JP5267467B2 - Barrier film, method for producing barrier film, organic photoelectric conversion element having barrier film, and solar cell having the element - Google Patents

Barrier film, method for producing barrier film, organic photoelectric conversion element having barrier film, and solar cell having the element

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a barrier film which has high productivity and can attain extremely high gas barrier performance and high durability and to provide a method for producing the barrier film, an organic photoelectric conversion element obtained by using the barrier film, and a solar cell obtained by using the element. <P>SOLUTION: The method for producing the barrier film comprises the steps of: applying a coating liquid containing polysilazane to the surface of a base material to form a coating film; drying the coating film; irradiating the dried coating film with vacuum ultraviolet light; and modifying the irradiated coating film to form a barrier layer, and further comprises a step of treating the surface of the dried coating film between the step of drying the coating film and the completion of the step of irradiating the dried coating film with vacuum ultraviolet light. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、主に電子デバイス等のパッケージ、または有機EL素子や太陽電池、液晶等のプラスチック基板と言ったディスプレイ材料に用いられるバリアフィルム、バリアフィルムの製造方法、バリア性フィルムを用いた有機光電変換素子及び太陽電池に関する。   The present invention mainly relates to a barrier film used for a display material such as a package of an electronic device or a plastic substrate such as an organic EL element, a solar battery, and a liquid crystal, a method for producing the barrier film, and an organic photoelectric device using the barrier film. The present invention relates to a conversion element and a solar cell.

従来、プラスチック基板やフィルムの表面に酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素等の金属酸化物の薄膜を形成したバリアフィルムは、水蒸気や酸素等の各種ガスの遮断を必要とする物品の包装、食品や工業用品及び医薬品等の変質を防止するための包装用途に広く用いられている。   Conventionally, a barrier film in which a thin film of a metal oxide such as aluminum oxide, magnesium oxide, or silicon oxide is formed on the surface of a plastic substrate or film is used for packaging an article, food, or the like that needs to block various gases such as water vapor and oxygen. Widely used in packaging applications to prevent alteration of industrial products and pharmaceuticals.

また、包装用途以外にも液晶表示素子、太陽電池、有機エレクトロルミネッセンス(EL)基板等で使用されている。   In addition to packaging applications, it is used in liquid crystal display elements, solar cells, organic electroluminescence (EL) substrates, and the like.

このようなバリアフィルムを形成する方法として、TEOS(テトラエトキシシラン)に代表される有機珪素化合物を用いて減圧下の酸素プラズマで酸化しながら基板上に成膜する化学体積法(プラズマCVD)や半導体レーザーを用いて金属Siを蒸発させ酸素の存在下で基板上に堆積するスパッタ法が知られている。   As a method for forming such a barrier film, a chemical volume method (plasma CVD) in which a film is formed on a substrate while being oxidized with oxygen plasma under reduced pressure using an organic silicon compound typified by TEOS (tetraethoxysilane), A sputtering method is known in which metal Si is evaporated using a semiconductor laser and deposited on a substrate in the presence of oxygen.

これらの方法は正確な組成の薄膜を基板上に形成できるためSiOをはじめとする金属酸化物薄膜の形成に好ましく使われてきたが、減圧下での成膜となるため、減圧及び大気開放に時間を要する事、連続生産が難しい事、設備が大型化する事など著しく生産性が悪かった。 Since these methods can form a thin film with an accurate composition on a substrate, they have been preferably used for the formation of metal oxide thin films including SiO 2. It took a lot of time, the continuous production was difficult, the equipment was enlarged, and the productivity was remarkably bad.

かかる問題を解決するため、生産性の向上を目的に、珪素含有化合物を塗布し、その塗膜を改質する事で酸化シリコン薄膜を形成する方法、及び同じCVD法でも大気圧下でプラズマを発生し大気圧下で成膜する試みが行われており、バリアフィルムにおいても検討されている。   In order to solve such problems, for the purpose of improving productivity, a silicon-containing compound is applied, a method of forming a silicon oxide thin film by modifying the coating film, and the same CVD method generates plasma at atmospheric pressure. Attempts to generate films under atmospheric pressure have been made and are being studied for barrier films.

一般的に溶液プロセスで作製可能な酸化ケイ素膜としては、アルコキシド化合物を原料として、ゾル−ゲル法と呼ばれる方法で形成する技術が知られている。このゾル−ゲル法は一般的に高温に加熱する必要があり、さらに脱水縮合反応の過程で大きな体積収縮が起こり、膜中に多数の欠陥が生じる。   As a silicon oxide film that can be generally produced by a solution process, a technique of forming an alkoxide compound as a raw material by a method called a sol-gel method is known. This sol-gel method generally requires heating to a high temperature, and further, a large volume shrinkage occurs in the course of the dehydration condensation reaction, resulting in a large number of defects in the film.

これを防ぐために原料溶液に酸化物の形成に直接関与しない有機物などを混合する手法なども見いだされてはいるが、これらの有機物が膜中に残存する事によって膜全体のバリア性の低下が懸念されている。これらのことから、ゾル−ゲル法で作製する酸化膜をそのままフレキシブル電子デバイスの保護膜として用いるのは困難であった。   In order to prevent this, a method of mixing organic substances that do not directly participate in oxide formation into the raw material solution has been found, but there is a concern that these organic substances may remain in the film and thus the barrier property of the entire film may be lowered. Has been. For these reasons, it has been difficult to directly use an oxide film produced by a sol-gel method as a protective film of a flexible electronic device.

その他の方法としては原料にシラザン構造(Si−N)を基本構造とするシラザン化合物を用いて酸化ケイ素を作製することが提案されており、この場合の反応は脱水縮重合ではなく窒素から酸素への直接的な置換反応であるため、反応前後の質量収率が80%から100%以上と大きく、体積収縮による膜中欠陥が少ない緻密な膜が得られる事が知られている。   As another method, it has been proposed to produce silicon oxide using a silazane compound having a basic structure of silazane structure (Si-N) as a raw material. In this case, the reaction is not from dehydration condensation polymerization but from nitrogen to oxygen. Since this is a direct substitution reaction, it is known that a dense film having a large mass yield before and after the reaction of 80% to 100% or more and few defects in the film due to volume shrinkage can be obtained.

しかしながら、シラザン化合物の置換反応による酸化シリコン薄膜の作製には450℃以上の高温が必要であり、プラスチック等のフレキシブル基板に適応することは不可能であった。   However, the production of a silicon oxide thin film by substitution reaction of a silazane compound requires a high temperature of 450 ° C. or higher, and it was impossible to adapt to a flexible substrate such as plastic.

このような課題解決の手段として、下記公報においてポリシラザンの塗膜に紫外線照射を施すことにより、シリカ被膜の形成時における加熱温度を低下し、また加熱時間を短縮できることが記載されている(例えば、特許文献1参照。)。   As a means for solving such a problem, it is described in the following publication that the heating temperature at the time of forming the silica coating can be reduced and the heating time can be shortened by irradiating the coating of polysilazane with ultraviolet rays (for example, (See Patent Document 1).

更に、セラミックス化の温度を低下させ、プラスチックフィルムに適用した良好なガスバリアフィルムを得るために、触媒を使用する技術が開示されている(例えば、特許文献2参照。)。   Furthermore, in order to lower the temperature of ceramization and obtain a good gas barrier film applied to a plastic film, a technique using a catalyst is disclosed (for example, see Patent Document 2).

しかしながら、ポリシラザンを含む塗膜を基材表面に形成し、前記塗膜をセラミックス化処理して実質的にSiOからなるセラミックス膜を形成する方法において、前記セラミックス化に要する温度を低下させるために触媒を用いて、高圧水銀ランプなどの紫外線を照射する工程を含むことを特徴としているが、改質効率の向上は十分というレベルとは言えなかった。 However, in the method for forming a coating film containing polysilazane on the surface of the base material and forming a ceramic film substantially composed of SiO 2 by ceramicizing the coating film, in order to reduce the temperature required for the ceramic conversion Although it is characterized by including a step of irradiating ultraviolet rays such as a high-pressure mercury lamp using a catalyst, it cannot be said that improvement in reforming efficiency is sufficient.

上記、課題への対応として、シラザン化合物内の原子間結合力より大きい真空紫外光(以下、VUV、VUV光とも記載する)と呼ばれる100nm〜200nmの光エネルギーを用いて、原子の結合を光量子プロセスと呼ばれる光子のみによる作用により、直接切断しながら活性酸素やオゾンによる酸化反応を進行させることで、比較的低温で、酸化シリコン膜の形成を行う方法が提案されている。   As a response to the above-mentioned problems, the atomic quantum bond is formed by using light energy of 100 nm to 200 nm called vacuum ultraviolet light (hereinafter also referred to as VUV or VUV light) larger than the interatomic bonding force in the silazane compound. There has been proposed a method of forming a silicon oxide film at a relatively low temperature by causing an oxidation reaction with active oxygen or ozone to proceed while cutting directly by the action of only photons called.

ポリシラザン膜を湿式法で形成し、波長150nm〜200nmのVUV光を照射することでポリシラザン膜を酸化シリコン薄膜に改質し、バリア層を形成する技術が開示されている(例えば、特許文献3参照。)。   A technique is disclosed in which a polysilazane film is formed by a wet method, and the polysilazane film is modified into a silicon oxide thin film by irradiation with VUV light having a wavelength of 150 nm to 200 nm to form a barrier layer (see, for example, Patent Document 3). .)

しかしながら、真空紫外光はその反応性の高さゆえ、真空紫外光光源とポリシラザン膜の間に存在する物質、たとえば、光路途中に存在する空間中の酸素ガス、あるいはポリシラザン膜の表面に付着した有機物のゴミや、吸着した水や酸素分子、あるいは、ポリシラザン膜中、表面に残留した塗布溶媒なども真空紫外光を吸収するため、本来のシラザン化合物が吸収して酸化シリコン膜を形成するのに要するエネルギーを奪われてしまう。このように塗布乾燥後の表面の不純物の存在が、効率の良い改質を阻害していることには言及されておらず、その結果良好なガスバリア性を効率よく達成できていなかった。   However, because of the high reactivity of vacuum ultraviolet light, substances existing between the vacuum ultraviolet light source and the polysilazane film, for example, oxygen gas in the space existing in the optical path, or organic substances attached to the surface of the polysilazane film Dust, adsorbed water and oxygen molecules, or coating solvent remaining on the surface of the polysilazane film also absorbs vacuum ultraviolet light, so it is necessary for the original silazane compound to absorb and form a silicon oxide film. You will be deprived of energy. Thus, it is not mentioned that the presence of impurities on the surface after coating and drying hinders efficient modification, and as a result, good gas barrier properties cannot be efficiently achieved.

特開平5−105486号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-105486 特開平10−279362号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-279362 特表2009−503157号公報Special table 2009-503157

本発明の目的は、生産性が高く、極めて高いガスバリア性能と高い耐久性を達成できるバリアフィルム、バリアフィルムの製造方法、バリアフィルムを用いた有機光電変換素子と該素子を用いた太陽電池を提供することである。   An object of the present invention is to provide a barrier film capable of achieving high productivity and extremely high gas barrier performance and high durability, a method for producing the barrier film, an organic photoelectric conversion element using the barrier film, and a solar cell using the element. It is to be.

本発明の上記目的は、下記構成により達成された。   The above object of the present invention has been achieved by the following constitution.

1.基材の表面上にポリシラザンを含有する塗布液を塗布して塗膜を作製する工程、該塗膜を乾燥する工程の後、前記塗膜に真空紫外光を照射する工程を経て、前記塗膜を改質してバリア層を形成する工程を有するバリアフィルムの製造方法において、
前記塗膜を乾燥する工程の後であって、かつ該真空紫外光を照射する工程の前および該真空紫外光を照射する工程中の少なくとも一方において、表面処理を行う工程を有し、
前記表面処理を行う工程が、真空紫外光を吸収しないガスを主成分とする気体を塗膜に吹き付ける工程であることを特徴とするバリアフィルムの製造方法。
1. After the step of applying a coating liquid containing polysilazane on the surface of the substrate to prepare a coating film, the step of drying the coating film, and the step of irradiating the coating film with vacuum ultraviolet light, the coating film In the method for producing a barrier film having a step of forming a barrier layer by modifying
After the step of drying the coating film , and before the step of irradiating the vacuum ultraviolet light and at least one of the step of irradiating the vacuum ultraviolet light, the step of performing a surface treatment,
Step of performing the surface treatment, a manufacturing method of the barrier film, wherein step der Rukoto blowing gas mainly containing gas which does not absorb vacuum ultraviolet light to the coating film.

2.前記気体中の前記真空紫外光を吸収しないガスの含有量が95体積%以上であることを特徴とする前記1に記載のバリアフィルムの製造方法。 2. 2. The method for producing a barrier film according to 1 above, wherein the content of the gas that does not absorb the vacuum ultraviolet light in the gas is 95% by volume or more.

3.前記気体中の前記真空紫外光を吸収しないガスの含有量が99体積%以上であることを特徴とする前記2に記載のバリアフィルムの製造方法。 3. 3. The method for producing a barrier film as described in 2 above, wherein the content of the gas that does not absorb the vacuum ultraviolet light in the gas is 99% by volume or more.

4.前記気体中の前記真空紫外光を吸収しないガスの含有量が100体積%であることを特徴とする前記3に記載のバリアフィルムの製造方法。 4). 4. The method for producing a barrier film as described in 3 above, wherein the content of the gas that does not absorb the vacuum ultraviolet light in the gas is 100% by volume.

5.前記真空紫外光を吸収しないガスは窒素であることを特徴とする前記1〜4のいずれか1項に記載のバリアフィルムの製造方法。 5. 5. The method for producing a barrier film according to any one of 1 to 4, wherein the gas that does not absorb vacuum ultraviolet light is nitrogen.

.前記真空紫外光がキセノンエキシマランプによる照射光であることを特徴とする前記1〜のいずれか1項に記載のバリアフィルムの製造方法。 6 . 6. The method for producing a barrier film according to any one of 1 to 5 , wherein the vacuum ultraviolet light is irradiation light from a xenon excimer lamp.

.前記1〜のいずれか1項に記載のバリアフィルムの製造方法により製造されたことを特徴とするバリアフィルム。 7 . A barrier film produced by the method for producing a barrier film according to any one of 1 to 6 above.

.前記に記載のバリアフィルムを有することを特徴とする有機光電変換素子。 8 . 8. An organic photoelectric conversion element comprising the barrier film described in 7 above.

.前記に記載の有機光電変換素子を有することを特徴とする太陽電池。 9 . 9. A solar cell comprising the organic photoelectric conversion element as described in 8 above.

本発明により、生産性が高く、極めて高いガスバリア性能と高い耐久性を達成できるバリアフィルム、バリアフィルムの製造方法、バリアフィルムを用いた有機光電変換素子と該素子を用いた太陽電池を提供することができた。   According to the present invention, there are provided a barrier film capable of achieving high productivity and extremely high gas barrier performance and high durability, a method for producing the barrier film, an organic photoelectric conversion element using the barrier film, and a solar cell using the element. I was able to.

本発明のバリアフィルムの製造方法は、請求項1〜8のいずれか1項に記載される構成より、生産性が高く、且つ、極めて高いガスバリア性能と高い耐久性を達成できるガスバリア膜を有するバリアフィルムの製造方法を提供することができた。   The barrier film manufacturing method of the present invention has a gas barrier film that has higher productivity and can achieve extremely high gas barrier performance and high durability than the structure described in any one of claims 1 to 8. A film manufacturing method could be provided.

また、併せて、本発明のバリアフィルムの製造方法を用いて作製したバリアフィルム、該フィルムを有する有機光電変換素子と該素子を用いた太陽電池を提供することができた。   Moreover, the barrier film produced using the manufacturing method of the barrier film of this invention, the organic photoelectric conversion element which has this film, and the solar cell using this element were able to be provided.

以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態について詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention, its components, and embodiments for carrying out the present invention will be described in detail.

《バリアフィルムの製造方法及びバリア性フィルム》
本発明のバリアフィルムの製造方法及び該製造方法により製造された本発明のバリアフィルムについて説明する。
<< Barrier film manufacturing method and barrier film >>
The manufacturing method of the barrier film of this invention and the barrier film of this invention manufactured by this manufacturing method are demonstrated.

本発明のバリアフィルムの製造方法は、基材の表面上にポリシラザンを含有する塗布液を塗布して塗膜を作製する工程、該塗膜を乾燥する工程の後、前記塗膜に真空紫外光を照射する工程を経て、前記塗膜を改質してバリア層を形成する工程を有するバリアフィルムの製造方法において、前記塗膜を乾燥する工程と、該真空紫外光を照射する工程の間に、表面処理を行う工程を有することにより、生産性が高く、且つ、極めて高いガスバリア性能を有するバリアフィルムの製造方法を提供するものである。   The method for producing a barrier film of the present invention comprises a step of applying a coating liquid containing polysilazane on the surface of a substrate to prepare a coating film, a step of drying the coating film, and then applying vacuum ultraviolet light to the coating film. In the method for producing a barrier film having the step of forming the barrier layer by modifying the coating film through the step of irradiating the film, between the step of drying the coating film and the step of irradiating the vacuum ultraviolet light By providing the step of performing the surface treatment, a method for producing a barrier film having high productivity and extremely high gas barrier performance is provided.

本発明のバリアフィルムの製造方法の一態様としては、基材として、樹脂フィルム基板、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)を用い、PET上の少なくとも片面に、一層以上のポリシラザンを含有する塗膜(ポリシラザン層、ポリシラザン含有層ともいう)を形成し、改質処理を施すことによりガスバリア性(バリア性能ともいう)を発現したバリア層を有しており、該バリア層が、ポリシラザン含有層を塗布した後、乾燥工程と真空紫外線(VUV)で塗膜が改質処理されるまでの間のいずれかのタイミングで、表面処理が行われる。   As one aspect of the method for producing a barrier film of the present invention, a resin film substrate such as polyethylene terephthalate (PET) is used as a base material, and a coating film containing one or more polysilazanes on at least one side of the PET (polysilazane) A barrier layer that expresses a gas barrier property (also referred to as barrier performance) by applying a modification treatment, and the barrier layer is coated with the polysilazane-containing layer. The surface treatment is performed at any timing between the drying step and the coating film is modified by vacuum ultraviolet (VUV).

尚、表面処理を行う工程は、乾燥の直後または真空紫外線(VUV)で塗膜が改質処理されると同時に行われることが更に好ましい態様である。   In addition, it is a more preferable aspect that the step of performing the surface treatment is performed immediately after drying or simultaneously with the coating film being reformed by vacuum ultraviolet (VUV).

尚、該バリア層は単層(1塗布で形成可能な層)でも複数の同様な層を積層してもよく、複数の層で、更にガスバリア性を向上させることも可能である。本明細書内では特に積層構成は例示しないが、本発明の効果を用いて、更に高いガスバリア性を実現するには積層構成も好ましく用いることができる。   The barrier layer may be a single layer (a layer that can be formed by one coating) or a plurality of similar layers, and the plurality of layers can further improve the gas barrier property. In the present specification, the laminated structure is not particularly illustrated, but the laminated structure can also be preferably used in order to achieve higher gas barrier properties by using the effects of the present invention.

《表面処理を行う工程》
本発明のバリアフィルムの製造方法に係る表面処理を行う工程について説明する。
<< Step of surface treatment >>
The step of performing the surface treatment according to the method for producing a barrier film of the present invention will be described.

本発明に係る表面処理は、ポリシラザンを含有する塗膜(ポリシラザン含有層)の表面または塗膜中に存在する、残留溶媒、原料や塗布溶媒、更には、塗布液の調製や塗布、乾燥工程で混入する塵埃や不純物、異物、加熱、乾燥時に反応を促進するための触媒等の添加剤、バリア層の表面に吸着した酸素分子、水分子等、塗膜の改質処理時に用いる真空紫外線(VUV)を吸収可能な、ポリシラザン化合物以外の物質を低減、除去することを目的としている。   The surface treatment according to the present invention is a residual solvent, a raw material or a coating solvent existing in the surface of the coating film containing polysilazane (polysilazane-containing layer) or in the coating film, and further in the preparation, coating and drying steps of the coating liquid. Vacuum ultraviolet rays (VUV) used during coating modification, such as dust and impurities mixed in, foreign matter, additives such as catalysts for promoting reaction during heating and drying, oxygen molecules adsorbed on the surface of the barrier layer, water molecules, etc. The purpose is to reduce and remove substances other than polysilazane compounds.

本発明に係る表面処理の具体的な手段としては、例えば、低圧水銀ランプなどの真空紫外線(VUV)よりも波長が長く酸素の吸収のある紫外光を用いて、空気中の酸素を活性化して有機物を酸化除去する、いわゆるUVオゾン処理、あるいは乾燥工程とは別に、赤外線などを照射することによって、残留した塗布溶媒や吸着した水分子を気化除去する方法または真空紫外線(VUV)に対する吸収のない気体へ暴露することで、表面に吸着した不要な分子を置換除去する方法、さらにはコロナ放電やプラズマ放電などによる表面処理があげられる。   As a specific means of surface treatment according to the present invention, for example, oxygen in the air is activated by using ultraviolet light having a longer wavelength and absorbing oxygen than vacuum ultraviolet light (VUV) such as a low-pressure mercury lamp. Aside from the so-called UV ozone treatment that removes organic matter by oxidation, or a drying process, the remaining coating solvent and adsorbed water molecules are vaporized and removed by irradiating infrared rays or the like, or there is no absorption to vacuum ultraviolet rays (VUV). By exposing to gas, unnecessary molecules adsorbed on the surface can be replaced and removed, and surface treatment by corona discharge or plasma discharge can be used.

中でも、装置コスト、ランニングコストと効率の観点から、UVオゾン処理、赤外線処理、真空紫外光を吸収しないガスを主成分とする気体への暴露が好ましい。   Among these, from the viewpoint of apparatus cost, running cost, and efficiency, UV ozone treatment, infrared treatment, and exposure to a gas mainly containing a gas that does not absorb vacuum ultraviolet light are preferable.

当然、真空紫外線(VUV)でも上記のような表面処理効果は得られるが、装置コストが高価である点、また照射の際の酸素濃度の制御や照射距離の安定な維持などが必要なため、表面処理においては、このような管理の必要が少なく、更に真空紫外線(VUV)を照射して改質する工程(改質工程ともいう)と同時に実施することもできる前述の方法を用いることが好ましい。   Of course, the above-mentioned surface treatment effect can be obtained even with vacuum ultraviolet (VUV), but the cost of the apparatus is expensive, and it is necessary to control the oxygen concentration at the time of irradiation and to maintain the irradiation distance stably. In the surface treatment, it is preferable to use the above-described method that requires little such management and that can be carried out simultaneously with the step of reforming by irradiation with vacuum ultraviolet rays (VUV) (also called the reforming step). .

また、UVオゾン処理の場合、活性酸素の発生効率の向上と処理表面への活性酸素の到達を向上させる観点から、照射時の酸素濃度は通常の空気中の酸素濃度である21体積%以下、1体積%以上での照射が好ましい。   In the case of UV ozone treatment, from the viewpoint of improving the generation efficiency of active oxygen and improving the arrival of active oxygen to the treatment surface, the oxygen concentration during irradiation is 21% by volume or less, which is the oxygen concentration in ordinary air, Irradiation at 1% by volume or more is preferred.

また、照射の距離は、基材の表面に熱ダメージを与えるのを防止し、且つ、適切な光強度を保つ観点から、5mm〜200mmの範囲が好ましい。   The irradiation distance is preferably in the range of 5 mm to 200 mm from the viewpoint of preventing thermal damage to the surface of the base material and maintaining appropriate light intensity.

赤外加熱の場合は、適切な表面処理を行い、且つ、基材に熱的なダメージを与えない観点から、ポリシラザン塗布膜表面が70℃以上150℃以下に昇温可能であることが好ましい。   In the case of infrared heating, it is preferable that the surface of the polysilazane coating film can be heated to 70 ° C. or higher and 150 ° C. or lower from the viewpoint of performing an appropriate surface treatment and not causing thermal damage to the substrate.

表面に吸着した不要な分子を置換除去する方法として、好ましく用いられる態様は、塗布、乾燥後のポリシラザンの塗膜を、空気中の酸素濃度よりも低くなるように乾燥窒素で置換された環境に暴露する方法である。   As a method for replacing and removing unnecessary molecules adsorbed on the surface, a preferred embodiment is that the coated and dried polysilazane coating is in an environment where it is replaced with dry nitrogen so as to be lower than the oxygen concentration in the air. How to expose.

この際の空気の窒素ガス置換率は、窒素ガス濃度換算で95体積%以上、より好ましくは99体積%以上が好ましく、更に好ましくは、このように窒素ガス濃度比率を高め、酸素や水蒸気の濃度を下げた雰囲気下で更に、塗布、乾燥後のポリシラザンの塗膜表面に直接乾燥窒素ガスを吹き付ける方法である。   In this case, the nitrogen gas substitution rate of air is 95% by volume or more, more preferably 99% by volume or more, more preferably 99% by volume or more in terms of nitrogen gas concentration. Further, under a reduced atmosphere, dry nitrogen gas is sprayed directly onto the surface of the polysilazane coating film after coating and drying.

こうすることで、ポリシラザン塗膜表面に付着、吸着した真空紫外線(VUV)吸収成分を強制的に除去することができる。   By doing so, the vacuum ultraviolet (VUV) absorbing component adhering to and adsorbing to the surface of the polysilazane coating film can be forcibly removed.

本発明に係る表面処理の効果を達成可能な手段であれば、上記の表面処理の手段は、単独も、併用して適用することができる。   As long as the effect of the surface treatment according to the present invention can be achieved, the above-mentioned surface treatment means can be applied alone or in combination.

コロナ放電処理は、通常用いられている処理条件、例えば、電極先端と被処理基布間の距離0.2mm〜5mmの条件で、その処理量としては、1m当たり10W・分以上、好ましくは10W・分〜200W・分の範囲が好ましく、更に好ましくは、20W・分〜180W・分の範囲である。 The corona discharge treatment is a treatment condition that is usually used, for example, a distance of 0.2 mm to 5 mm between the electrode tip and the base fabric to be treated, and the treatment amount is 10 W · min or more per 1 m 2 , preferably A range of 10 W · min to 200 W · min is preferable, and a range of 20 W · min to 180 W · min is more preferable.

プラズマ処理工程は、アルゴン、ヘリウム、クリプトン、ネオン、キセノン、水素、窒素、酸素、オゾン、一酸化炭素、二酸化炭素、二酸化硫黄等の単体ガスまたはこれらの混合ガス、例えば、酸素濃度5容量%〜15容量%を含有する酸素と窒素の混合ガスを、対向電極間に電圧を印加してプラズマ放電を発生させることによって、実施できる。   The plasma treatment step is performed by using a single gas such as argon, helium, krypton, neon, xenon, hydrogen, nitrogen, oxygen, ozone, carbon monoxide, carbon dioxide, sulfur dioxide, or a mixed gas thereof, for example, an oxygen concentration of 5% by volume to A mixed gas of oxygen and nitrogen containing 15% by volume can be implemented by applying a voltage between the counter electrodes to generate plasma discharge.

プラズマ処理条件としては、例えば、処理する基材が通過する電極間の距離は、基材の厚み、印加電圧の大きさ、混合ガスの流量等に応じて適宜決定されるが、通常0.1mm〜20mmの範囲が好ましく、更に好ましくは0.2mm〜10mmの範囲であり、上記電極間に印加する電圧は印加した際の電界強度が1kV/cm〜40kV/cmとなるように印加するのが好ましく、その際の交流電源の周波数は、1kHz〜100kHzの範囲が好ましく、更に好ましくは、1kHz〜100kHzの範囲である。   As the plasma treatment conditions, for example, the distance between the electrodes through which the substrate to be treated passes is appropriately determined according to the thickness of the substrate, the magnitude of the applied voltage, the flow rate of the mixed gas, etc. The range of ˜20 mm is preferable, and the range of 0.2 mm to 10 mm is more preferable. The voltage applied between the electrodes is applied so that the electric field strength when applied is 1 kV / cm to 40 kV / cm. Preferably, the frequency of the AC power source at that time is preferably in the range of 1 kHz to 100 kHz, and more preferably in the range of 1 kHz to 100 kHz.

本発明に係るコロナ放電処理やプラズマ処理は、上記の処理条件で実施されることにより、ポリシラザン層(ポリシラザン膜)の表面の清掃に有効であり、且つ、ポリシラザン膜の表面への放電ダメージを防止して、ポリシラザン層の放電ダメージを防止し、平滑性の高いバリア層を作製することができる。   The corona discharge treatment and the plasma treatment according to the present invention are effective for cleaning the surface of the polysilazane layer (polysilazane film) by being carried out under the above treatment conditions, and prevent discharge damage to the surface of the polysilazane film. Thus, discharge damage of the polysilazane layer can be prevented, and a barrier layer with high smoothness can be produced.

表面平滑性の良好なバリア層を有するバリアフィルムを有する有機光電変換素子、該素子を有する太陽電池等は、エネルギー変換効率に優れ、且つ、強制劣化条件経時後においても良好なエネルギー変換効率を示す。   An organic photoelectric conversion element having a barrier film having a barrier layer with good surface smoothness, a solar cell having the element, etc. are excellent in energy conversion efficiency and exhibit good energy conversion efficiency even after aging under forced deterioration conditions. .

尚、バリア層の表面平滑性は、JIS B 0601で規定される表面粗さで、最大断面高さRt(p)が、30nm以下であることが好ましい。   The surface smoothness of the barrier layer is preferably the surface roughness specified by JIS B 0601, and the maximum cross-sectional height Rt (p) is preferably 30 nm or less.

詳細には、表面粗さは、AFM(原子間力顕微鏡)で、極小の先端半径の触針を持つ検出器で連続測定した凹凸の断面曲線から算出され、極小の先端半径の触針により測定方向が数十μmの区間内を多数回測定し、微細な凹凸の振幅に関する粗さである。   Specifically, the surface roughness is calculated from the cross-sectional curve of the unevenness measured continuously with a detector having a stylus with a minimum tip radius using an AFM (Atomic Force Microscope), and measured with a stylus with a minimum tip radius. This is the roughness related to the amplitude of fine irregularities, measured many times in a section whose direction is several tens of μm.

(真空紫外線(VUV)を用いたポリシラザンを含有する塗膜の改質処理)
本発明に係るバリア層は、ポリシラザンを含有する溶液を基材上に塗布した後、ポリシラザンを含む塗膜に真空紫外線(VUV)を照射する方法で改質処理される。
(Modification treatment of coating film containing polysilazane using vacuum ultraviolet ray (VUV))
The barrier layer according to the present invention is modified by a method of irradiating a coating film containing polysilazane with vacuum ultraviolet rays (VUV) after coating a solution containing polysilazane on a substrate.

本発明に係るバリア層は、ポリシラザン含有溶液を基材上に塗布、乾燥した後、ポリシラザンを含む塗膜に上記の様な表面処理工程を経て、または同時に真空紫外線を照射する方法で改質膜、即ち、バリア層が形成される。   The barrier layer according to the present invention is a modified film formed by applying a polysilazane-containing solution onto a substrate and drying, and then subjecting the coating film containing polysilazane to the above-described surface treatment step or simultaneously irradiating with vacuum ultraviolet rays. That is, a barrier layer is formed.

この真空紫外線(VUV光)照射により、ポリシラザンの分子結合を切断し、また膜内若しくは雰囲気内に微量に存在する酸素でも効率的にオゾン若しくは活性酸素に変換する事が可能であり、塗膜のセラミックス化(シリカ改質)が促進され、また得られるセラミックス膜が一層緻密になる。VUV光照射は、塗膜形成後であればいずれの時点で実施しても有効である。   By this vacuum ultraviolet ray (VUV light) irradiation, the molecular bond of polysilazane can be broken, and even a small amount of oxygen in the film or atmosphere can be efficiently converted into ozone or active oxygen. Ceramicization (silica modification) is promoted, and the resulting ceramic film becomes denser. VUV light irradiation is effective at any time point after the coating film is formed.

本発明に係る真空紫外線とは、具体的には100nm〜200nmの真空紫外線(VUV光)が好ましく用いられる。   Specifically, vacuum ultraviolet rays (VUV light) of 100 nm to 200 nm are preferably used as the vacuum ultraviolet rays according to the present invention.

真空紫外線の照射は、照射される塗膜を担持している基材がダメージを受けない範囲で照射強度及び/又は照射時間を設定する。基材としてプラスチックフィルムを用いた場合を例にとると、基材表面の強度が10mW/cm〜300mW/cmになるように基材−ランプ間距離を設定し、0.1秒〜10分間、好ましくは0.5秒〜3分の照射を行うことが好ましい。 In the irradiation with vacuum ultraviolet rays, the irradiation intensity and / or the irradiation time are set within a range in which the substrate carrying the irradiated coating film is not damaged. Taking the case of using a plastic film as a base material as an example, the base material so that the intensity of the base material surface is 10mW / cm 2 ~300mW / cm 2 - sets the ramp distance, 0.1 second to 10 It is preferable to perform irradiation for a minute, preferably 0.5 seconds to 3 minutes.

真空紫外線照射装置は、市販のランプ(例えば、ウシオ電機製)を使用することが可能である。   As the vacuum ultraviolet irradiation apparatus, a commercially available lamp (for example, manufactured by USHIO INC.) Can be used.

真空紫外線(VUV)照射はバッチ処理にも連続処理にも適合可能であり、被塗布基材の形状によって適宜選定することができる。   Vacuum ultraviolet (VUV) irradiation can be applied to both batch processing and continuous processing, and can be appropriately selected depending on the shape of the substrate to be coated.

例えば、バッチ処理の場合には、ポリシラザン塗膜を表面に有する基材(例、シリコンウェハー)を、真空紫外線発生源を具備した真空紫外線焼成炉で処理することができる。真空紫外線焼成炉自体は一般に知られており、例えば、ウシオ電機(株)製を使用することができる。また、ポリシラザン塗膜を表面に有する基材が長尺フィルム状である場合には、これを搬送させながら上記のような真空紫外線発生源を具備した乾燥ゾーンで連続的に真空紫外線を照射することによりセラミックス化することができる。   For example, in the case of batch processing, a substrate (eg, silicon wafer) having a polysilazane coating film on the surface can be processed in a vacuum ultraviolet ray baking furnace equipped with a vacuum ultraviolet ray source. The vacuum ultraviolet baking furnace itself is generally known, and for example, Ushio Electric Co., Ltd. can be used. In addition, when the base material having a polysilazane coating film on the surface is in the form of a long film, vacuum ultraviolet rays are continuously irradiated in the drying zone equipped with the vacuum ultraviolet ray generation source as described above while being conveyed. Can be made into ceramics.

該真空紫外光はほとんどの物質の原子間結合力より大きいため、原子の結合を光量子プロセスと呼ばれる光子のみによる作用により、直接切断することが可能であるため好ましく用いる事ができる。この作用を用いる事により、加水分解を必要とせず低温でかつ効率的に改質処理が可能となる。   Since the vacuum ultraviolet light is larger than the interatomic bonding force of most substances, it can be preferably used because the bonding of atoms can be cut directly by the action of only photons called photon processes. By using this action, the reforming process can be efficiently performed at a low temperature without requiring hydrolysis.

これに必要な真空紫外光源としては、希ガスエキシマランプが好ましく用いられる。   As a vacuum ultraviolet light source required for this, a rare gas excimer lamp is preferably used.

1.エキシマ発光とは、Xe、Kr、Ar、Neなどの希ガスの原子は化学的に結合して分子を作らないため、不活性ガスと呼ばれる。しかし、放電などによりエネルギーを得た希ガスの原子(励起原子)は他の原子と結合して分子を作ることが出来る。希ガスがキセノンの場合には、
e+Xe→Xe
Xe+2Xe→Xe +Xe
Xe →Xe+Xe+hν(172nm)
となり、励起されたエキシマ分子であるXe が基底状態に遷移するときに172nmのエキシマ光を発光する。エキシマランプの特徴としては、放射が一つの波長に集中し、必要な光以外がほとんど放射されないので効率が高いことが挙げられる。
1. Excimer light emission is called an inert gas because atoms of rare gases such as Xe, Kr, Ar, and Ne do not form a molecule by chemically bonding. However, noble gas atoms (excited atoms) that have gained energy by discharge or the like can be combined with other atoms to form molecules. When the rare gas is xenon,
e + Xe → Xe *
Xe * + 2Xe → Xe 2 * + Xe
Xe 2 * → Xe + Xe + hν (172 nm)
Thus, when the excited excimer molecule Xe 2 * transitions to the ground state, excimer light of 172 nm is emitted. A feature of the excimer lamp is that the radiation is concentrated on one wavelength, and since only the necessary light is not emitted, the efficiency is high.

また、余分な光が放射されないので、対象物の温度を低く保つことが出来る。   Moreover, since extra light is not radiated | emitted, the temperature of a target object can be kept low.

さらには始動・再始動に時間を要さないので、瞬時の点灯点滅が可能である。   Furthermore, since no time is required for starting and restarting, instantaneous lighting and blinking are possible.

エキシマ発光を得るには誘電体バリア放電を用いる方法が知られている。誘電体バリア放電とは両電極間に誘電体(エキシマランプの場合は透明石英)を介してガス空間を配し、電極に数10kHzの高周波高電圧を印加することによりガス空間に生じる、雷に似た非常に細いmicro dischargeと呼ばれる放電で、micro dischargeのストリーマが管壁(誘電体)に達すると誘電体表面に電荷が溜まるため、micro dischargeは消滅する。   In order to obtain excimer light emission, a method using dielectric barrier discharge is known. Dielectric barrier discharge refers to lightning generated in a gas space by arranging a gas space between both electrodes via a dielectric (transparent quartz in the case of an excimer lamp) and applying a high frequency high voltage of several tens of kHz to the electrode. When the micro discharge streamer reaches the tube wall (dielectric) in a similar very thin discharge called micro discharge, the electric charge accumulates on the dielectric surface, and the micro discharge disappears.

このmicro dischargeが管壁全体に広がり、生成・消滅を繰り返している放電である。このため肉眼でも分る光のチラツキを生じる。また、非常に温度の高いストリーマが局所的に直接管壁に達するため、管壁の劣化を早める可能性もある。   This micro discharge spreads over the entire tube wall, and is a discharge that is repeatedly generated and extinguished. For this reason, flickering of light that can be seen with the naked eye occurs. Moreover, since a very high temperature streamer reaches a pipe wall directly locally, there is a possibility that deterioration of the pipe wall may be accelerated.

効率よくエキシマ発光を得る方法としては、誘電体バリア放電以外に無電極電界放電でも可能である。   As a method for efficiently obtaining excimer light emission, electrodeless field discharge can be used in addition to dielectric barrier discharge.

容量性結合による無電極電界放電で、別名RF放電とも呼ばれる。ランプと電極およびその配置は基本的には誘電体バリア放電と同じで良いが、両極間に印加される高周波は数MHzで点灯される。無電極電界放電はこのように空間的にまた時間的に一様な放電が得られるため、チラツキが無い長寿命のランプが得られる。   Electrodeless electric field discharge by capacitive coupling, also called RF discharge. The lamp and electrodes and their arrangement may be basically the same as for dielectric barrier discharge, but the high frequency applied between the two electrodes is lit at several MHz. Since the electrodeless field discharge can provide a spatially and temporally uniform discharge in this way, a long-life lamp without flickering can be obtained.

誘電体バリア放電の場合はmicro dischargeが電極間のみで生じるため、放電空間全体で放電を行わせるには外側の電極は外表面全体を覆い、かつ外部に光を取り出すために光を透過するものでなければならない。   In the case of dielectric barrier discharge, micro discharge occurs only between the electrodes, so the outer electrode covers the entire outer surface and allows light to pass through in order to extract light to the outside in order to discharge in the entire discharge space. Must.

このため細い金属線を網状にした電極が用いられる。この電極は光を遮らないように出来るだけ細い線が用いられるため、酸素雰囲気中では真空紫外光により発生するオゾンなどにより損傷しやすい。   For this reason, an electrode in which a fine metal wire is formed in a net shape is used. Since this electrode uses as thin a line as possible so as not to block light, it is easily damaged by ozone generated by vacuum ultraviolet light in an oxygen atmosphere.

これを防ぐためにはランプの周囲、すなわち照射装置内を窒素などの不活性ガスの雰囲気にし、合成石英の窓を設けて照射光を取り出す必要が生じる。合成石英の窓は高価な消耗品であるばかりでなく、光の損失も生じる。   In order to prevent this, it is necessary to provide an atmosphere of an inert gas such as nitrogen around the lamp, that is, the inside of the irradiation apparatus, and provide a synthetic quartz window to extract the irradiation light. Synthetic quartz windows are not only expensive consumables, but also cause light loss.

二重円筒型ランプは外径が25mm程度であるため、ランプ軸の直下とランプ側面では照射面までの距離の差が無視できず、照度に大きな差を生じる。したがって仮にランプを密着して並べても、一様な照度分布が得られない。合成石英の窓を設けた照射装置にすれば酸素雰囲気中の距離を一様に出来、一様な照度分布が得られる。   Since the double cylindrical lamp has an outer diameter of about 25 mm, the difference in distance to the irradiation surface cannot be ignored between the position directly below the lamp axis and the side surface of the lamp, resulting in a large difference in illuminance. Therefore, even if the lamps are arranged in close contact, a uniform illuminance distribution cannot be obtained. If the irradiation device is provided with a synthetic quartz window, the distance in the oxygen atmosphere can be made uniform, and a uniform illuminance distribution can be obtained.

無電極電界放電を用いた場合には外部電極を網状にする必要は無い。ランプ外面の一部に外部電極を設けるだけでグロー放電は放電空間全体に広がる。外部電極には通常アルミのブロックで作られた光の反射板を兼ねた電極がランプ背面に使用される。しかし、ランプの外径は誘電体バリア放電の場合と同様に大きいため一様な照度分布にするためには合成石英が必要となる。   When electrodeless field discharge is used, it is not necessary to make the external electrodes mesh. The glow discharge spreads over the entire discharge space simply by providing an external electrode on a part of the outer surface of the lamp. As the external electrode, an electrode that also serves as a light reflector made of an aluminum block is usually used on the back of the lamp. However, since the outer diameter of the lamp is as large as in the case of the dielectric barrier discharge, synthetic quartz is required to obtain a uniform illuminance distribution.

細管エキシマランプの最大の特徴は構造がシンプルなことである。石英管の両端を閉じ、内部にエキシマ発光を行うためのガスを封入しているだけである。   The biggest feature of the capillary excimer lamp is its simple structure. The quartz tube is closed at both ends, and only gas for excimer light emission is sealed inside.

細管ランプの管の外径は6nm〜12mm程度で、あまり太いと始動に高い電圧が必要になる。   The outer diameter of the tube of the thin tube lamp is about 6 nm to 12 mm, and if it is too thick, a high voltage is required for starting.

放電の形態は誘電体バリア放電でも無電極電界放電のいずれでも使用できる。電極の形状はランプに接する面が平面であっても良いが、ランプの曲面に合わせた形状にすればランプをしっかり固定出来るとともに、電極がランプに密着することにより放電がより安定する。また、アルミで曲面を鏡面にすれば光の反射板にもなる。   As for the form of discharge, either dielectric barrier discharge or electrodeless field discharge can be used. The electrode may have a flat surface in contact with the lamp, but if the shape is matched to the curved surface of the lamp, the lamp can be firmly fixed, and the discharge is more stable when the electrode is in close contact with the lamp. Also, if the curved surface is made into a mirror surface with aluminum, it also becomes a light reflector.

Xeエキシマランプは波長の短い172nmの紫外線を単一波長で放射することから発光効率に優れている。この光は、酸素の吸収係数が大きいため、微量な酸素でラディカルな酸素原子種やオゾンを高濃度で発生することができる。   The Xe excimer lamp is excellent in luminous efficiency because it emits ultraviolet light having a short wavelength of 172 nm at a single wavelength. Since this light has a large oxygen absorption coefficient, radical oxygen atomic species and ozone can be generated at a high concentration with a small amount of oxygen.

また、有機物の結合を解離させる波長の短い172nmの光のエネルギーは能力が高いことが知られている。   In addition, it is known that the energy of light having a short wavelength of 172 nm for dissociating the bonds of organic substances has high ability.

この活性酸素やオゾンと紫外線放射が持つ高いエネルギーによって、短時間でポリシラザン層の改質を実現できる。   Due to the high energy of the active oxygen, ozone and ultraviolet radiation, the polysilazane layer can be modified in a short time.

したがって、波長185nm、254nmの発する低圧水銀ランプやプラズマ洗浄と比べて高スループットに伴うプロセス時間の短縮や設備面積の縮小、熱によるダメージを受けやすい有機材料やプラスチック基板などへの照射を可能としている。   Therefore, compared with low-pressure mercury lamps with wavelengths of 185 nm and 254 nm and plasma cleaning, it is possible to shorten the process time associated with high throughput, reduce the equipment area, and irradiate organic materials and plastic substrates that are easily damaged by heat. .

エキシマランプは光の発生効率が高いため低い電力の投入で点灯させることが可能である。また、光による温度上昇の要因となる波長の長い光は発せず、紫外線領域で単一波長でエネルギーを照射するため、解射対象物の表面温度の上昇が抑えられる特徴を持っている。このため、熱の影響を受けやすいとされるPETなどのフレシキブルフィルム材料に適している。   Since the excimer lamp has high light generation efficiency, it can be lit with low power. In addition, light having a long wavelength that causes a temperature rise due to light is not emitted, and energy is irradiated at a single wavelength in the ultraviolet region, so that the rise in the surface temperature of the object to be fired is suppressed. For this reason, it is suitable for flexible film materials such as PET that are easily affected by heat.

《真空紫外線の照射強度》
照射強度が高ければ、光子とポリシラザン内の化学結合が衝突する確率が増え、改質反応を短時間化することができる。また、内部まで侵入する光子の数も増加するため改質膜厚も増加及び/または膜質の良化(高密度化)が可能である。
《Vacuum UV irradiation intensity》
If the irradiation intensity is high, the probability that the photons and chemical bonds in the polysilazane collide increases, and the modification reaction can be shortened. Further, since the number of photons penetrating to the inside increases, the modified film thickness can be increased and / or the film quality can be improved (densification).

但し、照射時間を長くしすぎると平面性の劣化やバリア性フィルムの他の材料にダメージを与える場合がある。一般的には、照射強度と照射時間の積で表される積算光量で反応進行具合を考えるが、酸化シリコンの様に組成は同一でも、様々な構造形態をとること材料に於いては、照射強度の絶対値が重要になる場合もある。   However, if the irradiation time is too long, the flatness may be deteriorated and other materials of the barrier film may be damaged. In general, the progress of the reaction is considered by the integrated light quantity expressed by the product of irradiation intensity and irradiation time. The absolute value of intensity may be important.

従って、本発明では真空紫外線(VUV)照射工程において、基材のダメージ、ランプやランプユニットの部材のダメージを抑制し、改質効率を上昇させ、ガスバリア性能を向上の両方を併せて達成する観点から、少なくとも1回は100mW/cm〜200mW/cmの最大照射強度を与える改質処理を行うことが好ましい。 Therefore, in the present invention, in the vacuum ultraviolet ray (VUV) irradiation step, it is possible to suppress both damage to the base material and damage to the members of the lamp and the lamp unit, increase the reforming efficiency, and improve the gas barrier performance. from at least once it is preferable to perform the modification process which gives the maximum irradiation intensity of 100mW / cm 2 ~200mW / cm 2 .

(真空紫外線(VUV)の照射時間)
本発明に係る真空紫外線(VUV)の照射時間は、任意に設定可能であるが、基材ダメージや膜欠陥生成の観点及びガスバリア性能のバラつき低減の観点から高照度工程での照射時間は0.1秒〜3分間が好ましく、更に好ましくは、0.5秒〜1分である。
(Vacuum ultraviolet (VUV) irradiation time)
The irradiation time of the vacuum ultraviolet ray (VUV) according to the present invention can be arbitrarily set, but the irradiation time in the high illuminance process is 0. 0 from the viewpoints of substrate damage and film defect generation and gas barrier performance variation. It is preferably 1 second to 3 minutes, and more preferably 0.5 second to 1 minute.

(真空紫外線(VUV)照射時の酸素濃度)
本発明に係る真空紫外線(VUV)照射時の酸素濃度は500ppm〜10000ppm(1%)とすることが好ましく、更に好ましくは、1000ppm〜5000ppmである。
(Oxygen concentration during irradiation with vacuum ultraviolet rays (VUV))
The oxygen concentration at the time of vacuum ultraviolet ray (VUV) irradiation according to the present invention is preferably 500 ppm to 10000 ppm (1%), more preferably 1000 ppm to 5000 ppm.

前記の酸素濃度の範囲に調整することにより、後述するように酸素過多のガスバリア膜の生成を防止してガスバリア性の劣化を防止することができる。   By adjusting the oxygen concentration within the above range, it is possible to prevent the formation of an oxygen-excess gas barrier film and to prevent deterioration of gas barrier properties, as will be described later.

また、大気との置換時間が不必要に長くなるのを防ぎ、同時に、ロール・トゥ・ロールの様な連続生産を行う場合にウエッブ搬送によって真空紫外線(VUV)照射庫内に巻き込む空気量(酸素を含む)の増大を防ぎ、酸素濃度の調整不能になることを防ぐことができる。   In addition, the air replacement time is prevented from becoming unnecessarily long. At the same time, when continuous production such as roll-to-roll is performed, the amount of air (oxygen) entrained in the vacuum ultraviolet (VUV) irradiation chamber by web transport Increase in the oxygen concentration) and the oxygen concentration cannot be adjusted.

また、本発明者らの検討によると、ポリシラザン含有塗膜中には、塗布時に酸素及び微量の水分が混入し、更には塗膜以外の支持体にも吸着酸素や吸着水があり、照射庫内に敢えて酸素を導入しなくとも改質反応に要する酸素を供給する酸素源は十分にあることが分かった。   Further, according to the study by the present inventors, in the polysilazane-containing coating film, oxygen and a small amount of water are mixed at the time of coating, and there are also adsorbed oxygen and adsorbed water on the support other than the coating film, It was found that there are enough oxygen sources to supply oxygen required for the reforming reaction without introducing oxygen into the inside.

むしろ、酸素ガスが多く(数%レベル)含まれる雰囲気でVUV光を照射した場合、改質後のガスバリア膜が酸素過多の構造となり、ガスバリア性が劣化する。   Rather, when the VUV light is irradiated in an atmosphere containing a large amount of oxygen gas (a few percent level), the gas barrier film after the modification has an excessive oxygen structure and the gas barrier properties deteriorate.

また、前述した様に172nmの真空紫外線(VUV)が、酸素により吸収され膜面に到達する172nmの光量が減少してしまい、光による処理の効率を低下しやすい。   Further, as described above, 172 nm vacuum ultraviolet rays (VUV) are absorbed by oxygen and the amount of light at 172 nm reaching the film surface is reduced, so that the efficiency of the light treatment is likely to be lowered.

即ち、真空紫外線(VUVJ)照射時には、できるだけ酸素濃度の低い状態で、VUV光が効率良く塗膜まで到達する状態で改質処理することが好ましい。   That is, it is preferable to perform the modification treatment in a state where the VUV light efficiently reaches the coating film in a state where the oxygen concentration is as low as possible at the time of vacuum ultraviolet (VUVJ) irradiation.

この点はCVD等の原子堆積法の様に、予め制御された組成比の膜を堆積して作製する方法と塗布による前駆体膜作製+改質処理という方法の大きく異なる点であり、大気圧下の塗布法に独特な点である。   This is a significant difference between the method of depositing and producing a film with a composition ratio controlled in advance, such as CVD and the like, and the method of preparing a precursor film by coating and a modification process. This is unique to the application method below.

真空紫外線(VUV)照射時にこれら酸素以外のガスとしては乾燥不活性ガスとすることが好ましく、特にコストの観点から乾燥窒素ガスにすることが好ましい。酸素濃度の調整は照射庫内へ導入する酸素ガス、不活性ガスの流量を計測し、流量比を変えることで調整可能である。   As a gas other than oxygen at the time of irradiation with vacuum ultraviolet rays (VUV), a dry inert gas is preferable, and dry nitrogen gas is particularly preferable from the viewpoint of cost. The oxygen concentration can be adjusted by measuring the flow rate of oxygen gas and inert gas introduced into the irradiation chamber and changing the flow rate ratio.

《ポリシラザンを含有する塗膜》
本発明に係るポリシラザンを含有する塗膜について説明する。
<Coating film containing polysilazane>
The coating film containing polysilazane according to the present invention will be described.

本発明に係るポリシラザン膜は、基材上に少なくとも1層のポリシラザン化合物を含有する塗布液を塗布することにより形成される。   The polysilazane film according to the present invention is formed by applying a coating solution containing at least one polysilazane compound on a substrate.

塗布方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。具体例としては、スピンコート法、ロールコート法、フローコート法、インクジェット法、スプレーコート法、プリント法、ディップコート法、流延成膜法、バーコート法、グラビア印刷法等が挙げられる。塗布厚さは、目的に応じて適切に設定され得る。例えば、塗布厚さは、乾燥後の厚さが好ましくは1nm〜100μm程度、さらに好ましくは10nm〜10μm程度、最も好ましくは10nm〜1μm程度となるように設定され得る。   Any appropriate method can be adopted as a coating method. Specific examples include a spin coating method, a roll coating method, a flow coating method, an ink jet method, a spray coating method, a printing method, a dip coating method, a casting film forming method, a bar coating method, and a gravure printing method. The coating thickness can be appropriately set according to the purpose. For example, the coating thickness can be set so that the thickness after drying is preferably about 1 nm to 100 μm, more preferably about 10 nm to 10 μm, and most preferably about 10 nm to 1 μm.

本発明で用いられる「ポリシラザン」とは、珪素−窒素結合を持つポリマーで、Si−N、Si−H、N−H等からなるSiO、Si及び両方の中間固溶体SiOxNy等のセラミック前駆体無機ポリマーである。 “Polysilazane” used in the present invention is a polymer having a silicon-nitrogen bond, and is composed of Si—N, Si—H, N—H, etc., such as SiO 2 , Si 3 N 4, and both intermediate solid solutions SiOxNy, etc. It is a precursor inorganic polymer.

フィルム基材を損なわないように塗布するためには、特開平8−112879号公報に記載されているように比較的低温でセラミック化してシリカに変性するシリカに変性する化合物が好ましい。   In order not to damage the film substrate, a compound which is modified to silica which is converted to silica by being ceramicized at a relatively low temperature as described in JP-A-8-112879 is preferable.

−Si(R)(R)−N(R)−
式中、R、R、Rは、各々水素原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、アルコキシ基を表す。
—Si (R 1 ) (R 2 ) —N (R 3 ) —
In the formula, R 1 , R 2 and R 3 each represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkylsilyl group, an alkylamino group or an alkoxy group.

本発明では、得られるバリア膜としての緻密性の観点からは、R、R及びRのすべてが水素原子であるパーヒドロポリシラザンが特に好ましい。 In the present invention, perhydropolysilazane in which all of R 1 , R 2, and R 3 are hydrogen atoms is particularly preferable from the viewpoint of the denseness as the resulting barrier film.

一方、そのSiと結合する水素部分が一部アルキル基等で置換されたオルガノポリシラザンは、メチル基等のアルキル基を有することにより下地基材との接着性が改善され、かつ硬くてもろいポリシラザンによるセラミック膜に靭性を持たせることができ、より膜厚を厚くした場合でもクラックの発生が抑えられる利点がある。用途に応じて適宜、これらパーヒドロポリシラザンとオルガノポリシラザンを選択してよく、混合して使用することもできる。   On the other hand, the organopolysilazane in which the hydrogen part bonded to Si is partially substituted with an alkyl group or the like has an alkyl group such as a methyl group, so that the adhesion to the base substrate is improved and the polysilazane is hard and brittle. The ceramic film can be toughened, and there is an advantage that generation of cracks can be suppressed even when the film thickness is increased. These perhydropolysilazane and organopolysilazane may be appropriately selected according to the application, and may be used in combination.

パーヒドロポリシラザンは直鎖構造と6及び8員環を中心とする環構造が存在した構造と推定されている。その分子量は数平均分子量(Mn)で約600〜2000程度(ポリスチレン換算)であり、液体又は固体の物質であり、分子量により異なる。これらは有機溶媒に溶解した溶液状態で市販されており、市販品をそのままポリシラザン含有塗布液として使用することができる。   Perhydropolysilazane is presumed to have a linear structure and a ring structure centered on 6- and 8-membered rings. The molecular weight is about 600 to 2000 (polystyrene conversion) in terms of number average molecular weight (Mn), is a liquid or solid substance, and varies depending on the molecular weight. These are marketed in a solution state dissolved in an organic solvent, and the commercially available product can be used as it is as a polysilazane-containing coating solution.

低温でセラミック化するポリシラザンの別の例としては、上記化1のポリシラザンにケイ素アルコキシドを反応させて得られるケイ素アルコキシド付加ポリシラザン(特開平5−238827号公報)、グリシドールを反応させて得られるグリシドール付加ポリシラザン(特開平6−122852号公報)、アルコールを反応させて得られるアルコール付加ポリシラザン(特開平6−240208号公報)、金属カルボン酸塩を反応させて得られる金属カルボン酸塩付加ポリシラザン(特開平6−299118号公報)、金属を含むアセチルアセトナート錯体を反応させて得られるアセチルアセトナート錯体付加ポリシラザン(特開平6−306329号公報)、金属微粒子を添加して得られる金属微粒子添加ポリシラザン(特開平7−196986号公報)等が挙げられる。   As another example of polysilazane which is ceramicized at a low temperature, silicon alkoxide-added polysilazane obtained by reacting the polysilazane of the above chemical formula 1 with silicon alkoxide (Japanese Patent Laid-Open No. 5-238827), glycidol addition obtained by reacting glycidol Polysilazane (JP-A-6-122852), alcohol-added polysilazane obtained by reacting an alcohol (JP-A-6-240208), metal carboxylate-added polysilazane obtained by reacting a metal carboxylate 6-299118), acetylacetonate complex-added polysilazane obtained by reacting a metal-containing acetylacetonate complex (JP-A-6-306329), metal fine particle-added polysilazane obtained by adding metal fine particles (specialty) Kaihei 7-19 986 JP), and the like.

ポリシラザンを含有する液体を調製する有機溶媒としては、ポリシラザンと容易に反応してしまうようなアルコール系や水分を含有するものを用いることは好ましくない。具体的には、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素等の炭化水素溶媒、ハロゲン化炭化水素溶媒、脂肪族エーテル、脂環式エーテル等のエーテル類が使用できる。具体的には、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、ソルベッソ、ターベン等の炭化水素、塩化メチレン、トリコロロエタン等のハロゲン炭化水素、ジブチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類等がある。これらの溶剤は、ポリシラザンの溶解度や溶剤の蒸発速度、等目的にあわせて選択し、複数の溶剤を混合しても良い。   As an organic solvent for preparing a liquid containing polysilazane, it is not preferable to use an alcohol or water-containing one that easily reacts with polysilazane. Specifically, hydrocarbon solvents such as aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons and aromatic hydrocarbons, ethers such as halogenated hydrocarbon solvents, aliphatic ethers and alicyclic ethers can be used. Specific examples include hydrocarbons such as pentane, hexane, cyclohexane, toluene, xylene, solvesso and turben, halogen hydrocarbons such as methylene chloride and trichloroethane, and ethers such as dibutyl ether, dioxane and tetrahydrofuran. These solvents may be selected according to purposes such as the solubility of polysilazane and the evaporation rate of the solvent, and a plurality of solvents may be mixed.

ポリシラザン含有塗布液中のポリシラザン濃度は目的とするシリカ膜厚や塗布液のポットライフによっても異なるが、0.2質量%〜35質量%程度である。   The polysilazane concentration in the polysilazane-containing coating solution is about 0.2% by mass to 35% by mass, although it varies depending on the target silica film thickness and the pot life of the coating solution.

有機ポリシラザンは、そのSiと結合する水素部分が一部アルキル基等で置換された誘導体であってもよい。アルキル基、特にもっとも分子量の少ないメチル基を有することにより下地基材との接着性が改善され、かつ硬くてもろいシリカ膜に靭性を持たせることができ、より膜厚を厚くした場合でもクラックの発生が抑えられる。   The organic polysilazane may be a derivative in which the hydrogen part bonded to Si is partially substituted with an alkyl group or the like. By having an alkyl group, especially a methyl group having the smallest molecular weight, the adhesion to the base material can be improved, and the hard and brittle silica film can be toughened, and even if the film thickness is increased, cracks are not generated. Occurrence is suppressed.

酸化珪素化合物への改質を促進するために、アミンや金属の触媒を添加することもできる。具体的には、AZエレクトロニックマテリアルズ(株)製 アクアミカ NAX120−20、NN110、NN310、NN320、NL110A、NL120A、NL150A、NP110、NP140、SP140などが挙げられる。   In order to promote the modification to a silicon oxide compound, an amine or metal catalyst may be added. Specific examples include Aquamica NAX120-20, NN110, NN310, NN320, NL110A, NL120A, NL150A, NP110, NP140, and SP140 manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.

(ポリシラザンを含有する塗布液に含有される反応触媒の濃度)
本発明に係るポリシラザンを含有する溶液(塗布液とも云う)中には、必要に応じて、反応触媒を添加することによって加水分解・脱水縮合を促進するため、添加量によってSi−OH基の生成速度が大きく変化する。
(Concentration of reaction catalyst contained in coating liquid containing polysilazane)
In the solution containing polysilazane according to the present invention (also referred to as coating solution), if necessary, hydrolysis and dehydration condensation is promoted by adding a reaction catalyst. Speed changes greatly.

即ち、添加しすぎると過剰なSi−OH基により経時変化が大きな膜になってしまう。   That is, if it is added too much, it will be a film having a large change with time due to excessive Si-OH groups.

更に、前述したように真空紫外光照射の様な分子結合を切断するのに十分なエネルギーを与えた場合、特にアミン系触媒は分解、蒸発してしまう事がある。   Further, as described above, when sufficient energy is applied to break molecular bonds such as irradiation with vacuum ultraviolet light, amine-based catalysts may be decomposed and evaporated.

触媒の分解、蒸発が起こると改質膜内に不純物や空隙が含まれる事になり、バリア性は劣化してしまう。   When decomposition and evaporation of the catalyst occur, impurities and voids are included in the reformed film, and the barrier property is deteriorated.

本発明では、触媒による過剰なシラノール形成、及び膜密度の低下、膜欠陥の増大を避けるため、ポリシラザンに対する触媒の添加量を2質量%以下に調整することが好ましい。更には、Si−OH生成を抑制する観点で、触媒は添加しないことが、より好ましい。   In the present invention, in order to avoid excessive silanol formation by the catalyst, reduction in film density, and increase in film defects, it is preferable to adjust the amount of catalyst added to polysilazane to 2% by mass or less. Furthermore, it is more preferable not to add a catalyst from the viewpoint of suppressing Si—OH production.

《基材(支持体ともいう)》
本発明に係る基材(支持体)について説明する。
<< Base material (also called support) >>
The substrate (support) according to the present invention will be described.

本発明のバリアフィルムの支持体は、後述のガスバリア性(単にバリア性ともいう)を有するバリア層(バリア膜ともいう)を保持することができる有機材料で形成されたものであれば、特に限定されるものではない。   The support of the barrier film of the present invention is particularly limited as long as it is formed of an organic material capable of holding a barrier layer (also referred to as a barrier film) having a gas barrier property (also referred to as a barrier property) described later. Is not to be done.

例えば、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、ポリアリレート、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、ナイロン(Ny)、芳香族ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリエーテルイミド等の各樹脂フィルム、有機無機ハイブリッド構造を有するシルセスキオキサンを基本骨格とした耐熱透明フィルム(製品名Sila−DEC、チッソ株式会社製)、更には前記樹脂を2層以上積層して成る樹脂フィルム等を挙げることができる。   For example, acrylic ester, methacrylic ester, polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), polyarylate, polyvinyl chloride (PVC), polyethylene (PE), polypropylene (PP ), Polystyrene (PS), nylon (Ny), aromatic polyamide, polyether ether ketone, polysulfone, polyether sulfone, polyimide, polyetherimide, and other resin films, and silsesquioxane having an organic-inorganic hybrid structure Examples thereof include a heat-resistant transparent film having a skeleton (product name: Sila-DEC, manufactured by Chisso Corporation), and a resin film formed by laminating two or more layers of the resin.

コストや入手の容易性の点では、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)等が好ましく用いられ、また光学的透明性、耐熱性、無機層、ガスバリア層との密着性の点においては、有機無機ハイブリッド構造を有するシルセスキオキサンを基本骨格とした耐熱透明フィルムが好ましく用いることができる。支持体の厚みは5μm〜500μm程度が好ましく、更に好ましくは25μm〜250μmである。   In terms of cost and availability, polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), etc. are preferably used, and optical transparency, heat resistance, inorganic layer, gas barrier, etc. In terms of adhesion to the layer, a heat-resistant transparent film having a basic skeleton of silsesquioxane having an organic-inorganic hybrid structure can be preferably used. The thickness of the support is preferably about 5 μm to 500 μm, more preferably 25 μm to 250 μm.

また、本発明に係る基材(支持体)は透明であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the base material (support body) which concerns on this invention is transparent.

ここで、基材が透明とは、可視光(400nm〜700nm)の光透過率が80%以上であることを示す。   Here, the base material being transparent means that the light transmittance of visible light (400 nm to 700 nm) is 80% or more.

基材(支持体)が透明であり、支持体上に形成する層も透明であることにより、透明なバリアフィルムとすることが可能となるため、有機EL素子等の透明基板とすることも可能となるからである。   Since the base material (support) is transparent and the layer formed on the support is also transparent, a transparent barrier film can be obtained, so that it can also be a transparent substrate such as an organic EL element. Because it becomes.

また、上記に挙げた樹脂等を用いた支持体は未延伸フィルムでもよく、延伸フィルムでもよい。   Further, the support using the above-described resins or the like may be an unstretched film or a stretched film.

本発明に用いられる支持体は、従来公知の一般的な方法により製造することが可能である。例えば、材料となる樹脂を押し出し機により溶融し、環状ダイやTダイにより押し出して急冷することにより、実質的に無定形で配向していない未延伸の基材(支持体)を製造することができる。   The support used in the present invention can be produced by a conventionally known general method. For example, an unstretched substrate (support) that is substantially amorphous and not oriented can be produced by melting a resin as a material with an extruder, extruding it with an annular die or a T-die, and quenching. it can.

また、未延伸の基材(支持体)を一軸延伸、テンター式逐次二軸延伸、テンター式同時二軸延伸、チューブラー式同時二軸延伸等の公知の方法により、基材(支持体)の流れ(縦軸)方向、または支持体の流れ方向と直角(横軸)方向に延伸することにより延伸支持体を製造することができる。   Further, an unstretched base material (support) can be formed by a known method such as uniaxial stretching, tenter sequential biaxial stretching, tenter simultaneous biaxial stretching, tubular simultaneous biaxial stretching, or the like. A stretched support can be produced by stretching in the flow (vertical axis) direction or in the direction perpendicular to the flow direction of the support (horizontal axis).

この場合の延伸倍率は、支持体の原料となる樹脂に合わせて適宜選択することできるが、縦軸方向及び横軸方向にそれぞれ2倍〜10倍が好ましい。   The draw ratio in this case can be appropriately selected according to the resin as the raw material of the support, but is preferably 2 to 10 times in the vertical axis direction and the horizontal axis direction, respectively.

更には、延伸フィルムに於いて基板の寸法安定性を向上するために、延伸後の緩和処理をする事が好ましい。   Furthermore, in order to improve the dimensional stability of the substrate in the stretched film, it is preferable to perform a relaxation treatment after stretching.

また、本発明に係る基材(支持体とも云う)においては、塗膜を形成する前にコロナ処理してもよい。更に、本発明に係る支持体表面には、塗膜との密着性の向上を目的としてアンカーコート剤層を形成してもよい。   Further, the substrate (also referred to as a support) according to the present invention may be subjected to a corona treatment before forming a coating film. Furthermore, an anchor coating agent layer may be formed on the surface of the support according to the present invention for the purpose of improving the adhesion to the coating film.

《アンカーコート剤層》
このアンカーコート剤層に用いられるアンカーコート剤としては、ポリエステル樹脂、イソシアネート樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エチレンビニルアルコール樹脂、ビニル変性樹脂、エポキシ樹脂、変性スチレン樹脂、変性シリコン樹脂、及びアルキルチタネート等を1または2種以上併せて使用することができる。
《Anchor coating agent layer》
Examples of the anchor coating agent used in this anchor coating agent layer include polyester resin, isocyanate resin, urethane resin, acrylic resin, ethylene vinyl alcohol resin, vinyl modified resin, epoxy resin, modified styrene resin, modified silicon resin, and alkyl titanate. Can be used alone or in combination.

これらのアンカーコート剤には、従来公知の添加剤を加えることもできる。そして、上記のアンカーコート剤は、ロールコート、グラビアコート、ナイフコート、ディップコート、スプレーコート等の公知の方法により支持体上にコーティングし、溶剤、希釈剤等を乾燥除去することによりアンカーコーティングすることができる。上記のアンカーコート剤の塗布量としては、0.1g/m〜5g/m(乾燥状態)程度が好ましい。 Conventionally known additives can be added to these anchor coating agents. The above-mentioned anchor coating agent is coated on the support by a known method such as roll coating, gravure coating, knife coating, dip coating, spray coating, etc., and anchor coating is performed by drying and removing the solvent, diluent, etc. be able to. The application amount of the anchor coating agent is preferably about 0.1 g / m 2 to 5 g / m 2 (dry state).

《平滑層》
本発明のバリアフィルムは平滑層を有してもよい。
《Smooth layer》
The barrier film of the present invention may have a smooth layer.

本発明に用いられる平滑層は突起等が存在する透明樹脂フィルム支持体の粗面を平坦化し、あるいは、透明樹脂フィルム支持体に存在する突起により透明無機化合物層に生じた凹凸やピンホールを埋めて平坦化するために設けられる。このような平滑層は、基本的には感光性樹脂を硬化させて作製される。   The smooth layer used in the present invention flattens the rough surface of the transparent resin film support with protrusions or the like, or fills the irregularities and pinholes generated in the transparent inorganic compound layer with the protrusions present on the transparent resin film support. Provided for flattening. Such a smooth layer is basically produced by curing a photosensitive resin.

平滑層の感光性樹脂としては、例えば、ラジカル反応性不飽和化合物を有するアクリレート化合物を含有する樹脂組成物、アクリレート化合物とチオール基を有するメルカプト化合物を含有する樹脂組成物、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、グリセロールメタクリレート等の多官能アクリレートモノマーを溶解させた樹脂組成物等が挙げられる。また、上記のような樹脂組成物の任意の混合物を使用することも可能であり、光重合性不飽和結合を分子内に1個以上有する反応性のモノマーを含有している感光性樹脂であれば特に制限はない。   As the photosensitive resin of the smooth layer, for example, a resin composition containing an acrylate compound having a radical reactive unsaturated compound, a resin composition containing an acrylate compound and a mercapto compound having a thiol group, epoxy acrylate, urethane acrylate, Examples thereof include a resin composition in which a polyfunctional acrylate monomer such as polyester acrylate, polyether acrylate, polyethylene glycol acrylate, or glycerol methacrylate is dissolved. It is also possible to use an arbitrary mixture of the above resin compositions, and any photosensitive resin containing a reactive monomer having one or more photopolymerizable unsaturated bonds in the molecule can be used. There are no particular restrictions.

平滑層の形成方法は特に制限はないが、スピンコーティング法、スプレー法、ブレードコーティング法、ディップ法等のウエットコーティング法、あるいは、蒸着法等のドライコーティング法により形成することが好ましい。   The method for forming the smooth layer is not particularly limited, but is preferably formed by a wet coating method such as a spin coating method, a spray method, a blade coating method, or a dip method, or a dry coating method such as an evaporation method.

平滑層の形成では、上述の感光性樹脂に、必要に応じて酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤等の添加剤を加えることができる。また、平滑層の積層位置に関係なく、いずれの平滑層においても、成膜性向上及び膜のピンホール発生防止等のために適切な樹脂や添加剤を使用してもよい。   In the formation of the smooth layer, additives such as an antioxidant, an ultraviolet absorber, and a plasticizer can be added to the above-described photosensitive resin as necessary. In addition, regardless of the position where the smooth layer is laminated, in any smooth layer, an appropriate resin or additive may be used in order to improve the film formability and prevent the generation of pinholes in the film.

平滑層の平滑性は、JIS B 0601で規定される表面粗さで表現される値で、最大断面高さRt(p)が、10nm以上、30nm以下であることが好ましい。この範囲よりも値が小さい場合には、後述のケイ素化合物を塗布する段階で、ワイヤーバー、ワイヤレスバー等の塗布方式で、平滑層表面に塗工手段が接触する場合に塗布性が損なわれる場合がある。また、この範囲よりも大きい場合には、ケイ素化合物を塗布した後の凹凸を平滑化することが難しくなる場合がある。   The smoothness of the smooth layer is a value expressed by the surface roughness specified by JIS B 0601, and the maximum cross-sectional height Rt (p) is preferably 10 nm or more and 30 nm or less. If the value is smaller than this range, the coating property is impaired when the coating means comes into contact with the surface of the smooth layer in the coating method such as a wire bar or wireless bar at the stage of coating the silicon compound described later. There is. Moreover, when larger than this range, it may become difficult to smooth the unevenness | corrugation after apply | coating a silicon compound.

《ブリードアウト防止層》
本発明に用いられるブリードアウト防止層は、平滑層を有するフィルムを加熱した際に、フィルム支持体中から未反応のオリゴマー等が表面へ移行して、接触する面を汚染してしまう現象を抑制する目的で平滑層を有する基材の反対面に設けられる。ブリードアウト防止層は、この機能を有していれば基本的に平滑層と同じ構成をとっても構わない。
<Bleed-out prevention layer>
The bleed-out prevention layer used in the present invention suppresses a phenomenon in which, when a film having a smooth layer is heated, unreacted oligomers migrate from the film support to the surface and contaminate the contact surface. For this purpose, it is provided on the opposite surface of the substrate having a smooth layer. The bleed-out prevention layer may basically have the same configuration as the smooth layer as long as it has this function.

ブリードアウト防止層に含ませることが可能な重合性不飽和基を有する不飽和有機化合物としては、分子中に2個以上の重合性不飽和基を有する多価不飽和有機化合物または分子中に1個の重合性不飽和基を有する単価不飽和有機化合物等を挙げることができる。   The unsaturated organic compound having a polymerizable unsaturated group that can be included in the bleed-out prevention layer is a polyunsaturated organic compound having two or more polymerizable unsaturated groups in the molecule or 1 in the molecule. Examples thereof include monounsaturated organic compounds having a single polymerizable unsaturated group.

ここで多価不飽和有機化合物としては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート、グリセロールトリ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。   Here, examples of the polyunsaturated organic compound include ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, glycerol di (meth) acrylate, glycerol tri (meth) acrylate, 1,4-butanediol di ( (Meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, dicyclopentanyl di (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) Acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, dipentaerythritol monohydroxypenta (meth) acrylate, ditrimethylolpropane Tiger (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, tripropylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate.

また、単価不飽和有機化合物としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、2−(2−エトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、2−メトキシプロピル(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート等が挙げられる。   Moreover, as a unit price unsaturated organic compound, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, isodecyl (meth) acrylate, Lauryl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, allyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, methylcyclohexyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (Meth) acrylate, glycerol (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, 2-ethoxyethyl (meth) acrylate, 2- (2-e Xoxyethoxy) ethyl (meth) acrylate, butoxyethyl (meth) acrylate, 2-methoxyethyl (meth) acrylate, methoxydiethylene glycol (meth) acrylate, methoxytriethylene glycol (meth) acrylate, methoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, 2- Examples include methoxypropyl (meth) acrylate, methoxydipropylene glycol (meth) acrylate, methoxytripropylene glycol (meth) acrylate, methoxypolypropylene glycol (meth) acrylate, polyethylene glycol (meth) acrylate, and polypropylene glycol (meth) acrylate. .

その他の添加剤として、マット剤を含有してもよい。マット剤としては平均粒子径が0.1μm〜5μm程度の無機粒子が好ましい。このような無機粒子としては、シリカ、アルミナ、タルク、クレイ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化ジルコニウム等の1種または2種以上を併せて使用することができる。   As other additives, a matting agent may be contained. As the matting agent, inorganic particles having an average particle diameter of about 0.1 μm to 5 μm are preferable. As such inorganic particles, one or more of silica, alumina, talc, clay, calcium carbonate, magnesium carbonate, barium sulfate, aluminum hydroxide, titanium dioxide, zirconium oxide and the like can be used in combination. .

ここで無機粒子からなるマット剤は、ハードコート剤の固形分100質量部に対して2質量部以上、好ましくは4質量部以上、より好ましくは6質量部以上、20質量部以下、好ましくは18質量部以下、より好ましくは16質量部以下の割合で混合されていることが望ましい。   Here, the matting agent composed of inorganic particles is 2 parts by mass or more, preferably 4 parts by mass or more, more preferably 6 parts by mass or more and 20 parts by mass or less, preferably 18 parts per 100 parts by mass of the solid content of the hard coat agent. It is desirable that they are mixed in a proportion of not more than part by mass, more preferably not more than 16 parts by mass.

また、ブリードアウト防止層は、ハードコート剤及びマット剤の他の成分として熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電離放射線硬化性樹脂、光重合開始剤等を含有させてもよい。   The bleed-out prevention layer may contain a thermoplastic resin, a thermosetting resin, an ionizing radiation curable resin, a photopolymerization initiator, and the like as other components of the hard coat agent and the mat agent.

以上のようなブリードアウト防止層は、ハードコート剤、マット剤、及び必要に応じて他の成分を配合して、適宜必要に応じて用いる希釈溶剤によって塗布液として調製し、当該塗布液を支持体フィルム表面に従来公知の塗布方法によって塗布した後、電離放射線を照射して硬化させることにより形成することができる。   The bleed-out prevention layer as described above is mixed with a hard coat agent, a matting agent, and other components as necessary, and is prepared as a coating solution by using a diluent solvent as necessary, and supports the coating solution. It can form by apply | coating to a body film surface by a conventionally well-known coating method, and then irradiating with ionizing radiation and making it harden | cure.

なお、電離放射線を照射する方法としては、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、メタルハライドランプ等から発せられる100〜400nm、好ましくは200nm〜400nmの波長領域の紫外線を照射する、または走査型やカーテン型の電子線加速器から発せられる100nm以下の波長領域の電子線を照射することにより行うことができる。   In addition, as a method of irradiating with ionizing radiation, ultraviolet rays having a wavelength region of 100 to 400 nm, preferably 200 nm to 400 nm emitted from an ultrahigh pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp, a carbon arc, a metal halide lamp, or the like are irradiated or scanned. The irradiation can be performed by irradiating an electron beam having a wavelength region of 100 nm or less emitted from a type or curtain type electron beam accelerator.

ブリードアウト防止層の厚みとしては、フィルムの耐熱性向上させ、フィルムの光学特性のバランス調整を容易にし、且つ、バリアフィルムの片面のみにブリードアウト防止層を設けた場合のカールを防止する観点から、1μm〜10μmの範囲が好ましく、更に好ましくは、2μm〜7μmの範囲にすることが好ましい。   The thickness of the bleed-out prevention layer is from the viewpoint of improving the heat resistance of the film, facilitating the balance adjustment of the optical properties of the film, and preventing curling when the bleed-out prevention layer is provided only on one side of the barrier film. The range of 1 μm to 10 μm is preferable, and the range of 2 μm to 7 μm is more preferable.

(バリアフィルムの用途)
本発明のバリアフィルムは、主に電子デバイス等のパッケージ、または有機EL素子や太陽電池、液晶等のプラスチック基板といったディスプレイ材料に用いられるバリアフィルム及びバリアフィルムを用いた各種デバイス用樹脂基材、及び各種デバイス素子に適用することができる。
(Application of barrier film)
The barrier film of the present invention is mainly used in packages such as electronic devices, or display materials such as organic EL elements, solar cells, and plastic substrates such as liquid crystals, and resin substrates for various devices using the barrier film, and It can be applied to various device elements.

本発明のバリアフィルムは、種々の封止用材料、フィルムとしても好ましく適用することができる。   The barrier film of the present invention can be preferably applied as various sealing materials and films.

(有機光電変換素子)
本発明の有機光電変換素子について説明する。
(Organic photoelectric conversion element)
The organic photoelectric conversion element of the present invention will be described.

本発明の有機光電変換素子は、本発明のバリアフィルムを構成として有するが、有機光電変換素子に用いる際に、バリアフィルムは透明であるため、このバリアフィルムを基材(支持体ともいう)として用いてこの側から太陽光の受光を行うように構成できる。   The organic photoelectric conversion element of the present invention has the barrier film of the present invention as a component, but when used in the organic photoelectric conversion element, the barrier film is transparent, so this barrier film is used as a base material (also referred to as a support). And can be configured to receive sunlight from this side.

即ち、このバリアフィルム上に、例えば、ITO等の透明導電性薄膜を透明電極として設け、有機光電変換素子用樹脂支持体を構成することができる。   That is, on this barrier film, for example, a transparent conductive thin film such as ITO can be provided as a transparent electrode to constitute a resin support for organic photoelectric conversion elements.

そして、支持体上に設けられたITO透明導電膜を陽極としてこの上に多孔質半導体層を設け、更に金属膜からなる陰極を形成して有機光電変換素子を形成し、この上に別の封止材料を(同じでもよいが)重ねて、前記バリアフィルム支持体と周囲を接着、素子を封じ込めることで有機光電変換素子を封止することができ、これにより外気の湿気や酸素等のガスによる素子への影響を封じることができる。   Then, an ITO transparent conductive film provided on the support is used as an anode, a porous semiconductor layer is provided thereon, a cathode made of a metal film is further formed to form an organic photoelectric conversion element, and another seal is formed thereon. The organic photoelectric conversion element can be sealed by stacking a stop material (although it may be the same), adhering the barrier film support and the surroundings, and encapsulating the element. The influence on the element can be sealed.

有機光電変換素子用樹脂支持体は、このようにして形成されたバリアフィルムのセラミック層(ここで、セラミック層とはポリシラザン層が改質処理されて形成される酸化ケイ素層が挙げられる。)上に、透明導電性膜を形成することによって得られる。   The resin support for organic photoelectric conversion elements is formed on the ceramic layer of the barrier film thus formed (herein, the ceramic layer includes a silicon oxide layer formed by modifying a polysilazane layer). Further, it is obtained by forming a transparent conductive film.

透明導電膜の形成は、真空蒸着法やスパッタリング法等を用いることにより、またインジウム、スズ等の金属アルコキシド等を用いたゾルゲル法等塗布法によっても製造できる。   The transparent conductive film can be formed by using a vacuum deposition method, a sputtering method, or the like, or by a coating method such as a sol-gel method using a metal alkoxide such as indium or tin.

また、透明導電膜の膜厚としては、0.1nm〜1000nmの範囲の透明導電膜が好ましい。   Moreover, as a film thickness of a transparent conductive film, the transparent conductive film of the range of 0.1 nm-1000 nm is preferable.

次いで、有機光電変換素子を構成する有機光電変換素子材料各層(構成層)について説明する。   Next, each layer (constituent layer) of the organic photoelectric conversion element material constituting the organic photoelectric conversion element will be described.

(有機光電変換素子及び太陽電池の構成)
本発明の有機光電変換素子及び本発明の太陽電池の好ましい態様を説明するが、本発明はこれらに限定されない。尚、以下、本発明の有機光電変換素子の好ましい態様について詳細に説明するが、本発明の太陽電池は本発明の有機光電変換素子をその構成として有するものであり、太陽電池の好ましい構成も同様に記載することができる。
(Configuration of organic photoelectric conversion element and solar cell)
Although the preferable aspect of the organic photoelectric conversion element of this invention and the solar cell of this invention is demonstrated, this invention is not limited to these. In addition, although the preferable aspect of the organic photoelectric conversion element of this invention is demonstrated in detail hereafter, the solar cell of this invention has the organic photoelectric conversion element of this invention as the structure, and the preferable structure of a solar cell is also the same. Can be described.

有機光電変換素子としては特に制限がなく、陽極と陰極と、両者に挟まれた発電層(p型半導体とn型半導体が混合された層、バルクヘテロジャンクション層、i層とも言う)が少なくとも1層以上あり、光を照射すると電流を発生する素子であればよい。   There is no restriction | limiting in particular as an organic photoelectric conversion element, A power generation layer (a layer in which a p-type semiconductor and an n-type semiconductor are mixed, a bulk heterojunction layer, or an i layer) sandwiched between the anode and the cathode is at least one layer. Any element that generates current when irradiated with light may be used.

有機光電変換素子の層構成(太陽電池の好ましい層構成も同様である)の好ましい具体例を以下に示す。   The preferable specific example of the layer structure of an organic photoelectric conversion element (The preferable layer structure of a solar cell is also the same) is shown below.

有機光電変換素子の層構成の好ましい具体例を以下に示す。   The preferable specific example of the layer structure of an organic photoelectric conversion element is shown below.

(i)陽極/発電層/陰極
(ii)陽極/正孔輸送層/発電層/陰極
(iii)陽極/正孔輸送層/発電層/電子輸送層/陰極
(iv)陽極/正孔輸送層/p型半導体層/発電層/n型半導体層/電子輸送層/陰極
(v)陽極/正孔輸送層/第1発電層/電子輸送層/中間電極/正孔輸送層/第2発電層/電子輸送層/陰極。
(I) Anode / power generation layer / cathode (ii) Anode / hole transport layer / power generation layer / cathode (iii) Anode / hole transport layer / power generation layer / electron transport layer / cathode (iv) Anode / hole transport layer / P-type semiconductor layer / power generation layer / n-type semiconductor layer / electron transport layer / cathode (v) anode / hole transport layer / first power generation layer / electron transport layer / intermediate electrode / hole transport layer / second power generation layer / Electron transport layer / cathode.

ここで、発電層は、正孔を輸送できるp型半導体材料と電子を輸送できるn型半導体材料を含有していることが必要であり、これらは実質2層でヘテロジャンクションを作製していてもよいし、1層の内部で混合された状態となっているバルクヘテロジャンクションを作製してもよいが、バルクヘテロジャンクション構成のほうが光電変換効率が高いため、好ましい。発電層に用いられるp型半導体材料、n型半導体材料については後述する。   Here, the power generation layer needs to contain a p-type semiconductor material capable of transporting holes and an n-type semiconductor material capable of transporting electrons, and even if these layers form a heterojunction with substantially two layers. Alternatively, a bulk heterojunction in a mixed state in one layer may be manufactured, but a bulk heterojunction configuration is preferable because of higher photoelectric conversion efficiency. A p-type semiconductor material and an n-type semiconductor material used for the power generation layer will be described later.

有機EL素子同様、発電層を正孔輸送層、電子輸送層で挟み込むことで、正孔及び電子の陽極・陰極への取り出し効率を高めることができるため、それらを有する構成((ii)、(iii))の方が好ましい。また、発電層自体も正孔と電子の整流性(キャリア取り出しの選択性)を高めるため、(iv)のようにp型半導体材料とn型半導体材料単体からなる層で発電層を挟み込むような構成(p−i−n構成とも言う)であってもよい。また、太陽光の利用効率を高めるため、異なる波長の太陽光をそれぞれの発電層で吸収するような、タンデム構成((v)の構成)であってもよい。   Like the organic EL element, the efficiency of taking out holes and electrons to the anode / cathode can be increased by sandwiching the power generation layer between the hole transport layer and the electron transport layer. Therefore, the structure having them ((ii), ( iii)) is preferred. Further, in order to improve the rectification of holes and electrons (selection of carrier extraction), the power generation layer itself is sandwiched between layers of a p-type semiconductor material and a single n-type semiconductor material as shown in (iv). A configuration (also referred to as a pin configuration) may be used. Moreover, in order to improve the utilization efficiency of sunlight, the tandem configuration (configuration (v)) in which sunlight of different wavelengths is absorbed by each power generation layer may be employed.

以下に、これらの層を構成する材料について述べる。   Below, the material which comprises these layers is described.

(有機光電変換素子材料)
本発明の有機光電変換素子の発電層(光電変換層ともいう)の形成に用いられる材料について説明する。
(Organic photoelectric conversion element material)
The material used for formation of the electric power generation layer (it is also called a photoelectric converting layer) of the organic photoelectric conversion element of this invention is demonstrated.

(p型半導体材料)
本発明の有機光電変換素子の発電層(バルクヘテロジャンクション層)として好ましく用いられるp型半導体材料としては、種々の縮合多環芳香族低分子化合物や共役系ポリマー・オリゴマーが挙げられる。
(P-type semiconductor material)
Examples of the p-type semiconductor material preferably used as the power generation layer (bulk heterojunction layer) of the organic photoelectric conversion device of the present invention include various condensed polycyclic aromatic low molecular compounds and conjugated polymers / oligomers.

縮合多環芳香族低分子化合物としては、例えば、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、ヘプタセン、クリセン、ピセン、フルミネン、ピレン、ペロピレン、ペリレン、テリレン、クオテリレン、コロネン、オバレン、サーカムアントラセン、ビスアンテン、ゼスレン、ヘプタゼスレン、ピランスレン、ビオランテン、イソビオランテン、サーコビフェニル、アントラジチオフェン等の化合物、ポルフィリンや銅フタロシアニン、テトラチアフルバレン(TTF)−テトラシアノキノジメタン(TCNQ)錯体、ビスエチレンテトラチアフルバレン(BEDTTTF)−過塩素酸錯体、及びこれらの誘導体や前駆体が挙げられる。   Examples of the condensed polycyclic aromatic low-molecular compound include anthracene, tetracene, pentacene, hexacene, heptacene, chrysene, picene, fluorene, pyrene, peropyrene, perylene, terylene, quaterylene, coronene, ovalene, circumanthracene, bisanthene, zesulene, Compounds such as heptazeslen, pyranthrene, violanthene, isoviolanthene, circobiphenyl, anthradithiophene, porphyrin, copper phthalocyanine, tetrathiafulvalene (TTF) -tetracyanoquinodimethane (TCNQ) complex, bisethylenetetrathiafulvalene (BEDTTTTF ) -Perchloric acid complexes, and derivatives and precursors thereof.

また、上記の縮合多環を有する誘導体の例としては、国際公開第03/16599号パンフレット、国際公開第03/28125号パンフレット、米国特許第6,690,029号明細書、特開2004−107216号公報等に記載の置換基をもったペンタセン誘導体、米国特許出願公開第2003/136964号明細書等に記載のペンタセンプレカーサ、J.Amer.Chem.Soc.,vol127.No14.4986、J.Amer.Chem.Soc.,vol.123、p9482、J.Amer.Chem.Soc.,vol.130(2008)、No.9、2706等に記載のトリアルキルシリルエチニル基で置換されたアセン系化合物等が挙げられる。   Examples of the derivative having the above condensed polycycle include International Publication No. 03/16599, International Publication No. 03/28125, US Pat. No. 6,690,029, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-107216. A pentacene derivative having a substituent described in JP-A No. 2003-136964, a pentacene precursor described in US Patent Application Publication No. 2003/136964, and the like; Amer. Chem. Soc. , Vol127. No. 14.4986, J. MoI. Amer. Chem. Soc. , Vol. 123, p9482; Amer. Chem. Soc. , Vol. 130 (2008), no. 9, acene-based compounds substituted with a trialkylsilylethynyl group described in 2706 and the like.

共役系ポリマーとしては、例えば、ポリ3−ヘキシルチオフェン(P3HT)等のポリチオフェン及びそのオリゴマー、またはTechnical Digest of the International PVSEC−17,Fukuoka,Japan,2007,P1225に記載の重合性基を有するようなポリチオフェン、Nature Material,(2006)vol.5,p328に記載のポリチオフェン−チエノチオフェン共重合体、国際公開第08/000664号パンフレットに記載のポリチオフェン−ジケトピロロピロール共重合体、Adv Mater,2007p4160に記載のポリチオフェン−チアゾロチアゾール共重合体,Nature Mat.vol.6(2007),p497に記載のPCPDTBT等のようなポリチオフェン共重合体、ポリピロール及びそのオリゴマー、ポリアニリン、ポリフェニレン及びそのオリゴマー、ポリフェニレンビニレン及びそのオリゴマー、ポリチエニレンビニレン及びそのオリゴマー、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、ポリシラン、ポリゲルマン等のσ共役系ポリマー、等のポリマー材料が挙げられる。   As the conjugated polymer, for example, a polythiophene such as poly-3-hexylthiophene (P3HT) and an oligomer thereof, or a technical group described in Technical Digest of the International PVSEC-17, Fukuoka, Japan, 2007, P1225. Polythiophene, Nature Material, (2006) vol. 5, p328, a polythiophene-thienothiophene copolymer, a polythiophene-diketopyrrolopyrrole copolymer described in WO08 / 000664, and a polythiophene-thiazolothiazole copolymer described in Adv Mater, 2007p4160 , Nature Mat. vol. 6 (2007), p497 described in PCPDTBT, etc., polypyrrole and its oligomer, polyaniline, polyphenylene and its oligomer, polyphenylene vinylene and its oligomer, polythienylene vinylene and its oligomer, polyacetylene, polydiacetylene, Examples thereof include polymer materials such as σ-conjugated polymers such as polysilane and polygermane.

また、ポリマー材料ではなくオリゴマー材料としては、チオフェン6量体であるα−セクシチオフェンα,ω−ジヘキシル−α−セクシチオフェン、α,ω−ジヘキシル−α−キンケチオフェン、α,ω−ビス(3−ブトキシプロピル)−α−セクシチオフェン、等のオリゴマーが好適に用いることができる。   In addition, oligomeric materials instead of polymer materials include thiophene hexamer α-sexual thiophene α, ω-dihexyl-α-sexual thiophene, α, ω-dihexyl-α-kinkethiophene, α, ω-bis (3 Oligomers such as -butoxypropyl) -α-sexithiophene can be preferably used.

これらの化合物の中でも、溶液プロセスが可能な程度に有機溶剤への溶解性が高く、且つ乾燥後は、結晶性薄膜を作製し、高い移動度を達成することが可能な化合物が好ましい。   Among these compounds, a compound that is highly soluble in an organic solvent to the extent that a solution process is possible and that can produce a crystalline thin film and achieve high mobility after drying is preferable.

また、発電層上に電子輸送層を塗布で成膜する場合、電子輸送層溶液が発電層を溶かしてしまうという課題があるため、溶液プロセスで塗布した後に不溶化できるような材料を用いてもよい。   In addition, when the electron transport layer is formed on the power generation layer by coating, there is a problem that the electron transport layer solution dissolves the power generation layer. Therefore, a material that can be insolubilized after coating by a solution process may be used. .

このような材料としては、Technical Digest of the International PVSEC−17, Fukuoka,Japan,2007,P1225に記載の重合性基を有するようなポリチオフェンのような、塗布後に塗布膜を重合架橋して不溶化できる材料、または米国特許出願公開第2003/136964号明細書、及び特開2008−16834号公報等に記載されているような、熱等のエネルギーを加えることによって、可溶性置換基が反応して不溶化する(顔料化する)材料等を挙げることができる。   Examples of such a material include materials that can be insolubilized by polymerizing and crosslinking the coating film after coating, such as polythiophene having a polymerizable group described in Technical Digest of the International PVSEC-17, Fukuoka, Japan, 2007, P1225. Or by applying energy such as heat as described in US Patent Application Publication No. 2003/136964 and JP-A-2008-16834, etc., the soluble substituent reacts to insolubilize ( And materials).

(n型半導体材料)
本発明に係るバルクヘテロジャンクション層に用いられるn型半導体材料としては特に限定されないが、例えば、フラーレン、オクタアザポルフィリン等、p型半導体の水素原子をフッ素原子に置換したパーフルオロ体(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等)、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。
(N-type semiconductor material)
The n-type semiconductor material used for the bulk heterojunction layer according to the present invention is not particularly limited. For example, a perfluoro compound (perfluoropentacene or the like) in which a hydrogen atom of a p-type semiconductor such as fullerene or octaazaporphyrin is substituted with a fluorine atom. Perfluorophthalocyanine, etc.), naphthalenetetracarboxylic anhydride, naphthalenetetracarboxylic acid diimide, perylenetetracarboxylic acid anhydride, perylenetetracarboxylic acid diimide and other aromatic carboxylic acid anhydrides, and polymers containing such imidized compounds as a skeleton A compound etc. can be mentioned.

しかし、各種のp型半導体材料と高速(〜50fs)、且つ効率的に電荷分離を行うことができる、フラーレン誘導体が好ましい。フラーレン誘導体としては、フラーレンC60、フラーレンC70、フラーレンC76、フラーレンC78、フラーレンC84、フラーレンC240、フラーレンC540、ミックスドフラーレン、フラーレンナノチューブ、多層ナノチューブ、単層ナノチューブ、ナノホーン(円錐型)等、及びこれらの一部が水素原子、ハロゲン原子、置換または無置換のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、シクロアルキル基、シリル基、エーテル基、チオエーテル基、アミノ基、シリル基等によって置換されたフラーレン誘導体を挙げることができる。   However, fullerene derivatives that can perform charge separation efficiently with various p-type semiconductor materials at high speed (˜50 fs) are preferable. Fullerene derivatives include fullerene C60, fullerene C70, fullerene C76, fullerene C78, fullerene C84, fullerene C240, fullerene C540, mixed fullerene, fullerene nanotubes, multi-walled nanotubes, single-walled nanotubes, nanohorns (conical), etc. Partially by hydrogen atom, halogen atom, substituted or unsubstituted alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, heteroaryl group, cycloalkyl group, silyl group, ether group, thioether group, amino group, silyl group, etc. Examples thereof include substituted fullerene derivatives.

中でも、[6,6]−フェニルC61−ブチリックアシッドメチルエステル(略称PCBM)、[6,6]−フェニルC61−ブチリックアシッド−nブチルエステル(PCBnB)、[6,6]−フェニルC61−ブチリックアシッド−イソブチルエステル(PCBiB)、[6,6]−フェニルC61−ブチリックアシッド−nヘキシルエステル(PCBH)、Adv.Mater.,vol.20(2008),p2116等に記載のbis−PCBM、特開2006−199674号公報等のアミノ化フラーレン、特開2008−130889号公報等のメタロセン化フラーレン、米国特許第7,329,709号明細書等の環状エーテル基を有するフラーレン等のような、置換基を有してより溶解性が向上したフラーレン誘導体を用いることが好ましい。   Among them, [6,6] -phenyl C61-butyric acid methyl ester (abbreviation PCBM), [6,6] -phenyl C61-butyric acid-nbutyl ester (PCBnB), [6,6] -phenyl C61- Butyric acid-isobutyl ester (PCBiB), [6,6] -phenyl C61-butyric acid-n-hexyl ester (PCBH), Adv. Mater. , Vol. 20 (2008), p2116, etc., aminated fullerenes such as JP-A 2006-199674, metallocene fullerenes such as JP-A 2008-130889, US Pat. No. 7,329,709, etc. It is preferable to use a fullerene derivative having a substituent and having improved solubility, such as fullerene having a cyclic ether group such as a calligraphy.

(正孔輸送層・電子ブロック層)
本発明の有機光電変換素子10は、バルクヘテロジャンクション層と陽極との中間には正孔輸送層17を、バルクヘテロジャンクション層で発生した電荷をより効率的に取り出すことが可能となるため、これらの層を有していることが好ましい。
(Hole transport layer / electron block layer)
In the organic photoelectric conversion element 10 of the present invention, the hole transport layer 17 can be taken out between the bulk heterojunction layer and the anode, and charges generated in the bulk heterojunction layer can be taken out more efficiently. It is preferable to have.

これらの層を構成する材料としては、例えば、正孔輸送層17としては、スタルクヴイテック製、商品名BaytronP等のPEDOT、ポリアニリン及びそのドープ材料、国際公開第06/19270号パンフレット等に記載のシアン化合物、等を用いることができる。   As a material constituting these layers, for example, as the hole transport layer 17, PEDOT such as Product name BaytronP manufactured by Stark Vitec, polyaniline and its doped material, described in WO 06/19270, etc. Cyanide compounds can be used.

なお、バルクヘテロジャンクション層に用いられるn型半導体材料のLUMO準位よりも浅いLUMO準位を有する正孔輸送層には、バルクヘテロジャンクション層で生成した電子を陽極側には流さないような整流効果を有する電子ブロック機能が付与される。   Note that the hole transport layer having a LUMO level shallower than the LUMO level of the n-type semiconductor material used for the bulk heterojunction layer has a rectifying effect that prevents electrons generated in the bulk heterojunction layer from flowing to the anode side. The electronic block function is provided.

このような正孔輸送層は電子ブロック層とも呼ばれ、このような機能を有する正孔輸送層を使用するほうが好ましい。このような材料としては、特開平5−271166号公報等に記載のトリアリールアミン系化合物、また酸化モリブデン、酸化ニッケル、酸化タングステン等の金属酸化物等を用いることができる。   Such a hole transport layer is also called an electron block layer, and it is preferable to use a hole transport layer having such a function. As such a material, a triarylamine compound described in JP-A-5-271166 or a metal oxide such as molybdenum oxide, nickel oxide, or tungsten oxide can be used.

また、バルクヘテロジャンクション層に用いたp型半導体材料単体からなる層を用いることもできる。これらの層を作製する手段としては、真空蒸着法、溶液塗布法のいずれであってもよいが、好ましくは溶液塗布法である。バルクヘテロジャンクション層を作製する前に、下層に塗布膜を作製すると塗布面をレベリングする効果があり、リーク等の影響が低減するため好ましい。   A layer made of a single p-type semiconductor material used for the bulk heterojunction layer can also be used. As a means for producing these layers, either a vacuum vapor deposition method or a solution coating method may be used, but a solution coating method is preferable. It is preferable to produce a coating film in the lower layer before producing the bulk heterojunction layer because it has the effect of leveling the application surface and reduces the influence of leakage and the like.

(電子輸送層・正孔ブロック層)
本発明の有機光電変換素子10は、バルクヘテロジャンクション層と陰極との中間には電子輸送層18を作製することで、バルクヘテロジャンクション層で発生した電荷をより効率的に取り出すことが可能となるため、これらの層を有していることが好ましい。
(Electron transport layer / hole blocking layer)
In the organic photoelectric conversion element 10 of the present invention, it is possible to more efficiently extract charges generated in the bulk heterojunction layer by producing the electron transport layer 18 between the bulk heterojunction layer and the cathode. It is preferable to have these layers.

また、電子輸送層18としては、オクタアザポルフィリン、p型半導体のパーフルオロ体(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等)を用いることができるが、同様にバルクヘテロジャンクション層に用いられるp型半導体材料のHOMO準位よりも深いHOMO準位を有する電子輸送層には、バルクヘテロジャンクション層で生成した正孔を陰極側には流さないような整流効果を有する正孔ブロック機能が付与される。   As the electron transport layer 18, octaazaporphyrin, a p-type semiconductor perfluoro product (perfluoropentacene, perfluorophthalocyanine, or the like) can be used. Similarly, a p-type semiconductor material used for a bulk heterojunction layer is used. The electron transport layer having a HOMO level deeper than the HOMO level is given a hole blocking function having a rectifying effect so that holes generated in the bulk heterojunction layer do not flow to the cathode side.

このような電子輸送層は正孔ブロック層とも呼ばれ、このような機能を有する電子輸送層を使用するほうが好ましい。   Such an electron transport layer is also called a hole blocking layer, and it is preferable to use an electron transport layer having such a function.

このような材料としては、バソキュプロイン等のフェナントレン系化合物、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n型半導体材料、及び酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ガリウム等のn型無機酸化物及びフッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化セシウム等のアルカリ金属化合物等を用いることができる。   Examples of such materials include phenanthrene compounds such as bathocuproine, n-type semiconductor materials such as naphthalenetetracarboxylic acid anhydride, naphthalenetetracarboxylic acid diimide, perylenetetracarboxylic acid anhydride, perylenetetracarboxylic acid diimide, and titanium oxide. N-type inorganic oxides such as zinc oxide and gallium oxide, and alkali metal compounds such as lithium fluoride, sodium fluoride, and cesium fluoride can be used.

また、バルクヘテロジャンクション層に用いたn型半導体材料単体からなる層を用いることもできる。これらの層を作製する手段としては、真空蒸着法、溶液塗布法のいずれであってもよいが、好ましくは溶液塗布法である。   A layer made of a single n-type semiconductor material used for the bulk heterojunction layer can also be used. As a means for producing these layers, either a vacuum vapor deposition method or a solution coating method may be used, but a solution coating method is preferable.

(その他の層)
エネルギー変換効率の向上や、素子寿命の向上を目的に、各種中間層を素子内に有する構成としてもよい。中間層の例としては、正孔ブロック層、電子ブロック層、正孔注入層、電子注入層、励起子ブロック層、UV吸収層、光反射層、波長変換層等を挙げることができる。
(Other layers)
For the purpose of improving energy conversion efficiency and improving the lifetime of the element, a structure having various intermediate layers in the element may be employed. Examples of the intermediate layer include a hole block layer, an electron block layer, a hole injection layer, an electron injection layer, an exciton block layer, a UV absorption layer, a light reflection layer, and a wavelength conversion layer.

(透明電極(第1電極))
本発明に係る透明電極は、陰極、陽極は特に限定せず、素子構成により選択することができるが、好ましくは透明電極を陽極として用いることである。例えば、陽極として用いる場合、好ましくは380nm〜800nmの光を透過する電極である。
(Transparent electrode (first electrode))
In the transparent electrode according to the present invention, the cathode and the anode are not particularly limited and can be selected depending on the element configuration, but preferably the transparent electrode is used as the anode. For example, when used as an anode, it is preferably an electrode that transmits light of 380 nm to 800 nm.

材料としては、例えば、インジウムチンオキシド(ITO)、SnO、ZnO等の透明導電性金属酸化物、金、銀、白金等の金属薄膜、金属ナノワイヤー、カーボンナノチューブ用いることができる。 As the material, for example, transparent conductive metal oxides such as indium tin oxide (ITO), SnO 2 and ZnO, metal thin films such as gold, silver and platinum, metal nanowires and carbon nanotubes can be used.

また、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリチエニレンビニレン、ポリアズレン、ポリイソチアナフテン、ポリカルバゾール、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアセン、ポリフェニルアセチレン、ポリジアセチレン及びポリナフタレンの各誘導体からなる群より選ばれる導電性高分子等も用いることができる。また、これらの導電性化合物を複数組み合わせて透明電極とすることもできる。   Also selected from the group consisting of derivatives of polypyrrole, polyaniline, polythiophene, polythienylene vinylene, polyazulene, polyisothianaphthene, polycarbazole, polyacetylene, polyphenylene, polyphenylene vinylene, polyacene, polyphenylacetylene, polydiacetylene and polynaphthalene. Conductive polymers can also be used. A plurality of these conductive compounds can be combined to form a transparent electrode.

(対電極(第2電極))
対電極は導電材単独層であってもよいが、導電性を有する材料に加えて、これらを保持する樹脂を併用してもよい。対電極の導電材としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。
(Counter electrode (second electrode))
The counter electrode may be a single layer of a conductive material, but in addition to a conductive material, a resin that holds these may be used in combination. As the conductive material of the counter electrode, a material having a small work function (4 eV or less) metal, alloy, electrically conductive compound and a mixture thereof is used.

このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。 Specific examples of such electrode materials include sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) Mixtures, indium, lithium / aluminum mixtures, rare earth metals and the like.

これらの中で、電子の取り出し性能及び酸化等に対する耐久性の点から、これら金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。 Among these, from the viewpoint of electron extraction performance and durability against oxidation, etc., a mixture of these metals and a second metal which is a stable metal having a larger work function value than this, for example, a magnesium / silver mixture, magnesium / Aluminum mixtures, magnesium / indium mixtures, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixtures, lithium / aluminum mixtures, aluminum and the like are preferred.

対電極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を作製させることにより、作製することができる。また、膜厚は通常10nm〜5μm、好ましくは50nm〜200nmの範囲で選ばれる。   The counter electrode can be produced by producing a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering. The film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 5 μm, preferably 50 nm to 200 nm.

対電極の導電材として金属材料を用いれば、対電極側に来た光は反射されて第1電極側に反射され、この光が再利用可能となり、光電変換層で再度吸収され、より光電変換効率が向上し好ましい。   If a metal material is used as the conductive material of the counter electrode, the light coming to the counter electrode side is reflected and reflected to the first electrode side, and this light can be reused and absorbed again by the photoelectric conversion layer, and more photoelectric conversion is performed. Efficiency is improved and preferable.

また、対電極13は、金属(例えば、金、銀、銅、白金、ロジウム、ルテニウム、アルミニウム、マグネシウム、インジウム等)、炭素からなるナノ粒子、ナノワイヤー、ナノ構造体であってもよく、ナノワイヤーの分散物であれば、透明で導電性の高い対電極を塗布法により作製でき好ましい。   The counter electrode 13 may be a metal (for example, gold, silver, copper, platinum, rhodium, ruthenium, aluminum, magnesium, indium, etc.), a nanoparticle made of carbon, a nanowire, or a nanostructure. A wire dispersion is preferable because a transparent and highly conductive counter electrode can be produced by a coating method.

また、対電極側を光透過性とする場合は、例えば、アルミニウム及びアルミニウム合金、銀及び銀化合物等の対電極に適した導電性材料を薄く1〜20nm程度の膜厚で作製した後、上記透明電極の説明で挙げた導電性光透過性材料の膜を設けることで、光透過性対電極とすることができる。   Moreover, when making the counter electrode side light-transmitting, for example, after forming a conductive material suitable for the counter electrode such as aluminum and aluminum alloy, silver and silver compound in a thin film thickness of about 1 to 20 nm, By providing a film of the conductive light transmissive material mentioned in the description of the transparent electrode, a light transmissive counter electrode can be obtained.

(中間電極)
また、前記(v)(または図3)のようなタンデム構成の場合に必要となる中間電極の材料としては、透明性と導電性を併せ持つ化合物を用いた層であることが好ましく、前記透明電極で用いたような材料(ITO、AZO、FTO、酸化チタン等の透明金属酸化物、Ag、Al、Au等の非常に薄い金属層またはナノ粒子・ナノワイヤーを含有する層、PEDOT:PSS、ポリアニリン等の導電性高分子材料等)を用いることができる。
(Intermediate electrode)
In addition, the material of the intermediate electrode required in the case of the tandem configuration as in (v) (or FIG. 3) is preferably a layer using a compound having both transparency and conductivity. (Such as ITO, AZO, FTO, transparent metal oxides such as titanium oxide, very thin metal layers such as Ag, Al, Au, etc., or layers containing nanoparticles / nanowires, PEDOT: PSS, polyaniline) Or the like can be used.

なお、前述した正孔輸送層と電子輸送層の中には、適切に組み合わせて積層することで中間電極(電荷再結合層)として働く組み合わせもあり、このような構成とすると1層作製する工程を省くことができ好ましい。   In addition, in the hole transport layer and the electron transport layer described above, there is also a combination that works as an intermediate electrode (charge recombination layer) by appropriately stacking them. Is preferable.

(金属ナノワイヤー)
本発明に係る導電性繊維としては、金属でコーティングした有機繊維や無機繊維、導電性金属酸化物繊維、金属ナノワイヤー、炭素繊維、カーボンナノチューブ等を用いることができるが、金属ナノワイヤーが好ましい。
(Metal nanowires)
As the conductive fiber according to the present invention, an organic fiber or inorganic fiber coated with a metal, a conductive metal oxide fiber, a metal nanowire, a carbon fiber, a carbon nanotube, or the like can be used, and a metal nanowire is preferable.

一般に、金属ナノワイヤーとは、金属元素を主要な構成要素とする線状構造体のことを言う。特に、本発明における金属ナノワイヤーとはnmサイズの直径を有する線状構造体を意味する。   In general, the metal nanowire refers to a linear structure having a metal element as a main component. In particular, the metal nanowire in the present invention means a linear structure having a diameter of nm size.

本発明に係る金属ナノワイヤーとしては、1つの金属ナノワイヤーで長い導電パスを作製するために、また、適度な光散乱性を発現するために、平均長さが3μm以上であることが好ましく、更には3μm〜500μmが好ましく、特に3μm〜300μmであることが好ましい。併せて、長さの相対標準偏差は40%以下であることが好ましい。   The metal nanowire according to the present invention preferably has an average length of 3 μm or more in order to produce a long conductive path with one metal nanowire, and to express appropriate light scattering properties. Furthermore, 3 micrometers-500 micrometers are preferable, and it is especially preferable that they are 3 micrometers-300 micrometers. In addition, the relative standard deviation of the length is preferably 40% or less.

また、平均直径は、透明性の観点からは小さいことが好ましく、一方で、導電性の観点からは大きい方が好ましい。本発明においては、金属ナノワイヤーの平均直径として10nm〜300nmが好ましく、30nm〜200nmであることがより好ましい。併せて、直径の相対標準偏差は20%以下であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that an average diameter is small from a transparency viewpoint, On the other hand, the larger one is preferable from an electroconductive viewpoint. In the present invention, the average diameter of the metal nanowire is preferably 10 nm to 300 nm, and more preferably 30 nm to 200 nm. In addition, the relative standard deviation of the diameter is preferably 20% or less.

本発明に係る金属ナノワイヤーの金属組成としては特に制限はなく、貴金属元素や卑金属元素の1種または複数の金属から構成することができるが、貴金属(例えば、金、白金、銀、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム等)及び鉄、コバルト、銅、錫からなる群に属する少なくとも1種の金属を含むことが好ましく、導電性の観点から少なくとも銀を含むことがより好ましい。   There is no restriction | limiting in particular as a metal composition of the metal nanowire which concerns on this invention, Although it can comprise from the 1 type or several metal of a noble metal element or a base metal element, noble metals (for example, gold, platinum, silver, palladium, rhodium) Iridium, ruthenium, osmium, and the like) and at least one metal belonging to the group consisting of iron, cobalt, copper, and tin, and more preferably at least silver from the viewpoint of conductivity.

また、導電性と安定性(金属ナノワイヤーの硫化や酸化耐性、及びマイグレーション耐性)を両立するために、銀と、銀を除く貴金属に属する少なくとも1種の金属を含むことも好ましい。本発明に係る金属ナノワイヤーが2種類以上の金属元素を含む場合には、例えば、金属ナノワイヤーの表面と内部で金属組成が異なっていてもよいし、金属ナノワイヤー全体が同一の金属組成を有していてもよい。   In order to achieve both conductivity and stability (sulfurization and oxidation resistance of metal nanowires and migration resistance), it is also preferable to include silver and at least one metal belonging to a noble metal other than silver. When the metal nanowire according to the present invention includes two or more kinds of metal elements, for example, the metal composition may be different between the inside and the surface of the metal nanowire, or the entire metal nanowire has the same metal composition. You may have.

本発明において金属ナノワイヤーの製造手段には特に制限はなく、例えば、液相法や気相法等の公知の手段を用いることができる。また、具体的な製造方法にも特に制限はなく、公知の製造方法を用いることができる。   In the present invention, there are no particular limitations on the means for producing the metal nanowire, and for example, known means such as a liquid phase method and a gas phase method can be used. Moreover, there is no restriction | limiting in particular in a specific manufacturing method, A well-known manufacturing method can be used.

例えば、Agナノワイヤーの製造方法としては、Adv.Mater.,2002,14,833〜837;Chem.Mater.,2002,14,4736〜4745等、Auナノワイヤーの製造方法としては特開2006−233252号公報等、Cuナノワイヤーの製造方法としては特開2002−266007号公報等、Coナノワイヤーの製造方法としては特開2004−149871号公報等を参考にすることができる。特に、上述した、Adv.Mater.及びChem.Mater.で報告されたAgナノワイヤーの製造方法は、水系で簡便にAgナノワイヤーを製造することができ、また銀の導電率は金属中で最大であることから、本発明に係る金属ナノワイヤーの製造方法として好ましく適用することができる。   For example, as a manufacturing method of Ag nanowire, Adv. Mater. , 2002, 14, 833-837; Chem. Mater. , 2002, 14, 4736-4745, etc., as a method for producing Au nanowires, such as JP 2006-233252A, etc., as a method for producing Cu nanowires, JP 2002-266007 A, etc. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-149871 can be referred to. In particular, Adv. Mater. And Chem. Mater. The method for producing Ag nanowires reported in 1 can easily produce Ag nanowires in an aqueous system, and since the conductivity of silver is the highest among metals, the production of metal nanowires according to the present invention is possible. It can be preferably applied as a method.

本発明においては、金属ナノワイヤーが互いに接触し合うことにより3次元的な導電ネットワークを作製し、高い導電性を発現するとともに、金属ナノワイヤーが存在しない導電ネットワークの窓部を光が透過することが可能となり、更に金属ナノワイヤーの散乱効果によって、有機発電層部からの発電を効率的に行うことが可能となる。第1電極において金属ナノワイヤーを有機発電層部に近い側に設置すれば、この散乱効果がより有効に利用できるのでより好ましい実施形態である。   In the present invention, metal nanowires are brought into contact with each other to produce a three-dimensional conductive network, exhibiting high conductivity, and allowing light to pass through a window portion of the conductive network where there is no metal nanowire. In addition, the power generation from the organic power generation layer can be efficiently performed by the scattering effect of the metal nanowires. If a metal nanowire is installed in the 1st electrode at the side close | similar to an organic electric power generation layer part, since this scattering effect can be utilized more effectively, it is more preferable embodiment.

(光学機能層)
本発明の有機光電変換素子は、太陽光のより効率的な受光を目的として、各種の光学機能層を有していてもよい。光学機能層としては、例えば、反射防止層、マイクロレンズアレイ等の集光層、陰極で反射した光を散乱させて再度発電層に入射させることができるような光拡散層等を設けてもよい。
(Optical function layer)
The organic photoelectric conversion element of the present invention may have various optical functional layers for the purpose of more efficient light reception of sunlight. As the optical functional layer, for example, a light condensing layer such as an antireflection layer or a microlens array, or a light diffusion layer that can scatter light reflected by the cathode and enter the power generation layer again may be provided. .

反射防止層としては、各種公知の反射防止層を設けることができるが、例えば、透明樹脂フィルムが二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムである場合は、フィルムに隣接する易接着層の屈折率を1.57〜1.63とすることで、フィルム基板と易接着層との界面反射を低減して透過率を向上させることができるのでより好ましい。屈折率を調整する方法としては、酸化スズゾルや酸化セリウムゾル等の比較的屈折率の高い酸化物ゾルとバインダー樹脂との比率を適宜調整して塗設することで実施できる。易接着層は単層でもよいが、接着性を向上させるためには2層以上の構成にしてもよい。   Various known antireflection layers can be provided as the antireflection layer. For example, when the transparent resin film is a biaxially stretched polyethylene terephthalate film, the refractive index of the easy adhesion layer adjacent to the film is 1.57. It is more preferable to set it to ˜1.63 because the interface reflection between the film substrate and the easy adhesion layer can be reduced and the transmittance can be improved. The method for adjusting the refractive index can be carried out by appropriately adjusting the ratio of the oxide sol having a relatively high refractive index such as tin oxide sol or cerium oxide sol and the binder resin. The easy adhesion layer may be a single layer, but may be composed of two or more layers in order to improve adhesion.

集光層としては、例えば、支持基板の太陽光受光側にマイクロレンズアレイ上の構造を設けるように加工したり、あるいは所謂集光シートと組み合わせたりすることにより特定方向からの受光量を高めたり、逆に太陽光の入射角度依存性を低減することができる。   As the condensing layer, for example, it is processed so as to provide a structure on the microlens array on the sunlight receiving side of the support substrate, or the amount of light received from a specific direction is increased by combining with a so-called condensing sheet. Conversely, the incident angle dependency of sunlight can be reduced.

マイクロレンズアレイの例としては、基板の光取り出し側に一辺が30μmでその頂角が90度となるような四角錐を2次元に配列する。一辺は10μm〜100μmが好ましい。これより小さくなると回折の効果が発生して色付き、大きすぎると厚みが厚くなり好ましくない。   As an example of the microlens array, quadrangular pyramids having a side of 30 μm and an apex angle of 90 degrees are two-dimensionally arranged on the light extraction side of the substrate. One side is preferably 10 μm to 100 μm. If it becomes smaller than this, the effect of diffraction will generate | occur | produce and color, and if too large, thickness will become thick and is not preferable.

また、光拡散層としては、各種のアンチグレア層、金属または各種無機酸化物等のナノ粒子・ナノワイヤー等を無色透明なポリマーに分散した層等を挙げることができる。   Examples of the light diffusion layer include various antiglare layers, layers in which nanoparticles or nanowires such as metals or various inorganic oxides are dispersed in a colorless and transparent polymer, and the like.

(成膜方法・表面処理方法)
電子受容体と電子供与体とが混合されたバルクヘテロジャンクション層、及び輸送層・電極の作製方法としては、蒸着法、塗布法(キャスト法、スピンコート法を含む)等を例示することができる。このうち、バルクヘテロジャンクション層の作製方法としては、蒸着法、塗布法(キャスト法、スピンコート法を含む)等を例示することができる。
(Film formation method / surface treatment method)
Examples of a method for producing a bulk heterojunction layer in which an electron acceptor and an electron donor are mixed, and a transport layer / electrode include a vapor deposition method and a coating method (including a cast method and a spin coat method). Among these, examples of the method for producing the bulk heterojunction layer include a vapor deposition method and a coating method (including a casting method and a spin coating method).

このうち、前述の正孔と電子が電荷分離する界面の面積を増大させ、高い光電変換効率を有する素子を作製するためには、塗布法が好ましい。また、塗布法は製造速度にも優れている。   Among these, the coating method is preferable in order to increase the area of the interface where charges and electrons are separated from each other as described above and to produce a device having high photoelectric conversion efficiency. Also, the coating method is excellent in production speed.

この際に使用する塗布方法に制限はないが、例えば、スピンコート法、溶液からのキャスト法、ディップコート法、ブレードコート法、ワイヤバーコート法、グラビアコート法、スプレーコート法等が挙げられる。更には、インクジェット法、スクリーン印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、オフセット印刷法、フレキソ印刷法等の印刷法でパターニングすることもできる。   Although there is no restriction | limiting in the coating method used in this case, For example, a spin coat method, the cast method from a solution, a dip coat method, a blade coat method, a wire bar coat method, a gravure coat method, a spray coat method etc. are mentioned. Furthermore, patterning can also be performed by a printing method such as an inkjet method, a screen printing method, a relief printing method, an intaglio printing method, an offset printing method, a flexographic printing method, or the like.

塗布後は残留溶媒及び水分、ガスの除去、及び半導体材料の結晶化による移動度向上・吸収長波化を引き起こすために、加熱を行うことが好ましい。製造工程中において所定の温度でアニール処理されると、微視的に一部が凝集または結晶化が促進され、バルクヘテロジャンクション層を適切な相分離構造とすることができる。その結果、バルクヘテロジャンクション層のキャリア移動度が向上し、高い効率を得ることができるようになる。   After application, it is preferable to perform heating in order to cause removal of residual solvent, moisture, and gas and increase mobility and absorption longwave by crystallization of the semiconductor material. When annealing is performed at a predetermined temperature during the manufacturing process, a part of the particles is microscopically aggregated or crystallized, and the bulk heterojunction layer can have an appropriate phase separation structure. As a result, the carrier mobility of the bulk heterojunction layer is improved and high efficiency can be obtained.

発電層(バルクヘテロジャンクション層)14は、電子受容体と電子供与体とが均一に混在された単一層で構成してもよいが、電子受容体と電子供与体との混合比を変えた複数層で構成してもよい。この場合、前述したような塗布後に不溶化できるような材料を用いることで作製することが可能となる。   The power generation layer (bulk heterojunction layer) 14 may be composed of a single layer in which an electron acceptor and an electron donor are uniformly mixed, but a plurality of layers in which the mixing ratio of the electron acceptor and the electron donor is changed. You may comprise. In this case, it can be manufactured by using a material that can be insolubilized after coating as described above.

(パターニング)
本発明に係る電極、発電層、正孔輸送層、電子輸送層等をパターニングする方法やプロセスには特に制限はなく、公知の手法を適宜適用することができる。
(Patterning)
The method and process for patterning the electrode, the power generation layer, the hole transport layer, the electron transport layer, and the like according to the present invention are not particularly limited, and known methods can be appropriately applied.

バルクヘテロジャンクション層、輸送層等の可溶性の材料であれば、ダイコート、ディップコート等の全面塗布後に不要部だけ拭き取ってもよいし、インクジェット法やスクリーン印刷等の方法を使用して塗布時に直接パターニングしてもよい。   If it is a soluble material such as a bulk heterojunction layer or a transport layer, only unnecessary portions may be wiped after the entire surface of die coating, dip coating, etc., or direct patterning at the time of coating using a method such as an ink jet method or screen printing. May be.

電極材料等の不溶性の材料の場合は、電極を真空堆積時にマスク蒸着を行ったり、エッチングまたはリフトオフ等の公知の方法によってパターニングすることができる。また、別の基板上に作製したパターンを転写することによってパターンを作製してもよい。   In the case of an insoluble material such as an electrode material, the electrode can be patterned by a known method such as mask vapor deposition during vacuum deposition or etching or lift-off. Alternatively, the pattern may be produced by transferring a pattern produced on another substrate.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited to these.

実施例1
《バリアフィルム1の作製》
以下に記載のように、まず、基材を作製し、次いで、基材上にバリア層を作製する工程を経て、バリアフィルム1を作製した。
Example 1
<< Preparation of Barrier Film 1 >>
As described below, first, a base material was produced, and then a barrier film 1 was produced through a process of producing a barrier layer on the base material.

《基材の作製》
熱可塑性樹脂支持体である、両面に易接着加工された125μm厚みのポリエステルフィルム(帝人デュポンフィルム株式会社製、極低熱収PET Q83)を用い、下記に示すように、片面にブリードアウト防止層、反対面に平滑層を作製したものを基材として用いた。
<Production of base material>
A 125 μm thick polyester film (Teijin DuPont Films Co., Ltd., extremely low heat yield PET Q83) which is a thermoplastic resin support and is easily bonded on both sides is used. As shown below, a bleed-out prevention layer is provided on one side. A substrate having a smooth layer formed on the opposite surface was used as a substrate.

(ブリードアウト防止層の形成)
上記支持体の片面に、JSR株式会社製 UV硬化型有機/無機ハイブリッドハードコート材OPSTAR Z7535を塗布、乾燥後の膜厚が4μmになるようにワイヤーバーで塗布した後、硬化条件;1.0J/cm空気下、高圧水銀ランプ使用、乾燥条件;80℃、3分で硬化を行い、ブリードアウト防止層を形成した。
(Formation of bleed-out prevention layer)
A UV curing type organic / inorganic hybrid hard coating material OPSTAR Z7535 manufactured by JSR Co., Ltd. is applied to one side of the above support, applied with a wire bar so that the film thickness after drying is 4 μm, and then curing conditions: 1.0 J / cm 2 under air, a high pressure mercury lamp used, drying conditions; 80 ° C., subjected to cure for 3 minutes to form a bleedout-preventing layer.

(平滑層の形成)
続けて上記支持体の反対面に、JSR株式会社製 UV硬化型有機/無機ハイブリッドハードコート材OPSTAR Z7501を塗布、乾燥後の膜厚が4μmになるようにワイヤーバーで塗布した後、乾燥条件;80℃、3分で乾燥後、空気雰囲気下、高圧水銀ランプ使用、硬化条件;1.0J/cm硬化を行い、平滑層を形成した。
(Formation of smooth layer)
Subsequently, a UV curable organic / inorganic hybrid hard coat material OPSTAR Z7501 manufactured by JSR Corporation is applied to the opposite surface of the support, and is applied with a wire bar so that the film thickness after drying is 4 μm, and then drying conditions; After drying at 80 ° C. for 3 minutes, a high pressure mercury lamp was used in an air atmosphere, curing conditions; 1.0 J / cm 2 curing was performed to form a smooth layer.

得られた平滑層の、JIS B 0601で規定される表面粗さで、最大断面高さRt(p)は16nmであった。   The obtained smooth layer had a surface roughness specified by JIS B 0601 and a maximum cross-sectional height Rt (p) of 16 nm.

表面粗さは、AFM(原子間力顕微鏡)で、極小の先端半径の触針を持つ検出器で連続測定した凹凸の断面曲線から算出され、極小の先端半径の触針により測定方向が30μmの区間内を多数回測定し、微細な凹凸の振幅に関する平均の粗さである。   The surface roughness is calculated from an uneven cross-sectional curve continuously measured with an AFM (Atomic Force Microscope) and a detector having a stylus with a minimum tip radius, and the measurement direction is 30 μm with a stylus with a minimum tip radius. This is the average roughness for the amplitude of fine irregularities, measured many times in the section.

《バリア層の作製》
上記で得られた基材の平滑層上に、下記の工程(a)、(b)によりバリア層を作製した。
<< Preparation of barrier layer >>
On the smooth layer of the base material obtained above, a barrier layer was prepared by the following steps (a) and (b).

工程(a):パーヒドロポリシラザン層の作製
上記平滑層、ブリードアウト防止層を設けた基材を10cm角の正方形に切り出し、その平滑層面の上に下記に示すパーヒドロポリシラザンを含有する塗布液を塗布して、パーヒドロポリシラザン層(パーヒドロポリシラザンを含有する層ともいう)を作製した。
Step (a): Production of perhydropolysilazane layer The base material provided with the smooth layer and the bleed-out prevention layer is cut into a 10 cm square, and a coating solution containing perhydropolysilazane shown below is formed on the smooth layer surface. This was applied to prepare a perhydropolysilazane layer (also referred to as a layer containing perhydropolysilazane).

(パーヒドロポリシラザンを含有する塗布液)
パーヒドロポリシラザンを含有する塗布液は、20質量%ジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ(株)製アクアミカ NN120−20)を用い、この溶液をジブチルエーテルで希釈することによりPHPS濃度を調整してスピンコート法により塗布したのち、80℃3分で乾燥し、乾燥後膜厚170nmのパーヒドロポリシラザン層を作製した。この際、ポリシラザン含有層は完全に固形化していなかった。
(Coating liquid containing perhydropolysilazane)
As the coating liquid containing perhydropolysilazane, a 20% by mass dibutyl ether solution (Aquamica NN120-20 manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) was used, and this solution was diluted with dibutyl ether to adjust the PHPS concentration and spin. After coating by the coating method, it was dried at 80 ° C. for 3 minutes, and after drying, a perhydropolysilazane layer having a thickness of 170 nm was produced. At this time, the polysilazane-containing layer was not completely solidified.

工程(b):パーヒドロポリシラザン層の改質(酸化)によるバリア層の作製
上記の工程(a)で得られたパーヒドロポリシラザン層に対して下記に記載の真空紫外線(VUV)照射を行い、バリア層を作製し、バリアフィルム1(比較)を作製した。
Step (b): Preparation of a barrier layer by modification (oxidation) of the perhydropolysilazane layer. The perhydropolysilazane layer obtained in the above step (a) is irradiated with the vacuum ultraviolet ray (VUV) described below, A barrier layer was produced, and a barrier film 1 (comparative) was produced.

(真空紫外線(VUV)照射処理条件)
MDエキシマ社製のステージ可動型キセノンエキシマ照射装置MODEL:MECL−M−1−200(波長172nm)を用い、ランプと上記試料の照射距離を1mmとなるように試料を固定し、試料温度が75℃となるように保ちながら、ステージの移動速度を10mm/秒の速さで試料を往復搬送させて、合計5往復照射したのち、試料を取り出した。
(Vacuum ultraviolet (VUV) irradiation treatment conditions)
Using a stage movable xenon excimer irradiation device MODEL: MECL-M-1-200 (wavelength 172 nm) manufactured by MD Excimer, the sample was fixed so that the irradiation distance between the lamp and the sample was 1 mm, and the sample temperature was 75. The sample was reciprocated at a moving speed of the stage of 10 mm / second while keeping the temperature at 0 ° C., and the sample was taken out after a total of 5 reciprocation irradiations.

(酸素濃度の調整)
真空紫外線(VUV)照射時の酸素濃度は、真空紫外線(VUV)照射庫内に導入する窒素ガス、及び酸素ガスの流量をフローメーターにより測定し、照射庫内に導入するガスの窒素ガス/酸素ガス流量比により酸素濃度が0.9体積%〜1.1体積%の範囲になるように調整した。
(Adjustment of oxygen concentration)
The oxygen concentration at the time of vacuum ultraviolet (VUV) irradiation is determined by measuring the flow rate of nitrogen gas and oxygen gas introduced into the vacuum ultraviolet (VUV) irradiation chamber with a flow meter, and nitrogen gas / oxygen of the gas introduced into the irradiation chamber. It adjusted so that oxygen concentration might be in the range of 0.9 volume%-1.1 volume% by gas flow rate ratio.

《バリアフィルム2の作製》
バリアフィルム1の作製において、パーヒドロポリシラザン層の形成工程と真空紫外線(VUV)を照射する工程との間に、下記の表面処理を行った以外は同様にしてバリアフィルム2を作製した。
<< Preparation of barrier film 2 >>
In the production of the barrier film 1, a barrier film 2 was produced in the same manner except that the following surface treatment was performed between the step of forming the perhydropolysilazane layer and the step of irradiating with vacuum ultraviolet rays (VUV).

(表面処理)
SAMCO社製UVオゾンクリーナー Model UV−1を用いて照射時の雰囲気を窒素置換しながら、オゾン濃度を300ppmとなるように調整して、5分間処理を行った。
(surface treatment)
Using a UV ozone cleaner Model UV-1 manufactured by SAMCO, the atmosphere at the time of irradiation was replaced with nitrogen, and the ozone concentration was adjusted to 300 ppm, and the treatment was performed for 5 minutes.

《バリアフィルム3の作製》
バリアフィルム1の作製において、パーヒドロポリシラザン層の形成工程と真空紫外線(VUV)を照射する工程との間に、下記の表面処理を行った以外は同様にしてバリアフィルム3を作製した。
<< Preparation of Barrier Film 3 >>
In the production of the barrier film 1, a barrier film 3 was produced in the same manner except that the following surface treatment was performed between the step of forming the perhydropolysilazane layer and the step of irradiating with vacuum ultraviolet rays (VUV).

(表面処理)
SAMCO社製プラズマクリーナーModel PC−300を用い、酸素供給量を0.5L/分でRIEモードで3分間処理を行った。
(surface treatment)
Using a plasma cleaner Model PC-300 manufactured by SAMCO, treatment was performed for 3 minutes in RIE mode with an oxygen supply rate of 0.5 L / min.

《バリアフィルム4の作製》
バリアフィルム1の作製において、パーヒドロポリシラザン層の形成工程と真空紫外線(VUV)を照射する工程との間に、下記の表面処理を行った以外は同様にしてバリアフィルム4を作製した。
<< Preparation of barrier film 4 >>
In the production of the barrier film 1, a barrier film 4 was produced in the same manner except that the following surface treatment was performed between the step of forming the perhydropolysilazane layer and the step of irradiating with vacuum ultraviolet rays (VUV).

(表面処理)
試料の表面に対し、6kVの電圧を印加して1m当たり30W・分で処理を行い、3分間コロナ放電を行った。
(surface treatment)
The surface of the sample was applied with a voltage of 6 kV, treated at 30 W · min per m 2 , and subjected to corona discharge for 3 minutes.

《バリアフィルム5の作製》
バリアフィルム1の作製において、パーヒドロポリシラザン層の形成工程と真空紫外線(VUV)を照射する工程との間に、下記の表面処理を行った以外は同様にしてバリアフィルム5を作製した。
<< Preparation of barrier film 5 >>
In the production of the barrier film 1, a barrier film 5 was produced in the same manner except that the following surface treatment was performed between the step of forming the perhydropolysilazane layer and the step of irradiating with vacuum ultraviolet rays (VUV).

(表面処理)
MDエキシマ社製のステージ可動型キセノンエキシマ照射装置MODEL:MECL−M−1−200のエキシマ光源と平行になるように、岩崎電気株式会社製ハロゲンヒータユニットIRE500W−Nを取り付け、ランプと上記試料の照射距離を60mmとなるように試料を固定し、酸素濃度を0.9体積%〜1.1体積%の範囲に入る様に調整した後、ステージの移動速度を30mm/秒の速さで試料を往復搬送させて、合計5往復照射した。
(surface treatment)
A stage heater type xenon excimer irradiator MODEL manufactured by MD Excimer Co., Ltd. A halogen heater unit IRE500W-N manufactured by Iwasaki Electric Co., Ltd. is attached so as to be parallel to the excimer light source of MECL-M-1-200. After fixing the sample so that the irradiation distance is 60 mm and adjusting the oxygen concentration to be in the range of 0.9 vol% to 1.1 vol%, the stage moving speed is 30 mm / sec. Were reciprocated and irradiated for a total of 5 reciprocations.

《バリアフィルム6の作製》
バリアフィルム5の作製において、パーヒドロポリシラザン層の形成工程と真空紫外線(VUV)を照射する工程との間に、下記の表面処理を行った以外は同様にしてバリアフィルム6を作製した。
<< Preparation of barrier film 6 >>
In the production of the barrier film 5, a barrier film 6 was produced in the same manner except that the following surface treatment was performed between the step of forming the perhydropolysilazane layer and the step of irradiating with vacuum ultraviolet rays (VUV).

(表面処理)
バリアフィルム5作製時の表面処理において、パーヒドロポリシラザン層の形成面と反対側から照射されるように、岩崎電気株式会社製ハロゲンヒータユニットIRE500W−Nを取り付け、ランプと上記試料の照射距離を60mmとなるように試料を固定し、酸素濃度を0.9体積%から1.1体積%の範囲に入る様に調整した後、ステージの移動速度を40mm/秒の速さで試料を往復搬送させて、合計5往復照射した。
(surface treatment)
A halogen heater unit IRE500W-N manufactured by Iwasaki Electric Co., Ltd. is attached so that irradiation is performed from the side opposite to the surface on which the perhydropolysilazane layer is formed in the surface treatment during the production of the barrier film 5, and the irradiation distance between the lamp and the sample is 60 mm. The sample is fixed so that the oxygen concentration is in the range of 0.9 vol% to 1.1 vol%, and then the stage is moved back and forth at a speed of 40 mm / sec. A total of 5 reciprocations were irradiated.

《バリアフィルム7の作製》
バリアフィルム6の作製において、パーヒドロポリシラザン層の形成工程後に、真空紫外線(VUV)を照射する工程と表面処理(パーヒドロポリシラザン層の形成面の反対側から赤外線照射する)を同時に行った以外は同様にしてバリアフィルム7を作製した。
<< Preparation of barrier film 7 >>
In the production of the barrier film 6, after the step of forming the perhydropolysilazane layer, the step of irradiating with vacuum ultraviolet rays (VUV) and the surface treatment (irradiating with infrared rays from the opposite side of the formation surface of the perhydropolysilazane layer) were performed at the same time. A barrier film 7 was produced in the same manner.

《バリアフィルム8の作製》
バリアフィルム1の作製において、パーヒドロポリシラザン層の形成後の試料を、キセノンエキシマ照射装置MODEL:MECL−M−1−200内で窒素濃度が95体積%すなわち、酸素濃度がほぼ5体積%になるように調整し、試料温度を90℃に調整した密閉空間に1時間保存した試料を酸素濃度を0.9体積%〜1.1体積%の範囲に入る様に調整した後、次工程の真空紫外線(VUV)の照射による改質処理を行った以外は同様にしてバリアフィルム8を作製した。
<< Preparation of barrier film 8 >>
In the production of the barrier film 1, the sample after the formation of the perhydropolysilazane layer is 95% by volume of nitrogen in the xenon excimer irradiation apparatus MODEL: MECL-M-1-200, that is, the oxygen concentration is approximately 5% by volume. The sample was stored in a sealed space with the sample temperature adjusted to 90 ° C. for 1 hour, and after adjusting the oxygen concentration to be in the range of 0.9% to 1.1% by volume, the vacuum in the next step A barrier film 8 was produced in the same manner except that the modification treatment by ultraviolet (VUV) irradiation was performed.

《バリアフィルム9の作製》
バリアフィルム1の作製において、キセノンエキシマ照射装置内でパーヒドロポリシラザン層形成後の試料表面に、幅100mm、間隙が0.3mmのスリットから10L毎分の乾燥窒素ガスを、2mmの距離から吹き付けることで表面処理した後、続けて次工程の真空紫外線(VUV)の照射を行った以外は同様にしてバリアフィルム9を作製した。
<< Preparation of barrier film 9 >>
In the production of the barrier film 1, dry nitrogen gas is sprayed at a distance of 2 mm from a slit having a width of 100 mm and a gap of 0.3 mm onto the sample surface after the formation of the perhydropolysilazane layer in a xenon excimer irradiation apparatus. Then, the barrier film 9 was prepared in the same manner except that the subsequent vacuum ultraviolet irradiation (VUV) was performed.

《バリアフィルム10の作製》
バリアフィルム9の作製において、表面処理手段を真空紫外線(VUV)の照射光源の10mm横の位置に隣接させ、表面処理(乾燥窒素ガスを2mmの距離から吹き付ける)を行いながら真空紫外線(VUV)照射を行った以外は同様にしてバリアフィルム10を作製した。
<< Production of Barrier Film 10 >>
In the production of the barrier film 9, the surface treatment means is placed adjacent to a position 10 mm lateral to the vacuum ultraviolet (VUV) irradiation light source, and vacuum ultraviolet (VUV) irradiation is performed while performing surface treatment (blowing dry nitrogen gas from a distance of 2 mm). A barrier film 10 was produced in the same manner except that.

《バリアフィルム11の作製》
バリアフィルム8の作製において、パーヒドロポリシラザン層形成後の試料を、窒素濃度が99体積%すなわち、酸素濃度がほぼ1%になるように調整し、試料温度を100℃に調整した密閉空間に1時間保存した試料を、その雰囲気を維持したまま、次工程の真空紫外線(VUV)の照射を行った以外は同様にしてバリアフィルム11を作製した。
<< Preparation of Barrier Film 11 >>
In the production of the barrier film 8, the sample after the formation of the perhydropolysilazane layer was adjusted so that the nitrogen concentration was 99% by volume, that is, the oxygen concentration was approximately 1%, and the sample temperature was adjusted to 100 ° C. A barrier film 11 was produced in the same manner except that the sample that had been stored for a period of time was irradiated with vacuum ultraviolet rays (VUV) in the next step while maintaining the atmosphere.

《バリアフィルム12の作製》
バリアフィルム8の作製において、パーヒドロポリシラザン層形成後の試料を、窒素濃度が90体積%すなわち、酸素濃度がほぼ10%になるように調整し、次工程の真空紫外線(VUV)光の照射を行った以外は同様にしてバリアフィルム12を作製した。
<< Preparation of Barrier Film 12 >>
In the production of the barrier film 8, the sample after the formation of the perhydropolysilazane layer is adjusted so that the nitrogen concentration is 90% by volume, that is, the oxygen concentration is approximately 10%, and the next step of irradiation with vacuum ultraviolet (VUV) light is performed. A barrier film 12 was produced in the same manner as described above.

《バリアフィルム13の作製》
バリアフィルム7の作製において、真空紫外線(VUV)の光源をキセノンエキシマランプから中心波長158nmのフッ素エキシマに変更した以外は同様にしてバリアフィルム13を作製した。
<< Preparation of barrier film 13 >>
In the production of the barrier film 7, the barrier film 13 was produced in the same manner except that the vacuum ultraviolet (VUV) light source was changed from a xenon excimer lamp to a fluorine excimer having a central wavelength of 158 nm.

《バリアフィルム作製直後の水蒸気透過率の測定及び評価》
バリアフィルム1〜13の各々について、以下に示すように水蒸気透過率を測定し、下記に示すように5段階のランク評価を行い、ガスバリア性を評価した。
<< Measurement and evaluation of water vapor permeability immediately after barrier film preparation >>
About each of the barrier films 1-13, the water-vapor-permeation rate was measured as shown below, 5-stage rank evaluation was performed as shown below, and gas barrier property was evaluated.

(水蒸気透過率の測定装置)
蒸着装置:日本電子(株)製真空蒸着装置JEE−400
恒温恒湿度オーブン:Yamato Humidic ChamberIG47M
(原材料)
水分と反応して腐食する金属:カルシウム(粒状)
水蒸気不透過性の金属:アルミニウム(φ3〜5mm、粒状)
(水蒸気バリア性評価用セルの作製)
真空蒸着装置(日本電子製真空蒸着装置 JEE−400)を用い、透明導電膜を付ける前のバリアフィルム1〜13の各々蒸着させたい部分(12mm×12mmを9箇所)以外をマスクし、金属カルシウムを蒸着させた。
(Measurement device of water vapor transmission rate)
Vapor deposition apparatus: Vacuum vapor deposition apparatus JEE-400 manufactured by JEOL Ltd.
Constant temperature and humidity oven: Yamato Humidic Chamber IG47M
(raw materials)
Metal that reacts with water and corrodes: Calcium (granular)
Water vapor-impermeable metal: Aluminum (φ3-5mm, granular)
(Preparation of water vapor barrier property evaluation cell)
Using a vacuum vapor deposition device (JEOL-made vacuum vapor deposition device JEE-400), masking the portions other than the portions (12 mm × 12 mm 9 locations) to be deposited on the barrier films 1 to 13 before attaching the transparent conductive film, and metal calcium Was evaporated.

その後、真空状態のままマスクを取り去り、シート片側全面にアルミニウムをもう一つの金属蒸着源から蒸着させた。アルミニウム封止後、真空状態を解除し、速やかに乾燥窒素ガス雰囲気下で、厚さ0.2mmの石英ガラスに封止用紫外線硬化樹脂(ナガセケムテックス製)を介してアルミニウム封止側と対面させ、紫外線を照射することで、評価用セルを作製した。   Thereafter, the mask was removed in a vacuum state, and aluminum was deposited from another metal deposition source on the entire surface of one side of the sheet. After aluminum sealing, the vacuum state is released, and immediately facing the aluminum sealing side through a UV-curable resin for sealing (made by Nagase ChemteX) on quartz glass with a thickness of 0.2 mm in a dry nitrogen gas atmosphere The cell for evaluation was produced by irradiating with ultraviolet rays.

得られた両面を封止した試料を60℃、90%RHの高温高湿下で保存し、特開2005−283561号公報記載の方法に基づき、金属カルシウムの腐食量からセル内に透過した水分量を計算した。   The obtained sample with both sides sealed is stored at 60 ° C. and 90% RH under high temperature and high humidity, and moisture permeated into the cell from the corrosion amount of metallic calcium based on the method described in JP-A-2005-283561. The amount was calculated.

(ランク評価)
5:1×10−4g/m/day未満
4:1×10−4g/m/day以上、1×10−3g/m/day未満
3:1×10−3g/m/day以上、1×10−2g/m/day未満
2:1×10−2g/m/day以上、1×10−1g/m/day未満
1:1×10−1g/m/day以上
ランク評価において、実用上に耐えうるのはランク3以上である。
(Rank evaluation)
Less than 5: 1 × 10 −4 g / m 2 / day 4: 1 × 10 −4 g / m 2 / day or more, less than 1 × 10 −3 g / m 2 / day 3: 1 × 10 −3 g / day m 2 / day or more, 1 × 10 −2 g / m 2 / day or less 2: 1 × 10 −2 g / m 2 / day or more, 1 × 10 −1 g / m 2 / day or less 1: 1 × 10 −1 g / m 2 / day or more In rank evaluation, rank 3 or more can withstand practical use.

《バリアフィルムの経時後(85℃、7日間)の水蒸気透過率》
得られたバリアフィルムを85℃に調整した下記の恒温恒湿槽内に7日連続で保管し、その後前述と同様の方法、評価ランクで水蒸気透過率を測定し、バリアフィルムの経時安定性を評価した。
<< Water vapor permeability after aging of barrier film (85 ° C, 7 days) >>
The obtained barrier film was stored in the following constant temperature and humidity chamber adjusted to 85 ° C. for 7 consecutive days, and then the water vapor transmission rate was measured by the same method and evaluation rank as described above to determine the stability of the barrier film over time. evaluated.

恒温恒湿度オーブン:Yamato Humidic ChamberIG47M
《バリア層の表面粗さの測定及び評価》
表面粗さは、AFM(原子間力顕微鏡)で、極小の先端半径の触針を持つ検出器で連続測定した凹凸の断面曲線から算出され、極小の先端半径の触針により測定方向が30μmの区間内を多数回測定し、微細な凹凸の振幅に関する平均の粗さである。
Constant temperature and humidity oven: Yamato Humidic Chamber IG47M
<< Measurement and evaluation of surface roughness of barrier layer >>
The surface roughness is calculated from an uneven cross-sectional curve continuously measured with an AFM (Atomic Force Microscope) and a detector having a stylus with a minimum tip radius, and the measurement direction is 30 μm with a stylus with a minimum tip radius. This is the average roughness for the amplitude of fine irregularities, measured many times in the section.

尚、表において、バリア層のRtが変化するのは、表面処理のエネルギーを受けた結果の微細な凹凸に起因する。
表面平滑性Rtの評価ランク(5段階)
5:5nm未満
4:5nm以上、10nm未満
3:10nm以上、20nm未満
2:20nm以上、30nm未満
1:30nm以上
《屈曲耐性の試験》
バリアフィルム1〜13をあらかじめ、半径10mmの曲率になるように、180度の角度で100回屈曲を繰り返した以外は上記と同様にして、水蒸気透過率を評価した。
In the table, the Rt of the barrier layer changes due to fine unevenness as a result of receiving the surface treatment energy.
Evaluation rank of surface smoothness Rt (5 levels)
5: Less than 5 nm 4: 5 nm or more, less than 10 nm 3: 10 nm or more, less than 20 nm 2: 20 nm or more, less than 30 nm 1: 30 nm or more << Bend resistance test >>
The water vapor transmission rate was evaluated in the same manner as described above except that the barrier films 1 to 13 were bent 100 times at an angle of 180 degrees so that the curvature of the barrier films 1 to 13 had a radius of 10 mm.

得られた結果は表1に示す。   The results obtained are shown in Table 1.

表1から、比較のバリアフィルム1に比べて、本発明のバリアフィルム2〜13は、作製直後のガスバリア性(水蒸気透過率が低い)が良好であり、85℃7日の経時保存後においても極めて良好なガスバリア性を示していることが分かる。また、屈曲試験後のガスバリア性も極めて良好であることが明らかである。   From Table 1, compared with the comparative barrier film 1, the barrier films 2 to 13 of the present invention have good gas barrier properties (low water vapor transmission rate) immediately after production, and even after aging at 85 ° C. for 7 days. It can be seen that extremely good gas barrier properties are exhibited. It is also clear that the gas barrier property after the bending test is very good.

尚、表面処理の有無についても、本発明のバリアフィルムのバリア層の表面は表面処理後の平滑性が処理無しの比較のバリアフィルム1と同等の表面平滑性を示していることが分かる。   In addition, also about the presence or absence of surface treatment, it turns out that the surface of the barrier layer of the barrier film of this invention has the surface smoothness equivalent to the comparative barrier film 1 without a surface treatment after the surface treatment.

実施例2
《有機光電変換素子1〜13の作製》
実施例1で得られた、作製直後(経時保存処理前を意味する)のバリアフィルム1〜13の各々に、インジウム・スズ酸化物(ITO)透明導電膜を150nm堆積したもの(シート抵抗10Ω/□)を、通常のフォトリソグラフィ技術と湿式エッチングとを用いて2mm幅にパターニングし第1の電極を形成した。
Example 2
<< Production of Organic Photoelectric Conversion Elements 1-13 >>
Indium tin oxide (ITO) transparent conductive film deposited in a thickness of 150 nm on each of barrier films 1 to 13 obtained immediately after production (meaning pre-aging storage treatment) obtained in Example 1 (sheet resistance 10Ω / □) was patterned to a width of 2 mm using a normal photolithography technique and wet etching to form a first electrode.

パターン形成した第1の電極を、界面活性剤と超純水による超音波洗浄、超純水による超音波洗浄の順で洗浄後、窒素ブローで乾燥させ、最後に紫外線オゾン洗浄を行った。   The patterned first electrode was washed in the order of ultrasonic cleaning with a surfactant and ultrapure water, followed by ultrasonic cleaning with ultrapure water, dried with nitrogen blow, and finally subjected to ultraviolet ozone cleaning.

この透明基板上に、導電性高分子であるBaytron P4083(スタルクヴィテック社製)を膜厚が30nmになるように塗布乾燥した後、150℃で30分間熱処理させ正孔輸送層を製膜した。   On this transparent substrate, Baytron P4083 (manufactured by Starck Vitec), which is a conductive polymer, was applied and dried to a film thickness of 30 nm, and then heat treated at 150 ° C. for 30 minutes to form a hole transport layer. .

これ以降は、基板を窒素チャンバー中に持ち込み、窒素雰囲気下で作製した。   Thereafter, the substrate was brought into a nitrogen chamber and manufactured in a nitrogen atmosphere.

まず、窒素雰囲気下で上記基板を150℃で10分間加熱処理した。次に、クロロベンゼンにP3HT(プレクトロニクス社製:レジオレギュラーポリ−3−ヘキシルチオフェン)とPCBM(フロンティアカーボン社製:6,6−フェニル−C61−ブチリックアシッドメチルエステル)を3.0質量%になるように1:0.8で混合した液を調製し、フィルタでろ過しながら膜厚が100nmになるように塗布を行い、室温で放置して乾燥させた。続けて、150℃で15分間加熱処理を行い、光電変換層を製膜した。   First, the substrate was heat-treated at 150 ° C. for 10 minutes in a nitrogen atmosphere. Next, P3HT (manufactured by Prectronics: regioregular poly-3-hexylthiophene) and PCBM (manufactured by Frontier Carbon Co., Ltd .: 6,6-phenyl-C61-butyric acid methyl ester) are added to 3.0% by mass of chlorobenzene. A liquid mixed at 1: 0.8 was prepared so that the film thickness was 100 nm while being filtered through a filter, and the film was allowed to stand at room temperature and dried. Subsequently, a heat treatment was performed at 150 ° C. for 15 minutes to form a photoelectric conversion layer.

次に、上記一連の機能層を製膜した基板を真空蒸着装置チャンバー内に移動し、1×10−4Pa以下に真空蒸着装置内を減圧した後、蒸着速度0.01nm/秒でフッ化リチウムを0.6nm積層し、更に続けて、2mm幅のシャドウマスクを通して(受光部が2×2mmに成るように直行させて蒸着)、蒸着速度0.2nm/秒でAlメタルを100nm積層することで第2の電極を形成した。得られた有機光電変換素子を窒素チャンバーに移動し、封止用キャップとUV硬化樹脂を用いて下記にように封止処理を行って、受光部が2×2mmサイズの有機光電変換素子1〜13を各々作製した。 Next, the substrate on which the series of functional layers is formed is moved into a vacuum deposition apparatus chamber, the inside of the vacuum deposition apparatus is depressurized to 1 × 10 −4 Pa or less, and then fluorinated at a deposition rate of 0.01 nm / second. Laminate 0.6 nm of lithium, and then continue to deposit 100 nm of Al metal at a deposition rate of 0.2 nm / sec through a shadow mask with a width of 2 mm (vaporization is performed so that the light receiving part is 2 × 2 mm). A second electrode was formed. The obtained organic photoelectric conversion element was moved to a nitrogen chamber, and a sealing process was performed as described below using a sealing cap and a UV curable resin. 13 were prepared.

(有機光電変換素子の封止)
窒素ガス(不活性ガス)によりパージされた環境下で、バリアフィルム1〜13の各々二枚を用い、バリア層を設けた面に、シール材としてエポキシ系光硬化型接着剤を塗布した。
(Sealing of organic photoelectric conversion elements)
Under an environment purged with nitrogen gas (inert gas), two each of the barrier films 1 to 13 were used, and an epoxy photocurable adhesive was applied as a sealing material to the surface provided with the barrier layer.

上述した方法によって得られた封止前の有機光電変換素子1〜13を、上記接着剤を塗布した封止用の二枚のバリアフィルム1〜13の接着剤塗布面の間に挟み込んで密着させた後、片側の基板側からUV光を照射して硬化させ、封止処理後の有機光電変換素子1〜13とした。   The organic photoelectric conversion elements 1 to 13 before sealing obtained by the method described above are sandwiched between the adhesive application surfaces of the two barrier films 1 to 13 for sealing and coated with the adhesive. After that, UV light was applied from one side of the substrate to cure the organic photoelectric conversion elements 1 to 13 after the sealing treatment.

《太陽電池の作製及びエネルギー変換効率の評価》
上記で得られた有機光電変換素子1〜13の評価は、各々の素子を用いて、太陽電池1〜13を各々作製し、エネルギー変換効率を求め素子としての耐久性を評価した。
<< Production of solar cells and evaluation of energy conversion efficiency >>
Evaluation of the organic photoelectric conversion elements 1-13 obtained above produced each solar cell 1-13 using each element, calculated | required energy conversion efficiency, and evaluated the durability as an element.

尚、太陽電池1〜13の作製は、有機光電変換素子1〜13の各々について、ソーラーシミュレーター(AM1.5Gフィルタ)の100mW/cmの強度の光を照射し、有効面積を4.0mmにしたマスクを受光部に重ね、IV特性を評価することで、短絡電流密度Jsc(mA/cm)、開放電圧Voc(V)及びフィルファクターFF(%)を、同素子上に形成した4箇所の受光部をそれぞれ測定し、下記式1に従って求めたエネルギー変換効率PCE(%)の4点平均値を見積もった。 In addition, preparation of the solar cells 1-13 irradiates each of the organic photoelectric conversion elements 1-13 with the light of the intensity | strength of 100 mW / cm < 2 > of a solar simulator (AM1.5G filter), and an effective area is set to 4.0 mm < 2 >. By overlapping the mask formed on the light receiving portion and evaluating the IV characteristics, a short-circuit current density Jsc (mA / cm 2 ), an open circuit voltage Voc (V), and a fill factor FF (%) were formed on the same element 4 Each of the light receiving portions was measured, and an average value of four points of the energy conversion efficiency PCE (%) obtained according to the following formula 1 was estimated.

(式1)
PCE(%)=〔Jsc(mA/cm)×Voc(V)×FF(%)〕/100mW/cm
得られた太陽電池1〜13の初期電池特性としての変換効率を測定し、次いで、性能の経時的低下の度合いを温度60℃、湿度90%RH環境で1000時間保存した強制劣化試験後の変換効率残存率により5段階のランク評価を行った。
(Formula 1)
PCE (%) = [Jsc (mA / cm 2 ) × Voc (V) × FF (%)] / 100 mW / cm 2
The conversion efficiency as the initial cell characteristics of the obtained solar cells 1 to 13 was measured, and then the conversion after the forced deterioration test in which the degree of deterioration in performance over time was stored for 1000 hours in a temperature 60 ° C., humidity 90% RH environment. Five-level rank evaluation was performed based on the efficiency remaining rate.

(5段階ランク評価)
強制劣化試験後の変換効率/初期変換効率の比
5:90%以上
4:70%以上、90%未満
3:40%以上、70%未満
2:20%以上、40%未満
1:20%未満
尚、実用上に耐えうるのはランク3以上である。
(5-level rank evaluation)
Ratio of conversion efficiency / initial conversion efficiency after forced degradation test 5: 90% or more 4: 70% or more, less than 90% 3: 40% or more, less than 70% 2: 20% or more, less than 40% 1: less than 20% Note that rank 3 or higher can withstand practical use.

得られた結果を表2に示す。   The obtained results are shown in Table 2.

表2から、比較の太陽電池1に比べて、本発明の太陽電池2〜13は、強制劣化後のエネルギー変換効率がいずれも優れていることが明らかである。   From Table 2, it is clear that the solar cells 2 to 13 of the present invention are all excellent in energy conversion efficiency after forced deterioration as compared with the comparative solar cell 1.

Claims (9)

基材の表面上にポリシラザンを含有する塗布液を塗布して塗膜を作製する工程、該塗膜を乾燥する工程の後、前記塗膜に真空紫外光を照射する工程を経て、前記塗膜を改質してバリア層を形成する工程を有するバリアフィルムの製造方法において、
前記塗膜を乾燥する工程の後であって、かつ該真空紫外光を照射する工程の前および該真空紫外光を照射する工程中の少なくとも一方において、表面処理を行う工程を有し、
前記表面処理を行う工程が、真空紫外光を吸収しないガスを主成分とする気体を塗膜に吹き付ける工程であることを特徴とするバリアフィルムの製造方法。
After the step of applying a coating liquid containing polysilazane on the surface of the substrate to prepare a coating film, the step of drying the coating film, and the step of irradiating the coating film with vacuum ultraviolet light, the coating film In the method for producing a barrier film having a step of forming a barrier layer by modifying
After the step of drying the coating film , and before the step of irradiating the vacuum ultraviolet light and at least one of the step of irradiating the vacuum ultraviolet light, the step of performing a surface treatment,
Step of performing the surface treatment, a manufacturing method of the barrier film, wherein step der Rukoto blowing gas mainly containing gas which does not absorb vacuum ultraviolet light to the coating film.
前記気体中の前記真空紫外光を吸収しないガスの含有量が95体積%以上であることを特徴とする請求項1に記載のバリアフィルムの製造方法。The method for producing a barrier film according to claim 1, wherein a content of the gas that does not absorb the vacuum ultraviolet light in the gas is 95% by volume or more. 前記気体中の前記真空紫外光を吸収しないガスの含有量が99体積%以上であることを特徴とする請求項2に記載のバリアフィルムの製造方法。The method for producing a barrier film according to claim 2, wherein the content of the gas that does not absorb the vacuum ultraviolet light in the gas is 99% by volume or more. 前記気体中の前記真空紫外光を吸収しないガスの含有量が100体積%であることを特徴とする請求項3に記載のバリアフィルムの製造方法。The method for producing a barrier film according to claim 3, wherein the content of the gas that does not absorb the vacuum ultraviolet light in the gas is 100% by volume. 前記真空紫外光を吸収しないガスは窒素であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のバリアフィルムの製造方法。The method for producing a barrier film according to claim 1, wherein the gas that does not absorb vacuum ultraviolet light is nitrogen. 前記真空紫外光がキセノンエキシマランプによる照射光であることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載のバリアフィルムの製造方法。 The method for producing a barrier film according to any one of claims 1 to 5 , wherein the vacuum ultraviolet light is irradiation light from a xenon excimer lamp. 請求項1〜のいずれか1項に記載のバリアフィルムの製造方法により製造されたことを特徴とするバリアフィルム。 Barrier film characterized by being manufactured by the method for producing a barrier film according to any one of claims 1-6. 請求項に記載のバリアフィルムを有することを特徴とする有機光電変換素子。 An organic photoelectric conversion element comprising the barrier film according to claim 7 . 請求項に記載の有機光電変換素子を有することを特徴とする太陽電池。 A solar cell comprising the organic photoelectric conversion device according to claim 8 .
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