JP2020077719A - Method for supporting metal source and method of manufacturing electronic device or electronic component - Google Patents

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柳生 慎悟
Shingo Yagyu
慎悟 柳生
拓人 井川
Takuto Igawa
拓人 井川
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Abstract

To provide a novel film forming method capable of allowing a substrate to uniformly and satisfactory support a metal source while greatly improving supporting speed.SOLUTION: There is provided a method for allowing a substrate to support a metal source by bringing the metal source into contact with the substrate. The substrate is allowed to support the metal source by performing the contact such that the substrate is impregnated under a reduced pressure (for example, 100-90,000 Pa) in a raw material solution containing the metal source and an aprotic polar solvent (for example, dimethylformamide).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、金属源を含む原料溶液に基体を含浸させることにより基体に金属源を担持させる方法に関する。   The present invention relates to a method for supporting a metal source on a substrate by impregnating the substrate with a raw material solution containing the metal source.

太陽電池や液晶表示装置などに用いられる金属酸化物薄膜や金属含有有機・無機化合物等の機能性材料は、一般的に、スパッタリング法や蒸着法、有機金属化合物を用いたCVD(化学気相成長法)などで作製される。有機金属化学気相成長法は、原料である有機金属化合物が爆発性・毒性などを有するため取り扱いが困難で、大型化も難しく、また、排ガス処理装置など付随する設備も必要で、成膜システム全体として高度な安全設計が要求される。いずれの要求も低コスト化を妨げる要因として大きな課題となっている。   Functional materials such as metal oxide thin films and metal-containing organic / inorganic compounds used in solar cells and liquid crystal display devices are generally formed by a sputtering method, a vapor deposition method, or a CVD (chemical vapor deposition) method using an organometallic compound. Method) etc. The metal-organic chemical vapor deposition method is difficult to handle because the metal-organic compounds that are the raw materials have explosiveness and toxicity, and it is difficult to increase the size, and additional equipment such as an exhaust gas treatment device is also required. A high level of safety design is required as a whole. Both of these requirements are major issues that hinder cost reduction.

このような状況下、近年、ミストCVD法が検討されている。非特許文献1には、ミストCVD法を用いたZnO透明導電膜の成膜について記載されている。そして、特許文献1に、ZnO系単結晶性薄膜の成膜について、再成長工程をミストCVD法により行うことが記載されている。   Under these circumstances, the mist CVD method has been studied in recent years. Non-Patent Document 1 describes film formation of a ZnO transparent conductive film using a mist CVD method. Then, Patent Document 1 describes that a regrowth step is performed by a mist CVD method for forming a ZnO-based single crystal thin film.

また、最近では、ミストCVDを用いて、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等を成膜することが検討されている(特許文献2)。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電導等の物性を示す。一方で、例えば、ペロブスカイト型複合酸化物を酸化チタン等の多孔質体上に成膜する場合等には、基板上に十分にペロブスカイト型複合酸化物を担持させることが困難であるなど、ミストCVD法によれば、基板形状等の制限を受けてしまう問題があった。担持量もまだまだ不十分であり、担持層の厚さも薄く、また、担持速度も産業応用上満足できるようなものではなかった。   Further, recently, it has been investigated to form a perovskite-type composite oxide having a perovskite structure by using mist CVD (Patent Document 2). Perovskite type complex oxides have various physical properties and are therefore used and studied in a wide range of fields. Such a perovskite-type composite 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. Show. On the other hand, for example, when the perovskite-type composite oxide is formed on a porous body such as titanium oxide, it is difficult to sufficiently support the perovskite-type composite oxide on the substrate. According to the method, there is a problem that the shape of the substrate is restricted. The loading amount was still insufficient, the thickness of the loading layer was thin, and the loading rate was not satisfactory for industrial application.

また、他の方法として、ディッピング法なども検討されているが、金属源の担持が不十分であり、ディッピング後、スプレーで吹き付けるなどの工程が必要であった。しかしながら、このようにして金属源を担持させたとしても、上記のミストCVDと同様の問題があり、満足のいくものではなかった。
なお、塗装の分野では、例えば、特許文献3には、減圧処理されている被塗物に、5〜50μmの鱗状の金属フレークとバインダーとを含む粘性のある塗料液を接触させ、そのまま減圧下で浸漬処理することにより、2層以上の塗膜を形成することが記載されている。しかしながら、このような方法では、目的とする塗膜の上に、目的としない塗膜(オーバーコート膜)が形成されてしまう問題があった。また、特許文献3に記載の方法は、多孔質基板の孔内に金属源を担持させるものではなく、基板表面の凹凸部分と塗膜との密着性を向上させるためのものであるが、オーバーコート膜の膜質が悪いという問題があった。
Further, as another method, a dipping method and the like have been studied, but the metal source was not sufficiently supported, and a step of spraying after dipping was necessary. However, even if the metal source is supported in this way, there is a problem similar to the above mist CVD, and it is not satisfactory.
In addition, in the field of coating, for example, in Patent Document 3, a viscous coating liquid containing a scale-like metal flake of 5 to 50 μm and a binder is brought into contact with an object to be pressure-reduced, and the pressure is directly reduced. It is described that a coating film having two or more layers is formed by dipping treatment in. However, such a method has a problem that an undesired coating film (overcoat film) is formed on the intended coating film. Further, the method described in Patent Document 3 does not support a metal source in the pores of the porous substrate but improves the adhesion between the irregularities on the substrate surface and the coating film. There is a problem that the quality of the coat film is poor.

以上のとおり、ミストCVD法は、近年において、新たな機能性材料を製造できる手法として特に注目を集めているが、担持処理等においてまだまだ満足のいくものではなかった。また、従来から用いられているような含浸法についても同様の課題があった。また、塗工方法もまた、多孔質構造の孔内まで金属源を担持させようとするものではなく、そのため、高機能性材料や新規材料を、より容易に且つより効率的に作製し得る手法が待ち望まれていた。   As described above, the mist CVD method has been particularly attracting attention in recent years as a method capable of producing a new functional material, but it has not been satisfactory in the supporting process. Further, the impregnation method which has been conventionally used has the same problem. Further, the coating method also does not try to support the metal source into the pores of the porous structure, and therefore, a method capable of easily and efficiently producing a highly functional material or a new material. Was long-awaited.

特開2013−251411号公報JP, 2013-251411, A 国際公開第2017/110953号International Publication No. 2017/1110953 特許第5534780号公報Patent No. 5534780

川原村敏幸、「ミストCVD法とその酸化亜鉛薄膜成長への応用に関する研究」、京都大学博士論文、2008年3月Toshiyuki Kawahara, “Study on Mist CVD Method and Its Application to Zinc Oxide Thin Film Growth”, Kyoto University Doctoral Thesis, March 2008

本発明は、基体に対して金属源を工業的有利に担持させることのできる新規な金属源の担持方法を提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a novel method for supporting a metal source on a substrate, which is capable of industrially supporting the metal source.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、金属源を基体に接触させることにより前記基体に前記金属源を担持させる方法であって、前記接触を、減圧下で前記金属源と非プロトン性極性溶媒とを含む原料溶液に前記基体を含浸させることにより行うと、驚くべきことに、従来のミストCVDや含浸法を用いた場合と比較して、担持速度等が格段に向上しただけでなく、例えば、多孔質層を有する基体等であっても、基体形状の制限なく、均一且つ良好に金属源を担持できることを知見し、このような金属源の担持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 earnest studies to achieve the above-mentioned object, the present inventors have proposed a method of supporting the metal source on the substrate by bringing the metal source into contact with the substrate, wherein the contact is performed under reduced pressure. When the above-mentioned substrate is impregnated with a raw material solution containing an aprotic polar solvent and aprotic polar solvent, surprisingly, compared with the case where the conventional mist CVD or the impregnation method is used, the loading speed is remarkably improved. In addition, it was found that even a substrate having a porous layer, for example, can support a metal source uniformly and satisfactorily without limitation on the shape of the substrate. It was found that the above problems can be solved all at once.
In addition, the present inventors have completed the present invention after further studying after obtaining the above-mentioned findings.

すなわち、本発明は、以下の発明に関する。
[1] 金属源を基体に接触させることにより前記基体に前記金属源を担持させる方法であって、前記接触を、減圧下で前記金属源と非プロトン性極性溶媒とを含む原料溶液に前記基体を含浸させることにより行うことを特徴とする方法。
[2] 前記含浸を、前記原料溶液に前記基体を含浸させた後、減圧することにより行う前記[1]記載の方法。
[3] 前記基体が、表面の一部または全部に多孔質層を含み、前記金属源が前記多孔質層の平均孔径よりも小さく、前記多孔質層の孔内に前記金属源を担持させる前記[1]または[2]に記載の方法。
[4] 前記平均孔径が100nm以下である前記[3]記載の方法。
[5] 前記金属源が金属化合物である前記[1]〜[4]のいずれかに記載の方法。
[6] 前記金属源が金属ハロゲン化物である前記[1]〜[5]のいずれかに記載の方法。
[7] 前記金属源が、周期律表第8族〜第14族から選ばれる少なくとも1種の金属を含む前記[1]〜[6]のいずれかに記載の方法。
[8] 前記非プロトン性極性溶媒が、ヘテロ原子含有有機溶媒を含む前記[1]〜[7]のいずれかに記載の方法。
[9] 前記非プロトン性極性溶媒の沸点が160℃以下である前記[1]〜[8]のいずれかに記載の方法。
[10] 前記原料溶液が、ハロゲンを含む添加剤を含む前記[1]〜[9]のいずれかに記載の方法。
[11] 前記添加剤が、アミン化合物である前記[10]記載の方法。
[12] 前記基体が基板である前記[1]〜[11]のいずれかに記載の方法。
[13] 前記含浸を、100Pa〜90000Paの減圧下で行う前記[1]〜[12]のいずれかに記載の方法。
[14] 基体に金属源を担持させる工程を含む電子装置または電子部品の製造方法であって、前記工程に、前記[1]〜[13]のいずれかに記載の方法を用いることを特徴とする製造方法。
[15] 光電変換層と電極とを少なくとも用いて光電変換素子を製造する方法であって、前記光電変換層を、前記[1]〜[13]のいずれかに記載の方法を用いて、基体に金属源を担持させることにより形成して用いることを特徴とする製造方法。
That is, the present invention relates to the following inventions.
[1] A method of supporting the metal source on the substrate by bringing the metal source into contact with the substrate, wherein the contact is performed by applying a raw material solution containing the metal source and an aprotic polar solvent under reduced pressure to the substrate. The method is characterized by carrying out impregnation with.
[2] The method according to [1] above, wherein the impregnation is performed by impregnating the substrate with the raw material solution and then reducing the pressure.
[3] The substrate includes a porous layer on a part or all of the surface, the metal source is smaller than the average pore diameter of the porous layer, and the metal source is supported in the pores of the porous layer. The method according to [1] or [2].
[4] The method according to [3], wherein the average pore diameter is 100 nm or less.
[5] The method according to any one of [1] to [4], wherein the metal source is a metal compound.
[6] The method according to any one of [1] to [5] above, wherein the metal source is a metal halide.
[7] The method according to any one of [1] to [6] above, wherein the metal source contains at least one metal selected from Groups 8 to 14 of the periodic table.
[8] The method according to any one of [1] to [7] above, wherein the aprotic polar solvent contains a hetero atom-containing organic solvent.
[9] The method according to any one of [1] to [8], wherein the boiling point of the aprotic polar solvent is 160 ° C. or lower.
[10] The method according to any one of [1] to [9], wherein the raw material solution contains an additive containing halogen.
[11] The method according to the above [10], wherein the additive is an amine compound.
[12] The method according to any one of [1] to [11], wherein the base body is a substrate.
[13] The method according to any one of [1] to [12] above, wherein the impregnation is performed under a reduced pressure of 100 Pa to 90000 Pa.
[14] A method for manufacturing an electronic device or an electronic component, including the step of supporting a metal source on a substrate, characterized in that the method according to any one of [1] to [13] is used in the step. Manufacturing method.
[15] A method for producing a photoelectric conversion element using at least a photoelectric conversion layer and an electrode, wherein the photoelectric conversion layer is formed by using the method according to any one of [1] to [13] above. A method for manufacturing, comprising forming and using a metal source on a substrate.

本発明の金属源の担持方法によれば、工業的有利に、基体に対して金属源を担持させることができる。   According to the method for supporting a metal source of the present invention, the metal source can be supported on the substrate industrially advantageously.

実施例において用いた含浸装置の概略構成図の一例を示す。An example of the schematic block diagram of the impregnation apparatus used in the Example is shown. 比較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。It is a schematic block diagram of the film-forming apparatus (mist CVD) used in the comparative example. 実施例において用いた含浸装置の概略構成図の一例を示す。An example of the schematic block diagram of the impregnation apparatus used in the Example is shown. 実施例および比較例における含浸時間ごとの基板表裏両面の外観写真である。(a)が実施例1、(b)が比較例1の結果を示している。3 is a photograph of the appearance of both front and back surfaces of a substrate for each impregnation time in Examples and Comparative Examples. (A) shows the results of Example 1 and (b) shows the results of Comparative Example 1. 実施例および比較例における含浸時間ごとの基板表裏両面の外観写真である。(a)が実施例1、(b)が比較例2の結果を示している。3 is a photograph of the appearance of both front and back surfaces of a substrate for each impregnation time in Examples and Comparative Examples. (A) shows the results of Example 1 and (b) shows the results of Comparative Example 2.

本発明の金属源の担持方法は、金属源を基体に接触させることにより前記基体に前記金属源を担持させる方法であって、前記接触を、減圧下で前記金属源と非プロトン性極性溶媒とを含む原料溶液に前記基体を含浸させることにより行うことを特徴とする。   The method for supporting a metal source of the present invention is a method for supporting the metal source on the substrate by bringing the metal source into contact with a substrate, wherein the contact is performed under reduced pressure with the metal source and an aprotic polar solvent. Is performed by impregnating the substrate with a raw material solution containing

(原料溶液)
原料溶液は、金属源および非プロトン性極性溶媒を含んでいる溶液状のものであり、前記金属源を前記基体に担持できさえすれば、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。
(Raw material solution)
The raw material solution is in the form of a solution containing a metal source and an aprotic polar solvent, and is not particularly limited as long as it can support the metal source on the substrate, and may contain an inorganic material. , May contain an organic material. Further, the raw material solution may contain both an inorganic material and an organic material.

前記金属源は、金属を含むものであれば、特に限定されない。前記金属源としては、例えば、周期律表第1族〜15族から選択される少なくとも1種以上の金属を含む金属単体または金属化合物等が挙げられる。本発明においては、前記金属源が、周期律表の第8族〜第14族から選択される少なくとも1種以上の金属を含むのが好ましく、周期律表の第8族金属および第14族金属から選択される少なくとも1種以上の金属を含むのがより好ましい。ここで、「周期律表」は、国際純正応用化学連合(International Union of Pure and Applied Chemistry)(IUPAC)にて定められた周期律表を意味する。また、周期律表第8族の金属としては、例えば、鉄(Fe)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)などが挙げられる。周期律表第9族金属としては、例えば、コバルト(Co)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)などが挙げられる。周期律表第10族金属としては、例えば、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)などが挙げられる。周期律表第11族金属としては、例えば、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)などが挙げられる。周期律表第12族金属としては、亜鉛(Zn)、カドミウム(Cd)、水銀(Hg)などが挙げられる。周期律表第13族金属としては、例えば、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、タリウム(Tl)などが挙げられる。周期律表第14族金属としては、例えば、ケイ素(Si)、ゲルマニウム(Ge)、スズ(Sn)、鉛(Pb)などが挙げられるが、本発明においては、Pbが好ましい。   The metal source is not particularly limited as long as it contains a metal. Examples of the metal source include simple metals or metal compounds containing at least one metal selected from Groups 1 to 15 of the periodic table. In the present invention, the metal source preferably contains at least one metal selected from Groups 8 to 14 of the Periodic Table, and Group 8 metals and Group 14 metals of the Periodic Table. More preferably, at least one metal selected from the above is included. Here, the "periodic table" means a periodic table defined by the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). Examples of the metal of Group 8 of the periodic table include iron (Fe), ruthenium (Ru), osmium (Os) and the like. Examples of the Group 9 metal of the periodic table include cobalt (Co), rhodium (Rh), and iridium (Ir). Examples of the Group 10 metal of the periodic table include nickel (Ni), palladium (Pd), platinum (Pt), and the like. Examples of the Group 11 metal of the periodic table include copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), and the like. Examples of the Group 12 metal of the periodic table include zinc (Zn), cadmium (Cd), and mercury (Hg). Examples of the Group 13 metal of the periodic table include aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), thallium (Tl), and the like. The Group 14 metal of the periodic table includes, for example, silicon (Si), germanium (Ge), tin (Sn), lead (Pb), and the like. In the present invention, Pb is preferable.

前記金属源は、前記金属の単体であってもよいし、前記金属の金属化合物であってもよいが、本発明においては、前記金属の金属化合物(有機化合物または無機化合物)であるのが好ましい。前記有機金属化合物としては、例えば、有機錯体、有機金属塩等が挙げられる。前記有機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、ホスフィン錯体、ピピリジン錯体、テルピリジン錯体、β―ジケトン錯体、アゾ金属錯体、ビスフェニルジオチロール金属錯体、ピキノリン錯体、キノリノール錯体、ベンゾキノリノール錯体、アクリジノール錯体、フェナントジノール錯体、ヒドロキシフェニルオキサゾール錯体、ヒドロキシフェニルチアゾール錯体、ヒドロキシジアリールオキサジアゾール錯体、ヒドロキシジアリールチアジアゾール錯体、ヒドロキシフェニルピリジン錯体、ヒドロキシフェニルベンゾイミダゾール錯体、ヒドロキシベンゾトリアゾール錯体、ヒドロキシフルボラン錯体、フェナントロリン錯体、フタロシアニン錯体などが挙げられる。前記有機金属塩としては、例えば、金属酢酸塩、金属シュウ酸塩、金属クエン酸塩等の有機酸の塩、アルコキシド、ジアルキルアミドの塩等が挙げられる。また、前記無機化合物としては、例えば、金属ハロゲン化物(例えば、フッ化物、塩化物、臭化物またはヨウ化物等)または金属無機酸塩(硝酸塩、塩酸塩、硫酸塩またはリン酸塩等)などが挙げられる。本発明においては、前記金属源が、金属ハロゲン化物であるのが、担持速度および担持の均一性などの効果をより良好に発揮することができ、後述する好ましい溶媒との組み合わせによって、このような効果をさらにより良好に発揮することができるので、好ましい。本発明においては、前記金属源が、さらにアンモニウム化合物を含んでいてもよい。   The metal source may be a simple substance of the metal or a metal compound of the metal, but in the present invention, a metal compound of the metal (organic compound or inorganic compound) is preferable. .. Examples of the organic metal compound include organic complexes and organic metal salts. Examples of the form of the organic complex include an acetylacetonate complex, a carbonyl complex, an ammine complex, a hydride complex, a phosphine complex, a pyridine complex, a terpyridine complex, a β-diketone complex, an azo metal complex, a bisphenyldiotylol metal complex, and a picinoline. Complex, quinolinol complex, benzoquinolinol complex, acridinol complex, phenanthdinol complex, hydroxyphenyloxazole complex, hydroxyphenylthiazole complex, hydroxydiaryloxadiazole complex, hydroxydiarylthiadiazole complex, hydroxyphenylpyridine complex, hydroxyphenylbenzimidazole complex , Hydroxybenzotriazole complex, hydroxyfulborane complex, phenanthroline complex, phthalocyanine complex and the like. Examples of the organic metal salt include salts of organic acids such as metal acetates, metal oxalates and metal citrates, alkoxides and dialkylamide salts. Examples of the inorganic compound include metal halides (eg, fluorides, chlorides, bromides, iodides, etc.) or metal inorganic acid salts (nitrates, hydrochlorides, sulfates, phosphates, etc.), and the like. Be done. In the present invention, when the metal source is a metal halide, the effects such as loading speed and loading uniformity can be better exerted, and by combination with a preferred solvent described later, It is preferable because the effect can be exhibited more satisfactorily. In the present invention, the metal source may further contain an ammonium compound.

前記非プロトン性極性溶媒は、プロトンを供与するのが困難であり、極性を有するものであれば、特に限定されない。アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロン、アセトフェノン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸ペンチル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、ε−カプロラクトン、乳酸エチル、ギ酸メチル、炭酸プロピレン等のエステル系溶媒、ピリジン、N、N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N、N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、アセトニトリル、ニトロメタン、2−ピロリドン、N−メチルカプロラクタム、N、N−ジメチルホルムアミド、N、N−ジエチルホルムアミド、N、N−ジエチルアセトアミド、N−メチルプロピオンアミド、メチルイミダゾリジノン、1、3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、ベンゾニトリル、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、アジポニトリル等の含窒素化合物や、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン等のエーテル系溶媒(環状エーテル類、鎖状エーテル類)、前記スルホキシド系溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド、メチルフェニルスルホキシドまたはテトラメチレンスルホキシド等の含硫黄化合物等が挙げられる。中でも、本発明においては、前記非プロトン性極性溶媒が、ヘテロ原子含有有機溶媒であるのが好ましく、酸素原子含有有機溶媒(ケトン系溶媒、エステル系溶媒またはエーテル系溶媒)または窒素原子含有有機溶媒(含窒素化合物)であるのがより好ましく、酸素原子含有有機溶媒であるのが最も好ましい。また、非プロトン性極性溶媒の沸点も、特に限定されないが、本発明においては、210℃以下であるのが好ましく、160℃以下であるのがより好ましい。このような好ましい溶媒の存在下且つ減圧下で基体の含浸を行うことにより、基体の形状等の制限なく、例えば、微細孔(平均孔径100nm)を有する多孔質層を有する基体を用いた場合であっても、より均一且つ良好に金属源を多孔質層の孔内に担持させることができる。   The aprotic polar solvent is difficult to donate a proton and is not particularly limited as long as it has polarity. Acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, isophorone, acetophenone, methyl isobutyl ketone, ketone solvents such as diethyl ketone, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, pentyl acetate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ -Valerolactone, γ-caprolactone, ε-caprolactone, ε-caprolactone, ethyl lactate, methyl formate, ester solvents such as propylene carbonate, pyridine, N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, Acetonitrile, nitromethane, 2-pyrrolidone, N-methylcaprolactam, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, N, N-diethylacetamide, N-methylpropionamide, methylimidazolidinone, 1,3-dimethyl -2-Imidazolidinone, benzonitrile, acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, adiponitrile and other nitrogen-containing compounds, tetrahydrofuran, dioxane, dioxolane and other ether solvents (cyclic ethers, chain ethers), the sulfoxide-based Examples of the solvent include sulfur-containing compounds such as dimethyl sulfoxide, diethyl sulfoxide, methylphenyl sulfoxide and tetramethylene sulfoxide. Among them, in the present invention, the aprotic polar solvent is preferably a hetero atom-containing organic solvent, an oxygen atom-containing organic solvent (ketone solvent, ester solvent or ether solvent) or nitrogen atom-containing organic solvent A (nitrogen-containing compound) is more preferable, and an oxygen atom-containing organic solvent is most preferable. The boiling point of the aprotic polar solvent is not particularly limited, but in the present invention, it is preferably 210 ° C or lower, more preferably 160 ° C or lower. By impregnating the substrate in the presence of such a preferable solvent and under reduced pressure, there is no limitation on the shape of the substrate, for example, when a substrate having a porous layer having fine pores (average pore diameter 100 nm) is used. Even if it exists, the metal source can be more uniformly and favorably carried in the pores of the porous layer.

なお、本発明においては、前記溶媒が、2種以上の溶媒を含む混合溶媒であってもよい。前記溶媒が混合溶媒である場合、例えば、前記非プロトン性極性溶媒として例示した溶媒から選ばれる2種以上の溶媒を含んでいてもよいし、前記非プロトン性極性溶媒として例示した溶媒と、水等の無機溶媒またはアルコール等の有機溶媒を含んでいてもよい。   In the present invention, the solvent may be a mixed solvent containing two or more kinds of solvents. When the solvent is a mixed solvent, for example, it may contain two or more solvents selected from the solvents exemplified as the aprotic polar solvent, and the solvent exemplified as the aprotic polar solvent, and water. It may contain an inorganic solvent such as or an organic solvent such as an alcohol.

また、前記原料溶液には、ハロゲン化水素酸や酸化剤、吸着剤等の添加剤を混合してもよい。前記添加剤の大きさは、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されないが、好ましくは、100nm以下であり、より好ましくは、10nm以下である。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。前記吸着剤としては、例えば、酸性基(好ましくは、カルボキシルまたはその塩の基)を1つ以上有する共吸着剤等が挙げられ、より具体的には、脂肪酸やステロイド骨格を有する化合物が挙げられる。脂肪酸は、飽和脂肪酸でも不飽和脂肪酸でもよく、例えばブタン酸、ヘキサン酸、オクタン酸、デカン酸、ヘキサデカン酸、ドデカン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸等が挙げられる。 ステロイド骨格を有する化合物としては、例えば、コール酸、グリココール酸、ケノデオキシコール酸、ヒオコール酸、デオキシコール酸、リトコール酸、ウルソデオキシコール酸等が挙げられる。本発明においては、前記原料溶液が、ハロゲンを含む添加剤を含むのが前記金属源の担持速度をより優れたものとすることができるので、好ましく、ハロゲンを含むアミン化合物を含むのがより好ましい。前記アミン化合物としては、より具体的には、例えば、下記式(I)で表される化合物などが挙げられる。
RNHX ・・・(I)
(式中、XはF、Cl、BrまたはIであり、Rは炭素数1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る。)
Further, the raw material solution may be mixed with additives such as hydrohalic acid, an oxidizing agent, and an adsorbent. The size of the additive is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired, but it is preferably 100 nm or less, more preferably 10 nm or less. Examples of the hydrohalic acid include hydrobromic acid, hydrochloric acid, hydroiodic acid, and the like. 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 ), benzoyl peroxide (C 6 H 5 CO) 2 O 2 and the like. Examples thereof include perchloric acid, hypochlorous acid (HClO), perchloric acid, nitric acid, ozone water, and organic peroxides such as peracetic acid and nitrobenzene. Examples of the adsorbent include co-adsorbents having one or more acidic groups (preferably carboxyl or a salt thereof), and more specifically, compounds having a fatty acid or a steroid skeleton. .. The fatty acid may be saturated fatty acid or unsaturated fatty acid, and examples thereof include butanoic acid, hexanoic acid, octanoic acid, decanoic acid, hexadecanoic acid, dodecanoic acid, palmitic acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, and linolenic acid. Examples of the compound having a steroid skeleton include cholic acid, glycocholic acid, chenodeoxycholic acid, hyocholic acid, deoxycholic acid, lithocholic acid, and ursodeoxycholic acid. In the present invention, it is preferable that the raw material solution contains an additive containing halogen, because it is possible to further improve the loading rate of the metal source, and it is more preferable to contain an amine compound containing halogen. .. More specifically, examples of the amine compound include compounds represented by the following formula (I).
RNH 3 X (I)
(In the formula, X is F, Cl, Br or I, and R is an alkyl group having 1 or more carbon atoms, an alkenyl group, an aralkyl group, an aryl group, a heterocyclic group or an aromatic heterocyclic group.)

(基体)
前記基体は、担持する金属源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。前記基体の形状としては、どのような形状であってもよく、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、0.5μm〜100mmが好ましく、1μm〜10mmがより好ましい。
(Base)
The substrate is not particularly limited as long as it can support the metal source to be carried. The material of the substrate is not particularly limited as long as it does not hinder the object of the present invention, and may be a known substrate, an organic compound or an inorganic compound. The shape of the base body may be any shape, and is effective for all shapes, for example, plate shape such as flat plate or disk, fibrous shape, rod shape, cylindrical shape, prismatic shape, tubular shape. , A spiral shape, a spherical shape, a ring shape, and the like, but a substrate is preferable in the present invention. The thickness of the substrate is not particularly limited in the present invention, but is preferably 0.5 μm to 100 mm, more preferably 1 μm to 10 mm.

前記基板は、板状のものであれば、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し、剛性基板や可撓性基板等の透明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。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。 The substrate is not particularly limited as long as it has a plate shape. It may be an insulator substrate, a semiconductor substrate, a metal substrate or a conductive substrate, or a transparent substrate such as a rigid substrate or a flexible substrate. Further, a substrate in which at least one kind of film 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. .. The constituent metal of the metal film is, for example, one selected from gallium, iron, indium, aluminum, vanadium, titanium, chromium, rhodium, nickel, cobalt, zinc, magnesium, calcium, silicon, yttrium, strontium and barium, or Examples include two or more metals. Examples of the constituent material of the semiconductor film include elemental elements such as silicon and germanium, compounds having elements of Groups 3 to 5 and 13 to 15 of the periodic table, metal oxides, and metal sulfides. , Metal selenides, metal nitrides, and the like. 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, and tin-doped More preferably, it is an indium oxide (ITO) film. 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.

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。   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 method, sputtering method, CVD method (vapor phase growth method), SPD method (spray pyrolysis deposition method), vapor deposition method, ALD (atomic layer deposition) method, coating method ( 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.

本発明においては、前記基板が、透明基板(剛性基板または可撓性基板)であるのが好ましい。前記剛性基板としては、例えば、ガラス基板またはアクリル基板などが挙げられる。また、前記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(PEN)、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、ビニルアルコール系樹脂フィルム、ポリビニルアセタール系樹脂フィルム、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系樹脂フィルム、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)系樹脂フィルム、ポリサルホン(PSF)系樹脂フィルム、ポリフェニレンスルフィド系樹脂フィルム、ポリエーテルサルホン(PES)系樹脂フィルム、ポリカーボネート(PC)系樹脂フィルム、ポリアミド系樹脂フィルム、ポリイミド系樹脂フィルム、ポリエーテルスルホン系樹脂フィルム、ポリエーテルイミド系樹脂フィルム、ポリアリレート系樹脂フィルム、アクリル系樹脂フィルム、セルロース系樹脂フィルム、トリアセチルセルロース(TAC)系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。また、可撓性基板として、例えばカーボンナノファイバー、セルロースナノファイバー、シクロデキストリンナノファイバーなどのナノファイバーを用いてもよい。   In the present invention, the substrate is preferably a transparent substrate (rigid substrate or flexible substrate). Examples of the rigid substrate include a glass substrate and an acrylic substrate. Examples of the flexible substrate include polyester resin films such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), and modified polyester, polyethylene (PE) resin film, polypropylene (PP) resin film, polystyrene resin. Film, polyolefin resin film such as cyclic olefin resin, vinyl alcohol resin film, polyvinyl acetal resin film, vinyl resin film such as polyvinyl chloride and polyvinylidene chloride, polyvinyl acetal resin such as polyvinyl butyral (PVB) Film, polyetheretherketone (PEEK) resin film, polysulfone (PSF) resin film, polyphenylene sulfide resin film, polyethersulfone (PES) resin film, polycarbonate (PC) resin film, polyamide resin film , Polyimide resin film, polyether sulfone resin film, polyetherimide resin film, polyarylate resin film, acrylic resin film, cellulose resin film, triacetyl cellulose (TAC) resin film, etc. it can. Besides these resin films, an inorganic glass film may be used as the substrate. Moreover, as the flexible substrate, for example, nanofibers such as carbon nanofibers, cellulose nanofibers, and cyclodextrin nanofibers may be used.

また、本発明においては、前記基体が、表面の一部または全部に多孔質層を含むものであるのも、好ましく、このような基体および前記金属源として前記多孔質層の平均孔径よりも小さいもの用いることにより、前記多孔質層の孔内に前記金属源を良好に担持させることができる。前記多孔質層の平均孔径は、本発明においては、特に限定されないが、好ましくは、1μm以下であり、より好ましくは、100nm以下である。また、この場合、前記金属源の大きさも特に限定されないが、好ましくは、100nm以下であり、より好ましくは、10nm以下である。本発明の金属膜の担持方法によれば、前記基体の形状の制限無く、例えば、このような微細孔を有する多孔質層を含む基体であっても、均一且つ良好に前記多孔質層の孔内に前記金属源を担持させることができる。 なお、「平均孔径」は、JIS K1150に従い、水銀圧入法または窒素吸着等温線を用いて求められる平均孔半径rを2倍して求められる値である。本発明においては、例えば、便宜上、SEM観察により測定して上記平均孔径を算出してもよい。また、前記多孔質層の空孔率も、特に限定されないが、本発明においては、20%〜90%であるのが好ましく、40%〜90%であるのがより好ましい。前記多孔質層の材料も、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されず、無機材料であってもよいし、有機材料であってもよい。また、金属であってもよいし、半導体であってもよいし、絶縁体であってもよい。本発明においては、前記多孔質層が、金属酸化物粒子を含むのが好ましい。前記金属酸化物粒子を構成する金属酸化物としては、例えば、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化スズ、酸化タングステン、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化ニオブ、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化ストロンチウム、酸化タンタル、酸化アンチモン、酸化ランタノイド、酸化イットリウム、酸化バナジウム等が挙げられる。また、前記金属酸化物粒子の粒径も、特に限定されず、通常、5nm〜1μmであるが、本発明においては、5nm〜100nmであるのが好ましい。また、多孔質層の厚さは、本発明においては、特に限定されず、通常、1μm〜1000μmであり、好ましくは、1μm〜200μmである。   Further, in the present invention, it is also preferable that the substrate includes a porous layer on a part or all of the surface thereof, and such a substrate and the metal source having a smaller average pore diameter than the porous layer are used. Thereby, the metal source can be favorably supported in the pores of the porous layer. The average pore diameter of the porous layer is not particularly limited in the present invention, but is preferably 1 μm or less, more preferably 100 nm or less. In this case, the size of the metal source is not particularly limited, but is preferably 100 nm or less, more preferably 10 nm or less. According to the method for supporting a metal film of the present invention, the shape of the substrate is not limited, and even if the substrate includes a porous layer having such fine pores, the pores of the porous layer are uniformly and satisfactorily obtained. The metal source can be supported inside. The "average pore diameter" is a value obtained by doubling the average pore radius r obtained according to JIS K1150, which is obtained by the mercury intrusion method or the nitrogen adsorption isotherm. In the present invention, for example, for convenience, the average pore size may be calculated by measurement by SEM observation. The porosity of the porous layer is also not particularly limited, but in the present invention, it is preferably 20% to 90%, and more preferably 40% to 90%. The material of the porous layer is not particularly limited as long as it does not impair the object of the present invention, and may be an inorganic material or an organic material. Further, it may be a metal, a semiconductor, or an insulator. In the present invention, the porous layer preferably contains metal oxide particles. Examples of the metal oxide constituting the metal oxide particles include silicon oxide, titanium oxide, tin oxide, tungsten oxide, zinc oxide, indium oxide, niobium oxide, iron oxide, nickel oxide, cobalt oxide, strontium oxide, and oxide. Examples thereof include tantalum, antimony oxide, lanthanoid oxide, yttrium oxide, vanadium oxide and the like. The particle size of the metal oxide particles is also not particularly limited and is usually 5 nm to 1 μm, but in the present invention, it is preferably 5 nm to 100 nm. The thickness of the porous layer is not particularly limited in the present invention, and is usually 1 μm to 1000 μm, preferably 1 μm to 200 μm.

(含浸)
本発明においては、減圧下で、前記原料溶液に前記基体を含浸させることにより、前記基体に前記金属源を担持させる。なお、減圧下で、前記原料溶液をミストの形態で前記基体に含浸させることにより前記基体に前記金属源を担持させてもよい。減圧手段は、特に限定されず、真空ポンプ等の公知の手段であってよい。また、減圧条件も本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されず、低真空、中真空、高真空のいずれであってもよい。本発明においては、前記減圧条件が、低真空であるのが好ましく、より具体的には、100Pa〜90000Paであるのが好ましい。また、含浸手段も、特に限定されず、公知の含浸手段を用いてよい。含浸手段としては、例えば、塗布法、浸漬法、スプレー法、ミスト法、刷毛塗り、印刷法、ポッティング法、キャスティング法またはスピンコート法等が挙げられる。本発明においては、減圧下および上記した好ましい溶媒の存在下における担持速度の向上効果等をより好適に発現させることができるので、浸漬法またはキャリアガスを用いるミストデポジション法が好ましく、浸漬法がより好ましい。本発明においては、上記した減圧手段による減圧処理を行いながら前記含浸を行ってもよいし、減圧処理を行った後、特定の減圧条件を維持しながら前記含浸を行ってもよい。また、本発明においては、前記含浸を、前記原料溶液に前記基体を浸漬させた後、減圧することにより行うのが好ましい。前記含浸の処理温度は、特に限定されないが、好ましくは、約10℃〜約120℃である。また、前記含浸の処理時間は、特に限定されないが、好ましくは、約10秒間〜約10分間である。
(Impregnation)
In the present invention, the raw material solution is impregnated with the substrate under reduced pressure to support the metal source on the substrate. The metal source may be supported on the substrate by impregnating the substrate in the form of mist under reduced pressure. The depressurizing means is not particularly limited and may be a known means such as a vacuum pump. Further, the depressurizing condition is not particularly limited as long as it does not impair the object of the present invention, and may be any of low vacuum, medium vacuum and high vacuum. In the present invention, the reduced pressure condition is preferably low vacuum, and more specifically, 100 Pa to 90000 Pa. The impregnating means is not particularly limited, and a known impregnating means may be used. Examples of the impregnating means include a coating method, a dipping method, a spray method, a mist method, a brush coating method, a printing method, a potting method, a casting method and a spin coating method. In the present invention, since it is possible to more suitably express the effect of improving the loading rate in the presence of the above-mentioned preferred solvent under reduced pressure, the immersion method or the mist deposition method using a carrier gas is preferable, and the immersion method is More preferable. In the present invention, the impregnation may be performed while performing the decompression treatment by the decompression means described above, or after the decompression treatment, the impregnation may be performed while maintaining a specific decompression condition. Further, in the present invention, it is preferable that the impregnation is performed by immersing the substrate in the raw material solution and then reducing the pressure. The treatment temperature for the impregnation is not particularly limited, but is preferably about 10 ° C to about 120 ° C. The treatment time of the impregnation is not particularly limited, but is preferably about 10 seconds to about 10 minutes.

また、本発明においては、前記基体に、直接、担持を行ってもよいし、バッファ層(緩衝層)や応力緩和層等の他の層を介して担持をしてもよい。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、減圧下で形成するのが好ましい。また、本発明においては、前記含浸後、所望により、乾燥処理を行ってもよい。前記乾燥処理の温度は、本発明においては、特に限定されないが、200℃以下であるのが好ましく、100℃以下であるのがより好ましい。   Further, in the present invention, the substrate may be directly supported, or may be supported through another layer such as a buffer layer (buffer layer) or a stress relaxation layer. The means for forming other layers such as the buffer layer (buffer layer) and the stress relaxation layer is not particularly limited and may be known means, but in the present invention, it is preferably formed under reduced pressure. Further, in the present invention, a drying treatment may be carried out after the impregnation, if desired. Although the temperature of the drying treatment is not particularly limited in the present invention, it is preferably 200 ° C. or lower, and more preferably 100 ° C. or lower.

本発明においては、基体に金属源を担持させる工程を含む電子装置または電子部品を製造する方法において、前記工程に、上記した本発明の金属源の担持方法を用いるのも、より光変換特性等の電気特性に優れた電子装置または電子部品を得ることができるので、好ましく、このような製造方法も本発明の一つとして包含される。   In the present invention, in a method for manufacturing an electronic device or an electronic component including a step of supporting a metal source on a substrate, using the above-mentioned method for supporting a metal source of the present invention in the step also provides more light conversion characteristics and the like Since it is possible to obtain an electronic device or electronic component having excellent electric characteristics, the manufacturing method is also included as one of the present inventions.

本発明は、金属を含む機能性膜の作製に好適に適用することが可能であり、例えば、ペロブスカイト膜を作製する場合には、前記金属源(ペロブスカイト前駆体)として、例えば、ハロゲン化鉛等のハロゲン化金属と、ハロゲン化メチルアンモニウム等のアンモニウム化合物との混合物を用いることにより、担持速度を格段に向上させつつ、好適に、光変換特性等に優れた良質なペロブスカイト膜を得ることができる。なお、本発明では、ペロブスカイト膜に限らず、種々の金属を含む機能性材料を得ることができ、例えば、半導体材料、電荷輸送材料、導電材料、光導電材料、発光材料、着色材料、絶縁材料、半絶縁材料などを好適に得ることができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be suitably applied to the production of a functional film containing a metal. For example, in the case of producing a perovskite film, the metal source (perovskite precursor) may be, for example, a lead halide or the like. By using a mixture of the metal halide of 1. and an ammonium compound such as methylammonium halide, it is possible to suitably obtain a high-quality perovskite film having excellent light conversion characteristics and the like, while significantly improving the loading rate. .. In the present invention, not only the perovskite film, but also functional materials containing various metals can be obtained. For example, semiconductor materials, charge transport materials, conductive materials, photoconductive materials, light emitting materials, coloring materials, insulating materials. A semi-insulating material or the like can be suitably obtained.

本発明の方法により得られた材料は、電子装置または電子部品に好適に用いられる。前記電子装置としては、ペロブスカイト型太陽電池等の太陽電池、トランジスタ、ダイオード、光電変換素子、受光素子などが挙げられる。また、前記電子装置または電子部品としては、例えば、テレビ、カメラ、パソコン、携帯電話機、スマートフォン、ディスプレイ、車載機器、家庭電気製品、工業製品またはこれらの部品等が挙げられる。なお、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 material obtained by the method of the present invention is suitable for use in electronic devices or electronic parts. Examples of the electronic device include solar cells such as perovskite solar cells, transistors, diodes, photoelectric conversion elements, and light receiving elements. Examples of the electronic device or electronic component include a television, a camera, a personal computer, a mobile phone, a smartphone, a display, an in-vehicle device, a household electric appliance, an industrial product, or a component thereof. 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 the photoelectric conversion element or the like after using a known means such as peeling from the substrate or the like, It may be used as it is for a photoelectric conversion element or the like.

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 preferred example in which the perovskite film is used in 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膜の作製方法において、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 manufacturing the perovskite film, the base is preferably a transparent substrate, and more preferably a transparent conductive substrate having an electrode formed on the surface thereof. .. The transparent substrate has a light transmittance of preferably 10% or more, more preferably 50% or more, and most preferably 80 to 100% as measured according to JIS K 7361-1: 1997. ..

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。前記可撓性基板としては、上記可撓性基板として例示したものなどが挙げられる。   As the transparent substrate, both a rigid substrate (such as a glass substrate and an acrylic substrate) and a flexible substrate (such as a film substrate) are preferably used. The rigid substrate is preferably a glass substrate in terms of heat resistance, and the type of glass is not particularly limited. Examples of the flexible substrate include those exemplified as the flexible 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。また、このような、光電変換層(ペロブスカイト膜を含む)と電極とを少なくとも用いて光電変換素子を製造する方法において、前記光電変換層を、上記した本発明の金属源の担持方法を用いて、基体に金属源を担持させることにより形成して用いるのも、光変換特性に優れた光電変換素子を工業的有利に得ることができるので、好ましい。   When the perovskite film is used for a photoelectric conversion element, a first electrode, an electron transport layer, a photoelectric conversion layer having a semiconductor and 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. Further, in such a method for producing a photoelectric conversion element using at least a photoelectric conversion layer (including a perovskite film) and an electrode, the photoelectric conversion layer is formed by using the above-described metal source supporting method of the present invention. It is also preferable to use by forming a metal source on a substrate so that a photoelectric conversion element having excellent light conversion characteristics can be industrially advantageously obtained.

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 opposite to the light incident direction of the transparent substrate, but is not particularly limited in the present invention. Not done. The first electrode preferably has a light transmittance of 60% or more, more preferably 80% or more, 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、マグネシウム、アルミニウム、ロジウム、インジウム等の金属またはこれらの合金、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、銀もしくはマグネシウムまたはこれらの合金が挙げられ、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 forming the first electrode is not particularly limited and may be a known material. For example, metals such as platinum, gold, silver, copper, magnesium, aluminum, rhodium and indium or alloys thereof, SnO 2 , CdO, ZnO, CTO series (CdSnO 3 , Cd 2 SnO 4 , CdSnO 4 ), In 2 O. 3 , metal oxides such as CdIn 2 O 4, and the like. Among these, the metal is preferably gold, silver or magnesium or an alloy thereof, and a grid-patterned film having openings or fine particles or nanowires dispersed and applied to have light transmittance. The film is preferably used. Further, as the metal oxide, preferably, a composite (doped) material obtained by adding one or more selected from Sn, Sb, F and Al to the metal oxides exemplified above is used. More preferred are conductive metal oxides such as Sn-doped In 2 O 3 (ITO), Sb-doped SnO 2 and F-doped SnO 2 (FTO), and among them, from the viewpoint of heat resistance. 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 it does not impair the object of the present invention, and known means may be used. Means for forming the first electrode include, for example, mist CVD method, sputtering method, CVD method (vapor phase growth method), SPD method (spray pyrolysis deposition method), vapor deposition method, ALD (atomic layer deposition) method, coating method. (For example, dipping, dropping, doctor blade, inkjet, spin coating, brush coating, spray coating, roll coater, air knife coating, curtain coating, wire bar coating, gravure coating, inkjet coating, etc.) and the like.

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. Since the lower limit of the surface resistance of the transparent conductive substrate is preferably as low as possible, it is not necessary to specify it, but 0.01 Ω / □ or more is sufficient. 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 prevention means, a sealing means, and a rectifying function, and is arranged between the first electrode and the photoelectric conversion layer (semiconductor layer). The electron transport layer preferably comprises 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, and about 5 or less. More preferably, it is more than about 10 and most preferably about 10 or more. The upper limit of D / C is preferably as large as possible and is not particularly limited, but is usually about 1000 or less. Thereby, the electron transport layer and the semiconductor layer can exhibit their respective functions more suitably. 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, and more specifically, for example, preferably about 20% or less, and about 5% or less. More preferably, it is most preferably about 2% or less. As a result, effects such as short circuit prevention and rectification can be further improved. 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, more preferably about 0.005 to 0.5 μm. Thereby, the effect can be further improved.

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 their oxides, α-type oxidation Gallium, β-type gallium oxide, oxide semiconductors such as IGZO, nitride semiconductors such as GaN, silicon-containing semiconductors such as SiC, strontium titanate, calcium titanate, barium titanate, magnesium titanate, and strontium niobate. Such a perovskite, or a complex oxide or oxide mixture thereof, one kind or a combination of two or more kinds of various metal compounds such as CdS, CdSe, TiC, Si 3 N 4 , SiC and BN should be used. You can In the case of organic substances, fullerene or its derivative (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 tris acid ethyl ester, N-methyl fulleropyrrolidine (MP-C60), (1,2-methanofullerene C60) -61-carboxylic acid, (1,2-methanofullerene C60) -61- Carboxylic acid t-butyl ester), octaazaporphyrin, and the like, perfluoro compounds (for example, perfluoropentacene and perfluorophthalocyanine) in which hydrogen atoms of a p-type organic semiconductor compound are replaced by fluorine atoms, naphthalene tetracarboxylic acid anhydride, naphthalene Examples thereof include aromatic carboxylic acid anhydrides such as tetracarboxylic acid diimide, perylene tetracarboxylic acid anhydride, and perylene tetracarboxylic acid diimide, and polymer compounds containing the imidized compound 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。   Note that, 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 one that does. Further, for example, when a metal oxide is used for the electron transport layer, it is possible to use one that is in ohmic contact with the transparent conductive layer and has an energy level in the conduction band lower than that of the porous semiconductor layer. preferable. At this time, by selecting an oxide as a constituent material of the electron transport layer, the electron transfer efficiency from the porous semiconductor layer (photoelectric conversion layer) to the electron transport layer can be improved. Above all, a titanium oxide layer containing titanium oxide as a main component and having an electric conductivity equivalent to that of the semiconductor layer (photoelectric conversion layer) is preferable as the electron transport layer. In this case, the titanium oxide layer may be either anatase type titanium oxide or 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 and may be a known means as long as the object of the present invention is not impaired. Examples of the means for forming the electron transport layer include mist CVD method, sputtering method, CVD method (vapor phase growth method), SPD method (spray pyrolysis deposition method), vapor deposition method, ALD (atomic layer deposition) method, coating. The method (for example, dipping, dropping, 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 used.

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 above-mentioned perovskite film. In the present invention, it is preferable that the perovskite thin film comprises 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 elemental elements such as silicon and germanium, compounds having elements of Groups 3 to 5 and Groups 13 to 15 of the periodic table, metal oxides, metal sulfides, and metal selenium. Compounds, metal nitrides, and the like. Preferred semiconductors include, for example, gallium oxide, titanium oxide, tin oxide, zinc oxide, iron oxide, tungsten oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, 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 selenide of cadmium or lead, telluride of cadmium, and the like. Examples of 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, Ga 2 O 3, TiO 2 , SnO 2, Fe 2 O 3, WO 3, ZnO, Nb 2 O 5, CdS, ZnS, PbS, Bi 2 S 3 , CdSe, CdTe, GaP, InP, GaAs, CuInS 2 , CuInSe 2 , Ti 3 N 4 and the like. The above semiconductors may be used alone, or a plurality of semiconductors may be used in combination. For example, several kinds of the above-mentioned metal oxides or metal sulfides may be used together, or several kinds may be mixed and used. At this time, when a component other than the metal oxide or metal sulfide is added as a semiconductor, 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 one formed by aggregating these semiconductors having a filler shape, a particle shape, a conical shape, a columnar shape, a tubular shape or the like 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 forming a layer made of the semiconductor. When the semiconductor has a particulate shape, it is preferably a primary particle and has an average particle size of about 1 to 5000 nm, more preferably about 2 to 100 nm. The “average particle size” of the semiconductor is the average particle size (primary average particle size) of the primary particle diameter 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 it does not impair the object of the present invention, and known means can be used. Examples of the semiconductor forming means include a mist CVD method, a sputtering method, a CVD method (vapor phase growth method), an SPD method (spray pyrolysis deposition method), a vapor deposition method, and an ALD (atomic layer deposition) method. ..

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分間〜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 with an organic base. Examples of the organic base include diarylamine, triarylamine, pyridine, 4-t-butylpyridine, polyvinylpyridine, quinoline, piperidine, amidine and the like, and among them, pyridine, 4-t-butylpyridine and polyvinylpyridine are preferable. .. The surface treatment method is not particularly limited, and 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 when it is a solid, and the semiconductor is added to the liquid or organic base solution at about 0 to 80 ° C. for about 1 minute. The surface treatment of the semiconductor can be carried out by immersing the semiconductor for about 24 hours.

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 means for coating the perovskite film is as described above. In the present invention, a substrate on which a semiconductor, an electron transport layer and a first electrode are formed may 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 electrons, and transport holes generated at the interface with the photoelectric conversion layer to the second electrode. The hole transport layer is preferably 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 selenium, iodide such as copper iodide (CuI), cobalt complex such as layered cobalt oxide, CuSCN, MoO 3 , NiO, and organic hole transport material. .. 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 poly-3-hexylthiophene (P3HT), polythiophene derivatives such as polyethylenedioxythiophene (PEDOT), 2,2 ′, 7,7′-tetrakis- (N, N- Di-p-methoxyphenylamine) -9,9'-spirobifluorene (spiro-MeO-TAD) and other fluorene derivatives, polyvinylcarbazole and other carbazole derivatives, 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 means for forming the hole transport layer include mist CVD method, sputtering method, CVD method (vapor phase growth method), SPD method (spray pyrolysis deposition method), vapor deposition method, ALD (atomic layer deposition) method, Examples thereof include coating methods (for example, dipping, dropping, doctor blade, inkjet, spin coating, brush coating, spray coating, roll coater, air knife coating, curtain coating, wire bar coating, gravure coating, inkjet coating, etc.).

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 material layer is provided on the side facing the hole transport layer and can be used as an electrode, this can be used as the second electrode. In the present invention, the second electrode preferably has good contact with the hole transport layer. It is also preferable that the second electrode has a small work function difference from the hole transport layer and is chemically stable. Such materials are not particularly limited, but metal thin films such as gold, silver, copper, aluminum, platinum, rhodium, magnesium and indium, carbon, carbon black, conductive polymers, conductive metal oxides (indium). -Tin composite oxides, tin oxide doped with fluorine, etc.) and other organic conductors. The average thickness of the second electrode is also 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, and specifically, the range of the surface resistance of the second electrode is preferably 80Ω / □ or less, more preferably 20Ω / □. It is below. 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 it does not impair the object of the present invention, and known means can be used. Examples of the means for forming the second electrode include a mist CVD method, a sputtering method, a CVD method (vapor phase growth method), an SPD method (spray pyrolysis deposition method), and a vapor deposition method.

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 provided with a photoelectric conversion element, and is further useful for a photoelectric conversion apparatus having a configuration including an inverter device for converting a direct current output from the photoelectric conversion element into an alternating current, an electric motor, a lighting fixture, and the like. There are solar cells and the like as suitable applications.

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.含浸装置
図1を用いて、本実施例で用いた含浸装置11を説明する。含浸装置11は、含浸室(減圧容器)12、含浸室を減圧処理するための真空ポンプ13aおよび真空バルブ13b、含浸室12内に設置された基板14、および含浸室12を大気開放するためのリークバルブ17を備える。
(Example 1)
1. Impregnation Apparatus The impregnation apparatus 11 used in this example will be described with reference to FIG. The impregnation device 11 includes an impregnation chamber (decompression container) 12, a vacuum pump 13a and a vacuum valve 13b for decompressing the impregnation chamber, a substrate 14 installed in the impregnation chamber 12, and an atmosphere for opening the impregnation chamber 12 to the atmosphere. A leak valve 17 is provided.

2.原料溶液の作製
ジメチルホルムアミド(DMF)50mLにヨウ化鉛11.5252gとヨウ化メチルアンモニウム3.9743gとを溶解させて、これを原料溶液とした。
2. Preparation of raw material solution In 50 mL of dimethylformamide (DMF), 11.52252 g of lead iodide and 3.9743 g of methylammonium iodide were dissolved to obtain a raw material solution.

3.含浸準備
上記2.で得られた原料溶液と基板14とを含浸室12内に収容した。基板14としては、表面に酸化チタン粒子からなる多孔質層(平均孔径100nm以下)が形成されたポリエチレンナフタレート(PEN)基板を用いた。
3. Preparation for impregnation 2. The raw material solution obtained in step 1 and the substrate 14 were placed in the impregnation chamber 12. As the substrate 14, a polyethylene naphthalate (PEN) substrate having a porous layer (average pore diameter of 100 nm or less) made of titanium oxide particles on the surface was used.

4.含浸処理
次に、真空ポンプ13aを作動させ、含浸室12内の減圧を行いながら含浸(浸漬)し、基板に金属源を担持させた。なお、含浸時間は5分間であり、減圧は含浸が完了するまで行い続けた。含浸後、リークバルブ17を開いて含浸室12を大気開放し、基板14を取り出した。また、得られた担持体付きの基板に対して、70℃で1時間乾燥処理を行った。
4. Impregnation treatment Next, the vacuum pump 13a was operated to impregnate (immerse) the interior of the impregnation chamber 12 while reducing the pressure inside the substrate, and the metal source was carried on the substrate. The impregnation time was 5 minutes, and depressurization was continued until the impregnation was completed. After the impregnation, the leak valve 17 was opened to open the impregnation chamber 12 to the atmosphere, and the substrate 14 was taken out. Further, the obtained substrate with a carrier was dried at 70 ° C. for 1 hour.

(比較例1)
含浸時に減圧を行わなかったこと、および含浸時間を60分間としたこと以外は、実施例1と同様にして、表面に多孔質層を有するPEN基板への金属源の担持処理を行った。
(Comparative Example 1)
The metal source was loaded on the PEN substrate having the porous layer on the surface in the same manner as in Example 1 except that the pressure was not reduced during the impregnation and the impregnation time was 60 minutes.

(比較例2)
1.成膜装置
図3を用いて、本比較例で用いたミスト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。
(Comparative example 2)
1. Film Forming Apparatus The mist CVD apparatus 1 used in this comparative 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 control valve 3 for controlling the flow rate of the carrier gas sent from the carrier gas source 2, and a mist generation source 4 for accommodating a raw material solution 4a. 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, and a supply pipe 9 connecting the mist generation source 4 to the film forming chamber 7. The hot plate 8 installed in the film chamber 7 is provided. A substrate 10 is installed on the hot plate 8.

2.原料溶液の作製
ジメチルホルムアミド(DMF)50mLにヨウ化鉛11.5252gとヨウ化メチルアンモニウム3.9743gとを溶解させて、これを原料溶液とした。
2. Preparation of raw material solution In 50 mL of dimethylformamide (DMF), 11.52252 g of lead iodide and 3.9743 g of methylammonium iodide were dissolved to obtain a raw material solution.

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、表面に酸化チタン粒子からなる多孔質層(平均孔径100nm以下)が形成されたポリエチレンナフタレート(PEN)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内の温度を40℃までに昇温させた。次に、流量調節弁3a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1.5L/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 for film formation 2. The raw material solution 4a obtained in step 1 was housed in the mist generation source 4. Next, as the substrate 10, a polyethylene naphthalate (PEN) substrate having a porous layer made of titanium oxide particles (average pore diameter of 100 nm or less) formed on the surface is placed on the hot plate 8 and the hot plate 8 is operated. The temperature inside the film forming chamber was raised to 40 ° C. Next, the flow rate control valve 3a was opened, the carrier gas was 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 was sufficiently replaced with the carrier gas. After that, the flow rate of the carrier gas was adjusted to 1.5 L / min. Note that nitrogen was used as the carrier gas.

4.成膜
次に、超音波振動子6を2.6MHz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、基板が原料溶液のミスト4bに含浸され、大気圧下、40℃にて、成膜室7内でミストが熱反応して、基板10上にペロブスカイト膜が形成された。なお、成膜(含浸)時間は2分間であった。
4. Film formation Next, the ultrasonic vibrator 6 was vibrated at 2.6 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. This mist 4b is introduced into the film forming chamber 7 through the supply pipe 9 by the carrier gas, the substrate is impregnated with the mist 4b of the raw material solution, and the film forming chamber 7 is heated at 40 ° C. under atmospheric pressure. The mist thermally reacted inside, and a perovskite film was formed on the substrate 10. The film formation (impregnation) time was 2 minutes.

評価1.含浸時間ごとの担持の進行度の比較
実施例および比較例における含浸時間ごとの担持の進行度を、基板の表裏両面におけるペロブスカイト担持体(褐色)の着色具合を観察することにより、比較した。図4に、実施例1および比較例1(通常の浸漬法)における含浸時間ごとの基板表裏両面の外観写真を示す。図4から明らかなように、実施例1の方法を用いて含浸を5分間行った場合と、比較例1の方法を用いて含浸を60分間行った場合とが、同等の着色具合を示していることがわかった。この結果から、本発明の金属源の担持方法によれば、通常の含浸法と比較して、単なる堆積の進行に伴う着色具合を示しておらず、多孔質層の孔内に金属源が担持されることにより、堆積による濃さと同等以上の着色具合を示すに至り、担持速度が格段に向上しているだけでなく、基板に対してより均一且つ良好に担持されていることも分かる。そのため、本発明の方法によれば、金属源の堆積によらなくても、金属を担持させて多孔質層内に担持層を形成することができる。
また、図5には、実施例1および比較例2(ミストCVD法)における含浸時間ごとの基板表裏両面の外観写真を示す。図5から明らかなように、実施例1の方法を用いて含浸を1分間行った場合の着色具合は、比較例2の方法を用いて含浸を2分間行った場合の着色具合の同等以上であることがわかる。なお、比較例2では、含浸を1分間行った場合では、色があまりつかなかった。この結果から、本発明の金属源の担持方法によれば、従来のミストCVD法を用いた含浸法と比較しても、担持速度が格段に向上しているだけでなく、基板に対してより均一且つ良好に担持されていることが分かる。また、図5の基板裏面の外観写真から明らかなように、本発明の金属源の担持方法によれば、従来のミストCVD法を用いた場合と異なり、担持量と担持率が十分であるため、良好な担持層が形成されていることがわかる。
Evaluation 1. Comparison of Progress of Loading for Each Impregnation Time The progress of loading for each impregnation time in Examples and Comparative Examples was compared by observing the degree of coloring of the perovskite support (brown) on both front and back surfaces of the substrate. FIG. 4 shows appearance photographs of the front and back surfaces of the substrate for each impregnation time in Example 1 and Comparative Example 1 (normal dipping method). As is clear from FIG. 4, the case where impregnation was performed for 5 minutes using the method of Example 1 and the case where impregnation was performed for 60 minutes using the method of Comparative Example 1 showed the same coloring condition. I found out that From these results, according to the method for supporting the metal source of the present invention, compared with the usual impregnation method, the degree of coloring accompanying mere progress of deposition is not shown, and the metal source is supported in the pores of the porous layer. By doing so, it is possible to reach a coloring degree equal to or more than the darkness due to the deposition, and not only the loading speed is remarkably improved, but also it is found that the substrate is more uniformly and satisfactorily loaded. Therefore, according to the method of the present invention, it is possible to support the metal and form the supporting layer in the porous layer without depending on the deposition of the metal source.
Further, FIG. 5 shows appearance photographs of the front and back surfaces of the substrate for each impregnation time in Example 1 and Comparative Example 2 (mist CVD method). As is apparent from FIG. 5, the coloring condition when the impregnation is performed for 1 minute using the method of Example 1 is equal to or more than the coloring condition when the impregnation is performed for 2 minutes using the method of Comparative Example 2. I know there is. In addition, in Comparative Example 2, when the impregnation was carried out for 1 minute, the color was not so colored. From these results, according to the metal source supporting method of the present invention, not only the supporting speed is remarkably improved as compared with the conventional impregnation method using the mist CVD method, but also more excellent for the substrate. It can be seen that the particles are uniformly and satisfactorily supported. Further, as is apparent from the photograph of the appearance of the back surface of the substrate in FIG. 5, the metal source supporting method of the present invention has a sufficient supporting amount and supporting rate, unlike the case where the conventional mist CVD method is used. It can be seen that a good supporting layer is formed.

(実施例2および比較例3)
再現性を確認するために、実施例1および比較例1と同様にして、それぞれ担持処理を行った。その結果、実施例2および比較例3における担持速度および均一性等は、それぞれ実施例1および比較例1と同等であった。
(Example 2 and Comparative Example 3)
In order to confirm reproducibility, supporting treatment was performed in the same manner as in Example 1 and Comparative Example 1. As a result, the loading speed and uniformity in Example 2 and Comparative Example 3 were the same as those in Example 1 and Comparative Example 1, respectively.

評価2.開放電圧の測定
実施例1、2および比較例1、3にて得られた含浸処理後の基板につき、光変換特性を評価するために、開放電圧の測定を行った。光源としては、蛍光灯およびLEDを使用した。結果を表1示す。表1から明らかなように、本発明の金属源の担持方法によれば、通常の含浸法を用いた場合と比較して、非常に細かい平均孔径(100nm以下)を有する多孔質層に対しても均一且つ良好に金属源を担持させることができ、光変換特性に優れた積層構造体が得られることが分かる。
Evaluation 2. Measurement of open circuit voltage With respect to the substrates after the impregnation treatment obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 3, the open circuit voltage was measured in order to evaluate the light conversion characteristics. A fluorescent lamp and an LED were used as the light source. The results are shown in Table 1. As is clear from Table 1, according to the method for supporting a metal source of the present invention, a porous layer having a very fine average pore diameter (100 nm or less) is used as compared with the case of using a normal impregnation method. It can be seen that the metal source can be uniformly and satisfactorily supported, and a laminated structure having excellent light conversion characteristics can be obtained.

(実施例3)
金属源として、鉄の有機金属錯体を用いたこと以外は、実施例1と同様にして基板に金属源を担持させた。その結果、担持速度および均一性は実施例1の場合と同等であり、また、得られた担持体付きの基板は、実施例1で得られたものと同様に、光変換特性に優れていた。
(Example 3)
A metal source was supported on the substrate in the same manner as in Example 1 except that an organometallic complex of iron was used as the metal source. As a result, the carrying speed and the uniformity were equivalent to those in the case of Example 1, and the obtained substrate with the carrier was excellent in light conversion characteristics as in the case of Example 1. ..

(実施例4)
金属源として銅の有機金属錯体を用いたこと以外は、実施例1と同様にして基板に金属源を担持させた。その結果、担持速度および均一性は実施例1の場合と同等であり、また、得られた担持体付きの基板は、実施例1で得られたものと同様に、光変換特性に優れていた。
(Example 4)
A metal source was supported on the substrate in the same manner as in Example 1 except that an organometallic complex of copper was used as the metal source. As a result, the carrying speed and the uniformity were equivalent to those in the case of Example 1, and the obtained substrate with the carrier was excellent in light conversion characteristics as in the case of Example 1. ..

(実施例5)
1.含浸装置
図2を用いて、本実施例で用いた含浸装置21を説明する。含浸装置21は、含浸室である減圧容器12、含浸室12を減圧処理するための真空ポンプ13aおよび真空バルブ13b、含浸室12内に設置された基板14、原料溶液を収容するための溶液タンク15aおよび溶液タンクと含浸室12とを接続する溶液注入バルブ15b、未反応の溶液を回収するための溶液回収バルブ16、および含浸室12を大気開放するためのリークバルブ17を有する。
(Example 5)
1. Impregnation Device The impregnation device 21 used in this example will be described with reference to FIG. The impregnation device 21 includes a decompression chamber 12 as an impregnation chamber, a vacuum pump 13a and a vacuum valve 13b for decompressing the impregnation chamber 12, a substrate 14 installed in the impregnation chamber 12, and a solution tank for containing a raw material solution. 15a and a solution injection valve 15b for connecting the solution tank to the impregnation chamber 12, a solution recovery valve 16 for recovering an unreacted solution, and a leak valve 17 for opening the impregnation chamber 12 to the atmosphere.

2.含浸処理
含浸装置として、図2に示す含浸装置を用いたこと、および含浸を下記に示す手順で行ったこと以外は、実施例1と同様にして基板に金属源を担持させた。その結果、担持速度は実施例1の場合と同等であった。
2. Impregnation Treatment A metal source was supported on the substrate in the same manner as in Example 1 except that the impregnation apparatus shown in FIG. 2 was used as the impregnation apparatus and the impregnation was performed according to the procedure described below. As a result, the carrying speed was equivalent to that in Example 1.

(実施例5における含浸の手順)
原料溶液を溶液タンク15aに収容した。また、基板14を含浸室12に設置し、真空バルブ13bを開いて真空ポンプ13aを作動させて、含浸室12内の圧力が100Pa〜9000Paの範囲内となるまで減圧した後、真空バルブ13bを閉めた。その後、溶液注入バルブ15bを開き、含浸室12と溶液タンク15aとの圧力差によって原料溶液18を溶液タンク15aから含浸室12に注入し、基板14を原料溶液に含浸させた。
(Impregnation procedure in Example 5)
The raw material solution was stored in the solution tank 15a. Further, the substrate 14 is installed in the impregnation chamber 12, the vacuum valve 13b is opened and the vacuum pump 13a is operated to reduce the pressure in the impregnation chamber 12 to fall within the range of 100 Pa to 9000 Pa. I closed it. Then, the solution injection valve 15b was opened, and the raw material solution 18 was injected into the impregnation chamber 12 from the solution tank 15a by the pressure difference between the impregnation chamber 12 and the solution tank 15a, and the substrate 14 was impregnated with the raw material solution.

(実施例6)
図2に示す含浸装置を用いたこと、および含浸を下記に示す手順で行ったこと以外は、実施例1と同様にして基板に金属源を担持させた。その結果、均一性は実施例1の場合と同等であった。
(Example 6)
A metal source was supported on the substrate in the same manner as in Example 1 except that the impregnation apparatus shown in FIG. 2 was used and the impregnation was performed according to the procedure described below. As a result, the uniformity was equivalent to that in the case of Example 1.

(実施例6における含浸の手順)
原料溶液を溶液タンク15aに収容した。また、基板14を含浸室12に設置し、真空バルブ13bを開いて真空ポンプ13aを作動させて、含浸室12内の圧力が100Pa〜9000Paの範囲内となるまで減圧した後、真空バルブ13bを開いたまま、溶液注入バルブ15bを開いて、含浸室12と溶液タンク15aとの圧力差によって原料溶液18を溶液タンク15aから含浸室12に注入し、基板14を原料溶液に含浸させた。
(Impregnation procedure in Example 6)
The raw material solution was stored in the solution tank 15a. Further, the substrate 14 is installed in the impregnation chamber 12, the vacuum valve 13b is opened and the vacuum pump 13a is operated to reduce the pressure in the impregnation chamber 12 to fall within the range of 100 Pa to 9000 Pa. While kept open, the solution injection valve 15b was opened, and the raw material solution 18 was injected from the solution tank 15a into the impregnation chamber 12 due to the pressure difference between the impregnation chamber 12 and the solution tank 15a to impregnate the substrate 14 with the raw material solution.

本発明の金属源の担持方法は、基体形状等の制限なく、また、様々な材料に金属源を担持することができるので、種々の産業に利用することができる。特にペロブスカイト膜を好適に得ることができるので、光電変換素子等に有用であり、太陽電池や光センサー等の産業分野に利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The metal source supporting method of the present invention can be used in various industries because the metal source can be supported on various materials without limitation on the shape of the substrate. In particular, since a perovskite film can be preferably obtained, the perovskite film is useful for photoelectric conversion elements and the like, and can be used for 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
11 含浸装置
12 含浸室
13a 真空ポンプ
13b 真空バルブ
14 基体(基板)
15a 溶液タンク
15b 溶液注入バルブ
16 溶液回収バルブ
17 リークバルブ
18 原料溶液
21 含浸装置
1 Mist CVD Device 2 Carrier Gas Source 3 Flow Control Valve 4 Mist Generation Source 4a Raw Material Solution 4b Mist 5 Container 5a Water 6 Ultrasonic Transducer 7 Film Forming Chamber 8 Hot Plate 9 Supply Pipe 10 Substrate 11 Impregnation Device 12 Impregnation Chamber 13a Vacuum Pump 13b Vacuum valve 14 Base (substrate)
15a Solution tank 15b Solution injection valve 16 Solution recovery valve 17 Leak valve 18 Raw material solution 21 Impregnation device

Claims (15)

金属源を基体に接触させることにより前記基体に前記金属源を担持させる方法であって、前記接触を、減圧下で前記金属源と非プロトン性極性溶媒とを含む原料溶液に前記基体を含浸させることにより行うことを特徴とする方法。   A method of supporting the metal source on the substrate by bringing the metal source into contact with the substrate, wherein the contact is performed by impregnating the substrate with a raw material solution containing the metal source and an aprotic polar solvent under reduced pressure. A method characterized by being performed. 前記含浸を、前記原料溶液に前記基体を含浸させた後、減圧することにより行う請求項1記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the impregnation is performed by impregnating the substrate with the raw material solution and then reducing the pressure. 前記基体が、表面の一部または全部に多孔質層を含み、前記金属源が前記多孔質層の平均孔径よりも小さく、前記多孔質層の孔内に前記金属源を担持させる請求項1または2に記載の方法。   The said base | substrate contains a porous layer in a part or all of the surface, the said metal source is smaller than the average pore diameter of the said porous layer, and the said metal source is made to carry in the hole of the said porous layer. The method described in 2. 前記平均孔径が100nm以下である請求項3記載の方法。   The method according to claim 3, wherein the average pore size is 100 nm or less. 前記金属源が金属化合物である請求項1〜4のいずれかに記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the metal source is a metal compound. 前記金属源が金属ハロゲン化物である請求項1〜5のいずれかに記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the metal source is a metal halide. 前記金属源が、周期律表第8族〜第14族から選ばれる少なくとも1種の金属を含む請求項1〜6のいずれかに記載の方法。   7. The method according to claim 1, wherein the metal source contains at least one metal selected from Groups 8 to 14 of the periodic table. 前記非プロトン性極性溶媒が、ヘテロ原子含有有機溶媒を含む請求項1〜7のいずれかに記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the aprotic polar solvent comprises a heteroatom-containing organic solvent. 前記非プロトン性極性溶媒の沸点が160℃以下である請求項1〜8のいずれかに記載の方法。   The boiling point of the said aprotic polar solvent is 160 degrees C or less, The method in any one of Claims 1-8. 前記原料溶液が、ハロゲンを含む添加剤を含む請求項1〜9のいずれかに記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the raw material solution contains an additive containing halogen. 前記添加剤が、アミン化合物である請求項10記載の方法。   The method according to claim 10, wherein the additive is an amine compound. 前記基体が基板である請求項1〜11のいずれかに記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the base body is a substrate. 前記含浸を、100Pa〜90000Paの減圧下で行う請求項1〜12のいずれかに記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the impregnation is performed under a reduced pressure of 100 Pa to 90000 Pa. 基体に金属源を担持させる工程を含む電子装置または電子部品の製造方法であって、前記工程に、請求項1〜13のいずれかに記載の方法を用いることを特徴とする製造方法。   A method of manufacturing an electronic device or an electronic component, comprising the step of supporting a metal source on a substrate, wherein the method according to any one of claims 1 to 13 is used in the step. 光電変換層と電極とを少なくとも用いて光電変換素子を製造する方法であって、前記光電変換層を、請求項1〜13のいずれかに記載の方法を用いて、基体に金属源を担持させることにより形成して用いることを特徴とする製造方法。


A method for manufacturing a photoelectric conversion element using at least a photoelectric conversion layer and an electrode, wherein the photoelectric conversion layer is supported on a substrate by a metal source by using the method according to any one of claims 1 to 13. A manufacturing method characterized by being formed and used.


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