配管によってメインキャビティ（２６）内に窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガスのうちの少なくとも１種をゆっくりと導入し、次に自然冷却させて、半導体光吸収層を形成するステップ（ｃ）と、
真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、マグネトロンスパッタリング法、原子層蒸着法、フォトリソグラフィ法、化学蒸着法、スクリーン印刷法、水熱法、電気化学的蒸着法、スピンコーティング、ブレードコーティング、バーコーティング、スロットダイコーティング、スプレーコーティング、インクジェット印刷を含むがそれに限定されない蒸着方法によって、材料としてグラフェン、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ＰＴＡＡ、ＣｕＳＣＮ、ＣｕＩ、ＭｏＯｘ、ＷＯ₃、Ｖ₂Ｏ₅、ＮｉＯ、ＰＥＩ、ＺｒＯ₃、ＺｎＯ、ＴｉＯ₂、ＳｎＯ₂、ＢＣＰ、及びカーボン６０とその誘導体を含むがそれに限定されない電子輸送層又は正孔輸送層を、半導体光吸収層上に蒸着するステップ（ｄ）と、
ステップ（ｄ）で形成された構造上に金属導電層を蒸着するステップ（ｅ）と、を含むことを特徴とする請求項９に記載のペロブスカイト薄膜用の低圧化学蒸着装置の使用方法の応用。