[go: up one dir, main page]

JP2026019278A - Perovskite film forming apparatus and perovskite film forming method - Google Patents

Perovskite film forming apparatus and perovskite film forming method

Info

Publication number
JP2026019278A
JP2026019278A JP2024120739A JP2024120739A JP2026019278A JP 2026019278 A JP2026019278 A JP 2026019278A JP 2024120739 A JP2024120739 A JP 2024120739A JP 2024120739 A JP2024120739 A JP 2024120739A JP 2026019278 A JP2026019278 A JP 2026019278A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
chamber
perovskite
solvent
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2024120739A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7629568B1 (en
Inventor
武明 津田
臣伸 比良
光輝 豕瀬
祐史 笹野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hirano Tecseed Co Ltd
Original Assignee
Hirano Tecseed Co Ltd
Filing date
Publication date
Application filed by Hirano Tecseed Co Ltd filed Critical Hirano Tecseed Co Ltd
Priority to JP2024120739A priority Critical patent/JP7629568B1/en
Priority claimed from JP2024120739A external-priority patent/JP7629568B1/en
Priority to PCT/JP2025/003042 priority patent/WO2026023123A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7629568B1 publication Critical patent/JP7629568B1/en
Publication of JP2026019278A publication Critical patent/JP2026019278A/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

【課題】高品質なペロブスカイト膜を形成することのできる装置を提供する。
【解決手段】実施形態のペロブスカイト膜形成装置10は、ペロブスカイト前駆体と溶媒とを含む溶液が塗布された基材1上でペロブスカイト前駆体を結晶化させてペロブスカイト膜とするペロブスカイト膜形成装置10において、基材1が通過する区域として、ペロブスカイト前駆体を結晶化させずに基材1に塗布された溶液から溶媒を除去する区域である溶媒除去室14と、溶媒除去室14を通過後の基材1上でペロブスカイト前駆体を結晶化させてペロブスカイト膜とする区域である結晶化室15と、が設けられたことを特徴とする。
【選択図】図1

An apparatus capable of forming a high-quality perovskite film is provided.
[Solution] In an embodiment of the perovskite film forming apparatus (10), a solution containing a perovskite precursor and a solvent is applied to a substrate (1) and the perovskite precursor is crystallized to form a perovskite film, and the apparatus (10) is characterized in that it is provided with two zones through which the substrate (1) passes: a solvent removal chamber (14) in which the solvent is removed from the solution applied to the substrate (1) without crystallizing the perovskite precursor; and a crystallization chamber (15) in which the perovskite precursor is crystallized on the substrate (1) after passing through the solvent removal chamber (14) to form a perovskite film.
[Selected Figure] Figure 1

Description

本発明は、ペロブスカイト膜形成装置及びペロブスカイト膜形成方法に関する。 The present invention relates to a perovskite film formation apparatus and a perovskite film formation method.

近年、薄くて軽量で、高い発電効率を期待できる太陽電池として、ペロブスカイト型太陽電池が注目されている。ペロブスカイト型太陽電池は、ペロブスカイト膜において太陽光が吸収され自由電子と正孔が生成されることにより発電される電池である。 In recent years, perovskite solar cells have been attracting attention as a thin, lightweight solar cell that is expected to have high power generation efficiency. Perovskite solar cells generate electricity by absorbing sunlight in a perovskite film and generating free electrons and holes.

ペロブスカイト膜の製造方法では、まず、基材に溶液を塗布する。この塗布方法は、ペロブスカイト前駆体及び溶媒を含む溶液を基材の上に吐出し、基材を回転させることにより基材上で溶液を広げる、所謂スピンコート法である。その後、溶液が塗布された基材をホットプレートにより加熱することにより、溶媒を除去すると共にペロブスカイト前駆体を結晶化させてペロブスカイト膜とする。 The method for manufacturing a perovskite film begins by applying a solution to a substrate. This application method is known as spin coating, in which a solution containing a perovskite precursor and a solvent is ejected onto the substrate and the substrate is rotated to spread the solution over the substrate. The substrate with the applied solution is then heated on a hot plate to remove the solvent and crystallize the perovskite precursor, forming a perovskite film.

また、特許文献1に記載のように、移動するノズルから基材に向けて溶液を塗布し、塗布後の基材を減圧環境下に置いて溶媒を揮発させると共にペロブスカイト前駆体からペロブスカイトへの結晶化(つまりペロブスカイト化)を進行させ、その後基材を加熱環境下に置いてさらにペロブスカイト化を進行させることも提案されていた。 As described in Patent Document 1, it has also been proposed to apply a solution from a moving nozzle to a substrate, place the substrate after application in a reduced-pressure environment to volatilize the solvent and promote crystallization of the perovskite precursor into perovskite (i.e., perovskite formation), and then place the substrate in a heated environment to further promote perovskite formation.

特開2024-14770号公報JP 2024-14770 A

しかし、上記のそれぞれの方法では、溶媒の蒸発とペロブスカイト化が同時に進行してしまう。そしてそのことが、発電効率の低下につながる不均一な結晶状態や、ショートの原因となる欠陥(ボイド)の形成の原因となっている。このように高品質なペロブスカイト膜を形成するのが難しいという現状が、ペロブスカイト型太陽電池の普及の妨げになっている。 However, with each of the above methods, the evaporation of the solvent and the formation of perovskite occur simultaneously. This leads to uneven crystalline structures that reduce power generation efficiency and the formation of defects (voids) that can cause short circuits. The current difficulty in forming high-quality perovskite films is hindering the widespread use of perovskite solar cells.

また、ペロブスカイト前駆体を含む溶液にイオン液体を添加する方法や、スピンコート中の基材上の溶液に貧溶媒を滴下するアンチソルベント法といった、溶液側の工夫によるペロブスカイト膜の品質向上の試みもなされてきた。しかし、これらの方法は、いずれも大学の実験や企業の研究開発段階における形成方法であり、ペロブスカイト型太陽電池を普及させるために必要な、ペロブスカイト膜を量産化する方法ではなかった。 Attempts have also been made to improve the quality of perovskite films by modifying the solution, such as adding an ionic liquid to a solution containing perovskite precursors, or the antisolvent method, in which a poor solvent is dripped onto the solution on the substrate during spin coating. However, these methods were only used in university experiments or at the research and development stage in companies, and were not suitable for mass-producing perovskite films, which is necessary for the widespread use of perovskite solar cells.

そこで本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、高品質なペロブスカイト膜を量産化することのできる装置及び方法を提供することを目的とする。 The present invention was made in light of these circumstances, and aims to provide an apparatus and method capable of mass-producing high-quality perovskite films.

実施形態のペロブスカイト膜形成装置は、ペロブスカイト前駆体と溶媒とを含む溶液が塗布された基材上で前記ペロブスカイト前駆体を結晶化させてペロブスカイト膜とするペロブスカイト膜形成装置において、連続して搬送される前記基材が通過する区域として、前記基材上の前記溶液を、前記溶媒が蒸発し、かつ、前記ペロブスカイト前駆体が結晶化しない温度に加熱して、それにより、前記ペロブスカイト前駆体を結晶化させずに、前記基材に塗布された前記溶液から前記溶媒を除去する区域である溶媒除去室と、前記溶媒除去室を通過後の前記溶媒が除去された前記基材上で、前記ペロブスカイト前駆体を結晶化温度以上に加熱することにより結晶化させて前記ペロブスカイト膜とする区域である結晶化室と、が設けられたことを特徴とする、ペロブスカイト膜形成装置。 In one embodiment, a perovskite film formation apparatus is provided that forms a perovskite film by crystallizing a solution containing a perovskite precursor and a solvent on a substrate to which the solution is applied, the perovskite precursor being crystallized. The perovskite film formation apparatus is characterized in that it includes: a solvent removal chamber, through which the continuously transported substrate passes; a zone in which the solution on the substrate is heated to a temperature at which the solvent evaporates but the perovskite precursor does not crystallize, thereby removing the solvent from the solution applied to the substrate without crystallizing the perovskite precursor; and a crystallization chamber, which is a zone in which the perovskite precursor is heated to a crystallization temperature or higher on the substrate from which the solvent has been removed after passing through the solvent removal chamber, thereby crystallizing the perovskite precursor to form the perovskite film.

また、実施形態のペロブスカイト膜形成方法は、ペロブスカイト前駆体と溶媒とを含む溶液が塗布された基材上で前記ペロブスカイト前駆体を結晶化させてペロブスカイト膜とするペロブスカイト膜形成方法において、前記基材上の前記溶液を、前記溶媒が蒸発し、かつ、前記ペロブスカイト前駆体が結晶化しない温度に加熱して、それにより、前記ペロブスカイト前駆体を結晶化させずに、前記基材に塗布された前記溶液から前記溶媒を除去するステップと、前記溶媒を除去するステップの後に、前記溶媒が除去された前記基材上で前記ペロブスカイト前駆体を結晶化温度以上に加熱することにより結晶化させて前記ペロブスカイト膜とするステップと、を備えることを特徴とする。 Furthermore, a perovskite film formation method according to an embodiment includes a step of forming a perovskite film by crystallizing a solution containing a perovskite precursor and a solvent on a substrate to which the solution has been applied, the perovskite precursor being crystallized, the step comprising: heating the solution on the substrate to a temperature at which the solvent evaporates but the perovskite precursor does not crystallize, thereby removing the solvent from the solution applied to the substrate without crystallizing the perovskite precursor; and, after the solvent removal step, heating the perovskite precursor to a temperature equal to or higher than the crystallization temperature on the substrate from which the solvent has been removed, thereby crystallizing the perovskite precursor to form the perovskite film.

上記のペロブスカイト膜形成装置によれば、基材を溶媒除去室と結晶化室に順番に通過させることにより、高品質なペロブスカイト膜を形成でき、量産化もできる。また、上記のペロブスカイト膜形成方法によれば、基材に塗布された溶液から溶媒を除去した後にペロブスカイト前駆体を結晶化させることにより、高品質なペロブスカイト膜を形成でき、量産化もできる。 The perovskite film formation apparatus described above allows a high-quality perovskite film to be formed and mass-produced by passing the substrate through a solvent removal chamber and a crystallization chamber in sequence. Furthermore, the perovskite film formation method described above allows a high-quality perovskite film to be formed and mass-produced by crystallizing the perovskite precursor after removing the solvent from the solution applied to the substrate.

ペロブスカイト膜形成装置の側面図。FIG. 1 is a side view of a perovskite film forming apparatus. 溶液が塗布された基材の側面図。FIG. 1 is a side view of a substrate with a solution applied thereto. 溶媒除去室の側面図。Side view of the solvent removal chamber. 結晶化室の側面図。Side view of the crystallization chamber. ペロブスカイト膜形成装置のブロック図。Block diagram of a perovskite film formation device.

本発明の一実施形態であるペロブスカイト膜形成装置10について、図1~図5に基づき説明する。以下の説明において、長尺状の基材1の進行方向側を前とし、その反対側を後ろとする。また、左右とは、前から後ろを見たときの左右のことである。 A perovskite film forming apparatus 10 according to one embodiment of the present invention will be described with reference to Figures 1 to 5. In the following description, the side in the direction of travel of the elongated substrate 1 will be referred to as the front, and the opposite side will be referred to as the rear. Furthermore, left and right refer to the left and right when viewed from the front to the rear.

(1)ペロブスカイト膜形成装置10の全体構成
図1に示すように、ペロブスカイト膜形成装置10は、塗布室13、溶媒除去室14、結晶化室15及びアニール室16が後方から前方へ向かって並んで構成されている。また、塗布室13と溶媒除去室14との間には第1圧力調整室17が設けられ、溶媒除去室14と結晶化室15との間には第2圧力調整室18が設けられ、結晶化室15とアニール室16との間には第3圧力調整室19が設けられている。それぞれの圧力調整室17、18、19と、それらの前後両隣の区域との間は、基材1が通過可能な開口が形成された区画壁29(図3及び図4参照)で仕切られている。また、ペロブスカイト膜形成装置10は、巻き出し部11及び表面処理部12も備えている。
(1) Overall Configuration of Perovskite Film Forming Apparatus 10 As shown in FIG. 1 , the perovskite film forming apparatus 10 is configured with a coating chamber 13, a solvent removal chamber 14, a crystallization chamber 15, and an annealing chamber 16 lined up from rear to front. A first pressure adjustment chamber 17 is provided between the coating chamber 13 and the solvent removal chamber 14, a second pressure adjustment chamber 18 is provided between the solvent removal chamber 14 and the crystallization chamber 15, and a third pressure adjustment chamber 19 is provided between the crystallization chamber 15 and the annealing chamber 16. Each of the pressure adjustment chambers 17, 18, and 19 is separated from the adjacent zones on both sides by partition walls 29 (see FIGS. 3 and 4 ), each having an opening through which the substrate 1 can pass. The perovskite film forming apparatus 10 also includes an unwinding unit 11 and a surface treatment unit 12.

(2)巻き出し部11及び表面処理部12の構成
巻き出し部11には巻き取り軸20が設けられている。巻き取り軸20に、溶液を塗布する前の基材1が巻き取られている。巻き取り軸20はモータの駆動により回転し、基材1を巻き出す。溶液を塗布する前の基材1は、ポリエチレンテレフタラートフィルムのような透明なフィルム上に、透明導電膜と、電子輸送層が積層されたものである。基材1の幅は、例えば200mm~1000mmである。
(2) Configuration of the Unwinding Section 11 and the Surface Treatment Section 12 The unwinding section 11 is provided with a winding shaft 20. The substrate 1 before being coated with a solution is wound around the winding shaft 20. The winding shaft 20 is rotated by the drive of a motor to unwind the substrate 1. Before being coated with a solution, the substrate 1 is formed by laminating a transparent conductive film and an electron transport layer on a transparent film such as a polyethylene terephthalate film. The width of the substrate 1 is, for example, 200 mm to 1000 mm.

表面処理部12は、巻き出し部11から搬送されて来た基材1に対し、表面処理を行う部分である。表面処理は、基材1の電子輸送層の濡れ性を向上させる処理であり、例えばコロナ処理、プラズマ処理、UV処理等のいずれかである。また、表面処理部12では、基材1の除塵も行われる。 The surface treatment section 12 is a section that performs surface treatment on the substrate 1 transported from the unwinding section 11. The surface treatment is a treatment that improves the wettability of the electron transport layer of the substrate 1, and is, for example, a corona treatment, a plasma treatment, a UV treatment, or the like. The surface treatment section 12 also removes dust from the substrate 1.

(3)塗布室13の構成
塗布室13には、ダイ21と、ダイ21に対して前方のバックアップローラ22とが設けられている。バックアップローラ22は基材1を搬送するローラの一つであり、モータが駆動することにより回転する。バックアップローラ22の回転軸は左右方向に延びている。バックアップローラ22よりも下方にある表面処理部12から搬送されてきた基材1は、バックアップローラ22において搬送方向を変え、前方へ搬送されていく。ダイ21の近傍においては、バックアップローラ22は基材1を下から上へ搬送する。
(3) Configuration of Coating Chamber 13 The coating chamber 13 is provided with a die 21 and a backup roller 22 located in front of the die 21. The backup roller 22 is one of the rollers that transport the substrate 1, and is rotated by being driven by a motor. The rotation axis of the backup roller 22 extends in the left-right direction. The substrate 1 transported from the surface treatment section 12 located below the backup roller 22 changes its transport direction at the backup roller 22 and is transported forward. In the vicinity of the die 21, the backup roller 22 transports the substrate 1 from bottom to top.

ダイ21は、バックアップローラ22に接している基材1へ向かって溶液を吐出し、基材1の幅方向(左右方向)全体に溶液を予め設定された塗布厚で塗布する。基材1における溶液が塗布される面は、溶媒除去室14及び結晶化室15において上側となる面である。 The die 21 ejects the solution toward the substrate 1, which is in contact with the backup roller 22, and applies the solution to a predetermined coating thickness across the entire width (left-right) of the substrate 1. The surface of the substrate 1 onto which the solution is applied is the upper surface in the solvent removal chamber 14 and the crystallization chamber 15.

参考のため、基材1上に溶液が塗布されて溶液層2が形成された様子を図2に示す。図2は、溶媒除去室14に入った直後の基材1を示す図である。なお、本明細書において、溶液が塗布された後の基材1のことも単に「基材1」と表現することがある。 For reference, Figure 2 shows the state in which the solution is applied to the substrate 1 to form the solution layer 2. Figure 2 shows the substrate 1 immediately after it enters the solvent removal chamber 14. Note that in this specification, the substrate 1 after the solution has been applied may also be referred to simply as "substrate 1."

溶液は、ペロブスカイト前駆体と溶媒とを含むものである。ペロブスカイト前駆体は、結晶化してペロブスカイトとなる前の段階の材料のことである。例えば、ペロブスカイトとしてヨウ化鉛メチルアンモニウムCHNHPbIを生成しようとする場合は、ペロブスカイト前駆体として、ヨウ化鉛PbIとヨウ化メチルアンモニウムCHNHIが使用される。また、溶媒は、吸収する赤外線の波長が明らかなものであり、例えば波長が10μm以下の赤外線を吸収するものである。溶媒とペロブスカイト前駆体は、吸収する赤外線の波長が異なる。吸収する赤外線の波長が異なるとは、赤外吸収スペクトルが異なることを意味する。溶媒の具体例としては、N.N-ジメチルホルムアミド(DMF)及びジメチルスルホキシド(DMSO)が挙げられる。 The solution contains a perovskite precursor and a solvent. The perovskite precursor is a material in a stage before crystallization to form perovskite. For example, when attempting to produce methylammonium lead iodide CH 3 NH 3 PbI 3 as the perovskite, lead iodide PbI 2 and methylammonium iodide CH 3 NH 3 I are used as the perovskite precursor. The solvent also absorbs infrared light at a specific wavelength, for example, infrared light with a wavelength of 10 μm or less. The solvent and the perovskite precursor absorb different infrared wavelengths. Different infrared absorption wavelengths mean different infrared absorption spectra. Specific examples of solvents include N,N-dimethylformamide (DMF) and dimethyl sulfoxide (DMSO).

(4)溶媒除去室14の構成
溶媒除去室14を図3に示す。溶媒除去室14は、外観形状が直方体であり、断熱性を有し、他の区域とは隔離されている。また、溶媒除去室14は、後面に基材1の搬入口、前面に基材1の搬出口を有している。溶媒除去室14では、複数の搬送ローラ30が前後方向に沿って並んでいる。それぞれの搬送ローラ30はモータの駆動により回転する。それぞれの搬送ローラ30の回転軸は左右方向に延びている。これらの搬送ローラ30は、基材1を上に載せて搬送する。搬送ローラ30には、塗布された溶液が流れないように基材1を水平に維持する役割もある。
(4) Configuration of the Solvent Removal Chamber 14 The solvent removal chamber 14 is shown in Figure 3. The solvent removal chamber 14 has a rectangular parallelepiped exterior shape, is thermally insulated, and is isolated from other areas. The solvent removal chamber 14 also has an inlet for the substrate 1 at the rear and an outlet for the substrate 1 at the front. In the solvent removal chamber 14, multiple transport rollers 30 are lined up in the front-to-rear direction. Each transport roller 30 is rotated by a motor. The rotation axis of each transport roller 30 extends in the left-to-right direction. These transport rollers 30 transport the substrate 1 placed thereon. The transport rollers 30 also have the role of keeping the substrate 1 horizontal to prevent the applied solution from flowing.

これら複数の搬送ローラ30の少なくとも外周面を冷却するローラ冷却装置33(図5参照)が設けられている。図示省略するが、ローラ冷却装置33は、搬送ローラ30の内部に形成された流体の流路と、それらの流路に流体(例えば水又は空気)を循環させるための循環装置とを備えている。又は、ローラ冷却装置33は、それぞれの搬送ローラ30に設けられたペルチェ素子と、それらのペルチェ素子に通電するための電源とを備えている。 A roller cooling device 33 (see Figure 5) is provided to cool at least the outer peripheral surfaces of these multiple conveying rollers 30. Although not shown, the roller cooling device 33 includes fluid flow paths formed inside the conveying rollers 30 and a circulation device for circulating fluid (e.g., water or air) through these flow paths. Alternatively, the roller cooling device 33 includes Peltier elements provided on each conveying roller 30 and a power source for applying electricity to these Peltier elements.

ローラ冷却装置33は、搬送ローラ30を冷却し、それにより搬送ローラ30の上に載った基材1(図2参照)を下面側から冷却することになる。次に説明するように溶媒除去室14では基材1上の溶液層2から溶媒が蒸発するが、その際に溶液層2における表面(上側の面)から蒸発潜熱が奪われる。このとき奪われる潜熱と同じ大きさの熱量を、冷却された搬送ローラ30が基材1側から奪うことができるように、ローラ冷却装置33の冷却能力が設定される。 The roller cooling device 33 cools the transport roller 30, thereby cooling the substrate 1 (see Figure 2) placed on the transport roller 30 from below. As will be explained below, in the solvent removal chamber 14, the solvent evaporates from the solution layer 2 on the substrate 1, and in this process, latent heat of evaporation is removed from the surface (upper surface) of the solution layer 2. The cooling capacity of the roller cooling device 33 is set so that the cooled transport roller 30 can remove from the substrate 1 an amount of heat equal to the latent heat removed at this time.

溶媒除去室14における搬送ローラ30よりも上の場所には、1つの赤外線照射装置31が設けられている。赤外線照射装置31は、溶媒に吸収され、ペロブスカイト前駆体に吸収されにくい波長の赤外線を照射する装置である。溶媒として波長が10μm以下の赤外線を吸収するものが使用される場合は、赤外線照射装置31として波長が10μm以下の赤外線を照射するものが使用される。このような特定の波長範囲の赤外線を照射する赤外線照射装置31は、より広い波長範囲の赤外線を照射する装置に、特定の波長範囲の赤外線のみを通過させるフィルタ(例えば波長が10μm以下の赤外線のみを通過させるローパスフィルタ)を組み合わせることにより、実現される。 A single infrared irradiation device 31 is provided in the solvent removal chamber 14 above the conveying rollers 30. The infrared irradiation device 31 irradiates infrared light of a wavelength that is absorbed by the solvent but not easily absorbed by the perovskite precursor. When a solvent that absorbs infrared light with a wavelength of 10 μm or less is used, an infrared irradiation device 31 that irradiates infrared light with a wavelength of 10 μm or less is used. An infrared irradiation device 31 that irradiates infrared light of such a specific wavelength range is realized by combining a device that irradiates infrared light over a wider wavelength range with a filter that passes only infrared light of a specific wavelength range (for example, a low-pass filter that passes only infrared light with a wavelength of 10 μm or less).

赤外線照射装置31は、前後及び左右に十分に大きいもの(例えば、平面状に形成されたもの)であり、基材1の前後方向の広範囲と左右方向(幅方向)の全体に赤外線を照射できるものである。赤外線照射装置31の左右方向の長さは、基材1に対して赤外線を均一に照射できる範囲で長くすることが好ましく、例えば、基材1の左右方向の長さよりも長いことが好ましく、さらに、搬送ローラ30の左右方向の長さよりも長いことが好ましい。 The infrared irradiation device 31 is sufficiently large in both the front-to-back and left-to-right directions (for example, formed in a flat shape) and is capable of irradiating infrared rays over a wide range in the front-to-back direction and the entire left-to-right direction (width direction) of the substrate 1. The left-to-right length of the infrared irradiation device 31 is preferably long enough to uniformly irradiate the substrate 1 with infrared rays; for example, it is preferably longer than the left-to-right length of the substrate 1, and is also preferably longer than the left-to-right length of the conveying roller 30.

このような赤外線照射装置31の赤外線は、図3に破線の矢印で示すように基材1上に照射され、溶液中の溶媒を輻射により蒸発させる。赤外線が照射されることにより、溶液の温度は溶媒除去室14の雰囲気温度よりも高くなる(例えば70℃付近になる)が、ペロブスカイト前駆体が結晶化する温度(例えば100℃付近)までは上昇しない。 The infrared rays from this infrared irradiation device 31 are irradiated onto the substrate 1 as shown by the dashed arrow in Figure 3, evaporating the solvent in the solution through radiation. By irradiating the infrared rays, the temperature of the solution becomes higher than the ambient temperature in the solvent removal chamber 14 (for example, to around 70°C), but does not rise to the temperature at which the perovskite precursor crystallizes (for example, to around 100°C).

なお、溶媒除去室14の雰囲気温度は、ペロブスカイト前駆体が結晶化してペロブスカイトとなる温度よりも十分に低い温度であり、例えば30℃~50℃である。 The ambient temperature in the solvent removal chamber 14 is sufficiently lower than the temperature at which the perovskite precursor crystallizes to form perovskite, for example, 30°C to 50°C.

また、溶媒除去室14における搬送ローラ30よりも上の場所には、整流装置が設けられている。整流装置は、空気を送風する送風装置32aと、空気を吸引する吸気装置32bとからなる。送風装置32aは、溶媒除去室14における搬送ローラ30よりも上かつ後方の場所に設けられ、前方かつ水平に空気を送風する。吸気装置32bは、溶媒除去室14における送風装置32aと同じ高さかつ前方の場所に設けられ、後方から吹いてきた空気を吸気する。 A straightening device is also provided above the conveying rollers 30 in the solvent removal chamber 14. The straightening device consists of a blower 32a that blows air and an air suction device 32b that sucks in air. The blower 32a is provided above and behind the conveying rollers 30 in the solvent removal chamber 14, and blows air forward and horizontally. The air suction device 32b is provided at the same height and forward as the blower 32a in the solvent removal chamber 14, and sucks in air blown in from behind.

送風装置32aと吸気装置32bのこの配置により、図3に実線の矢印で示すように、送風装置32aから吸気装置32bへ向かって空気が送られる。そのため、搬送ローラ30上の基材1の上を、基材1の搬送方向と同方向に空気が流れることになる。空気の流れの速さは、基材1の搬送の速さと同じになるように制御される。送風装置32aから送られる空気の温度は、溶媒除去室14における空気の温度と同じで、例えば30℃~50℃である。 With this arrangement of the blower 32a and the suction device 32b, air is sent from the blower 32a to the suction device 32b, as shown by the solid arrow in Figure 3. As a result, air flows over the substrate 1 on the transport roller 30 in the same direction as the transport direction of the substrate 1. The speed of the air flow is controlled to be the same as the transport speed of the substrate 1. The temperature of the air sent from the blower 32a is the same as the temperature of the air in the solvent removal chamber 14, for example, 30°C to 50°C.

(5)結晶化室15の構成
結晶化室15を図4に示す。結晶化室15は、外観形状が直方体であり、断熱性を有し、他の区域とは隔離されている。また、結晶化室15は、後面に基材1の搬入口、前面に基材1の搬出口を有している。結晶化室15では、複数の搬送ローラ40が前後方向に並んでいる。それぞれの搬送ローラ40はモータの駆動により回転する。それぞれの搬送ローラ40の回転軸は左右方向に延びている。これらの搬送ローラ40は、基材1を上に載せて搬送する。
(5) Structure of Crystallization Chamber 15 The crystallization chamber 15 is shown in Figure 4. The crystallization chamber 15 has a rectangular parallelepiped exterior shape, is thermally insulated, and is isolated from other areas. The crystallization chamber 15 also has an entrance for the substrate 1 at the rear and an exit for the substrate 1 at the front. In the crystallization chamber 15, multiple transport rollers 40 are aligned in the front-to-rear direction. Each transport roller 40 is rotated by a motor. The rotation axis of each transport roller 40 extends in the left-to-right direction. These transport rollers 40 transport the substrate 1 placed thereon.

結晶化室15において、搬送ローラ40よりも上に、複数のノズル41が前後方向に並んでいる。これらのノズル41は、搬送ローラ40によって搬送される基材1に熱風を当て、ペロブスカイト前駆体を結晶化する温度(例えば100℃付近)以上に加熱して結晶化を行う。それぞれのノズル41の内部は上下方向に延びる熱風の流路である。それぞれのノズル41の下部には、前方吹き出し口41aと後方吹き出し口41bが形成されている。前方吹き出し口41aは、ノズル41内の熱風を、前方かつ下方へ斜めに吹き出す吹き出し口である。また、後方吹き出し口41bは、ノズル41内の熱風を、後方かつ下方へ斜めに吹き出す吹き出し口である。 In the crystallization chamber 15, multiple nozzles 41 are aligned in the front-to-rear direction above the transport rollers 40. These nozzles 41 blow hot air onto the substrate 1 transported by the transport rollers 40, heating it to a temperature above the crystallization temperature of the perovskite precursor (for example, around 100°C) to cause crystallization. The interior of each nozzle 41 is a hot air flow path extending in the vertical direction. A front outlet 41a and a rear outlet 41b are formed at the bottom of each nozzle 41. The front outlet 41a is an outlet that blows the hot air inside the nozzle 41 obliquely forward and downward. The rear outlet 41b is an outlet that blows the hot air inside the nozzle 41 obliquely backward and downward.

また、搬送ローラ40よりも上に、結晶化室15内の熱風を吸い込む吸い込み口42が設けられている。吸い込み口42と上記のノズル41は前後方向に交互に並んでおり、隣り合うノズル41の間に吸い込み口42が配置されている。吸い込み口42は、ノズル41の前方吹き出し口41a及び後方吹き出し口41bよりも高い位置にある。このような構造により、ノズル41の前方吹き出し口41aと後方吹き出し口41bから斜め下方に噴き出した熱風は、比較的短時間のうちに上昇して吸い込み口42に吸い込まれる。その熱風の流れを図4に矢印で示す。このような熱風の流れにより、熱風が結晶化室15の外に漏れにくくなっている。 In addition, an intake port 42 is provided above the conveying roller 40 to suck in hot air from within the crystallization chamber 15. The intake ports 42 and the nozzles 41 are arranged alternately in the front-to-back direction, with the intake port 42 located between adjacent nozzles 41. The intake port 42 is located higher than the front outlet 41a and rear outlet 41b of the nozzle 41. With this structure, the hot air ejected diagonally downward from the front outlet 41a and rear outlet 41b of the nozzle 41 rises in a relatively short time and is sucked into the intake port 42. The flow of this hot air is shown by arrows in Figure 4. This flow of hot air makes it less likely for the hot air to leak out of the crystallization chamber 15.

全てのノズル41と全ての吸い込み口42は、結晶化室15の側面ではなく天井に設けられている。そのため、結晶化室15において、左右方向への熱風の流れが生じにくく、左右方向への温度変化が生じにくい。 All nozzles 41 and all suction ports 42 are located on the ceiling of the crystallization chamber 15, not on the sides. This makes it difficult for hot air to flow left and right in the crystallization chamber 15, and temperature changes from side to side are unlikely to occur.

また、前方吹き出し口41a、後方吹き出し口41b及び吸い込み口42の幅(左右方向の長さ)は、それぞれ、搬送ローラ40の左右方向の長さと略同じであり、搬送ローラ40の左右方向の長さに対して例えば100%~120%である。これにより、結晶化室15の幅方向(左右方向)の全体が均一に加熱されやすい。なお、ノズル41の構造に関しては、この構造に限らず、基材1を均等に加熱する構造であればよい。 Furthermore, the widths (left-right lengths) of the front outlet 41a, rear outlet 41b, and suction port 42 are each approximately the same as the left-right length of the transport roller 40, and are, for example, 100% to 120% of the left-right length of the transport roller 40. This makes it easier to heat the entire width (left-right direction) of the crystallization chamber 15 uniformly. Note that the structure of the nozzle 41 is not limited to this, and any structure that heats the substrate 1 evenly will suffice.

結晶化室15は、全体が略均一な温度に維持される。結晶化室15の雰囲気温度は、ペロブスカイト前駆体が結晶化する温度であり、例えば100℃付近である。 The crystallization chamber 15 is maintained at a substantially uniform temperature throughout. The ambient temperature in the crystallization chamber 15 is the temperature at which the perovskite precursor crystallizes, for example, around 100°C.

結晶化室15の上には、吸い込み口42に通じる排気チャンバー43が設けられている。また、排気チャンバー43に囲まれる形で給気チャンバー44が設けられ、給気チャンバー44からそれぞれのノズル41へ給気路45が設けられている。ペロブスカイト膜形成装置10の外から取り込まれた空気が不図示のヒータで加熱され、給気チャンバー44、給気路45及びノズル41を通過して結晶化室15に吹き出す。また、吸い込み口42から吸い込まれた空気は、排気チャンバー43を通過してペロブスカイト膜形成装置10の外へ排出される。 An exhaust chamber 43 connected to the suction port 42 is provided above the crystallization chamber 15. An air supply chamber 44 is also provided surrounded by the exhaust chamber 43, and air supply paths 45 are provided from the air supply chamber 44 to each nozzle 41. Air taken in from outside the perovskite film formation apparatus 10 is heated by a heater (not shown), and then blown into the crystallization chamber 15 after passing through the air supply chamber 44, air supply path 45, and nozzle 41. Air taken in through the suction port 42 passes through the exhaust chamber 43 and is discharged outside the perovskite film formation apparatus 10.

(6)アニール室16の構成
図1に示すように、アニール室16には、ヒータで加熱された熱風をアニール室16内に供給する吸気口51と、アニール室16内の空気をアニール室16外に排出する排出口52が設けられている。吸気口51から供給される熱風により、アニール室16の雰囲気温度は、結晶化室15の温度よりも低く、常温よりも高い温度に維持される。常温とは、ペロブスカイト膜形成装置10の稼働状態での、ペロブスカイト膜形成装置10の周辺温度のことである。
(6) Configuration of Annealing Chamber 16 As shown in Fig. 1, the annealing chamber 16 is provided with an air intake port 51 that supplies hot air heated by a heater into the annealing chamber 16, and an exhaust port 52 that exhausts the air inside the annealing chamber 16 to the outside. The hot air supplied from the air intake port 51 maintains the ambient temperature of the annealing chamber 16 at a temperature lower than the temperature of the crystallization chamber 15 and higher than room temperature. Room temperature refers to the ambient temperature of the perovskite film formation apparatus 10 when the perovskite film formation apparatus 10 is in operation.

また、アニール室16には不図示の除湿器が設けられている。除湿器は、アニール室16の湿度が例えば30%以下になるよう制御する。なお、塗布室13、溶媒除去室14及び結晶化室15にも除湿器が設けられ、それぞれの湿度が例えば30%以下になるよう制御されることが好ましい。 The annealing chamber 16 is also equipped with a dehumidifier (not shown). The dehumidifier controls the humidity in the annealing chamber 16 to, for example, 30% or less. It is also preferable that dehumidifiers be installed in the coating chamber 13, solvent removal chamber 14, and crystallization chamber 15, and that the humidity in each chamber be controlled to, for example, 30% or less.

アニール室16は、基材1上にペロブスカイト膜が形成されたペロブスカイト膜積層体3を巻き取る巻き取り部でもある。巻き取り部には巻き取り軸50が配置されている。巻き取り軸50は、モータが駆動することにより回転し、ペロブスカイト膜積層体3を巻き取る。 The annealing chamber 16 also serves as a winding section that winds up the perovskite film laminate 3, in which a perovskite film is formed on the substrate 1. A winding shaft 50 is disposed in the winding section. The winding shaft 50 rotates when driven by a motor, and winds up the perovskite film laminate 3.

(7)圧力調整室17、18、19の構成
溶媒除去室14と結晶化室15との間にある第2圧力調整室18について説明する。図4に示すように、第2圧力調整室18には、給気口23と排気口24が設けられている。給気口23と排気口24に通じるそれぞれのダクトには、ダンパ23a、24a(図5参照)が設けられており、ダンパ23a、24aを制御することにより給気口23からの給気量と排気口24からの排気量が制御可能となっている。ダクトには、ファンが設けられても良い。
(7) Configuration of Pressure Adjustment Chambers 17, 18, 19 The second pressure adjustment chamber 18 located between the solvent removal chamber 14 and the crystallization chamber 15 will now be described. As shown in Fig. 4, the second pressure adjustment chamber 18 is provided with an air inlet 23 and an exhaust port 24. Dampers 23a and 24a (see Fig. 5) are provided in the ducts leading to the air inlet 23 and the exhaust port 24, respectively, and the amount of air supplied from the air inlet 23 and the amount of air exhausted from the exhaust port 24 can be controlled by controlling the dampers 23a and 24a. A fan may be provided in the duct.

また、第2圧力調整室18の両隣の区域である溶媒除去室14と結晶化室15には、それぞれ、気圧を測定する気圧センサ25a、25b(図5参照)が設けられている。 In addition, the solvent removal chamber 14 and the crystallization chamber 15, which are adjacent to the second pressure adjustment chamber 18, are each equipped with air pressure sensors 25a and 25b (see Figure 5) that measure air pressure.

次に説明する制御部60が、気圧センサ25a、25bで測定された溶媒除去室14の気圧と結晶化室15の気圧の差を常時監視している。そして、これら2つの区域(つまり溶媒除去室14と結晶化室15)の気圧に差が生じた場合、又は、これら2つの区域の気圧差が所定値以上となった場合、制御部60はダンパ23a、24aを制御して第2圧力調整室18に給気又は排気を行うことにより、これら2つの区域の気圧差を略解消する。例えば、制御部60が第2圧力調整室18に給気すると、外部から第2圧力調整室18に給気された空気が2つの区域のうち気圧の低い方に流入し、2つの区域の気圧差が略解消される。また、制御部60が第2圧力調整室18から排気すると、2つの区域のうち気圧の高い方の空気が第2圧力調整室18を通過して外部へ排気され、2つの区域の気圧差が略解消される。 The control unit 60, which will be described next, constantly monitors the difference in air pressure between the solvent removal chamber 14 and the crystallization chamber 15, measured by the air pressure sensors 25a and 25b. When a difference in air pressure occurs between these two zones (i.e., the solvent removal chamber 14 and the crystallization chamber 15) or when the difference in air pressure between these two zones exceeds a predetermined value, the control unit 60 controls the dampers 23a and 24a to supply or exhaust air to the second pressure adjustment chamber 18, thereby substantially eliminating the difference in air pressure between these two zones. For example, when the control unit 60 supplies air to the second pressure adjustment chamber 18, air supplied to the second pressure adjustment chamber 18 from the outside flows into the zone with the lower air pressure, substantially eliminating the difference in air pressure between the two zones. When the control unit 60 exhausts air from the second pressure adjustment chamber 18, air from the zone with the higher air pressure passes through the second pressure adjustment chamber 18 and is exhausted to the outside, substantially eliminating the difference in air pressure between the two zones.

溶媒除去室14と結晶化室15の気圧の差が略解消されることにより、溶媒除去室14と結晶化室15との間での空気の流れがほとんど生じなくなり、溶媒除去室14と結晶化室15それぞれにおいて温度等の条件が維持される。 By substantially eliminating the difference in air pressure between the solvent removal chamber 14 and the crystallization chamber 15, there is almost no air flow between the solvent removal chamber 14 and the crystallization chamber 15, and conditions such as temperature are maintained in each of the solvent removal chamber 14 and the crystallization chamber 15.

第1圧力調整室17と第3圧力調整室19は、第2圧力調整室18と同じ構造を有し、第2圧力調整室18と同様に制御される。それにより、圧力調整室17、19の両隣の区域間での空気の流れが生じにくくなり、それらの区域において温度等の条件が維持される。 The first pressure adjustment chamber 17 and the third pressure adjustment chamber 19 have the same structure as the second pressure adjustment chamber 18 and are controlled in the same way as the second pressure adjustment chamber 18. This makes it difficult for air to flow between the areas on either side of the pressure adjustment chambers 17 and 19, and conditions such as temperature are maintained in those areas.

(8)ペロブスカイト膜形成装置10の電気的構成
ペロブスカイト膜形成装置10は、コンピュータよりなる制御部60を備えている。図5に示すように、制御部60には、赤外線照射装置31、ローラ冷却装置33、送風装置32a、吸気装置32b、ダンパ23a、24a、気圧センサ25a、25bが接続されている。また、図示省略するが、制御部60には、各種ローラを回転させるそれぞれのモータや、空気を加熱するヒータ等も接続されている。制御部60は、接続されている機器類を制御する。
(8) Electrical Configuration of Perovskite Film Forming Apparatus 10 The perovskite film forming apparatus 10 is equipped with a control unit 60 consisting of a computer. As shown in Fig. 5, the control unit 60 is connected to the infrared irradiation device 31, roller cooling device 33, air blower 32a, air intake device 32b, dampers 23a and 24a, and air pressure sensors 25a and 25b. Although not shown, the control unit 60 is also connected to the motors that rotate the various rollers, heaters that heat the air, and the like. The control unit 60 controls the connected devices.

(9)ペロブスカイト膜形成方法
本実施形態では、1枚の長尺の基材1が、一方では巻き出し部11において巻き取り軸20から巻き出され、他方ではアニール室16において巻き取り軸50に巻き取られる。それにより、基材1が、塗布室13、第1圧力調整室17、溶媒除去室14、第2圧力調整室18、結晶化室15、第3圧力調整室19、アニール室16の順に連続して搬送されていく。巻き出し部11からアニール室16までの基材1の搬送の速さは、適宜調整されるが、例えば5~20m/分である。
(9) Perovskite Film Formation Method In this embodiment, one long substrate 1 is unwound from a winding shaft 20 at an unwinding section 11, and is wound around a winding shaft 50 in an annealing chamber 16. As a result, the substrate 1 is continuously transported through the coating chamber 13, first pressure adjustment chamber 17, solvent removal chamber 14, second pressure adjustment chamber 18, crystallization chamber 15, third pressure adjustment chamber 19, and annealing chamber 16 in this order. The transport speed of the substrate 1 from the unwinding section 11 to the annealing chamber 16 is adjusted as appropriate, and is, for example, 5 to 20 m/min.

塗布室13では、バックアップローラ22に接している基材1へ向かってダイ21から溶液が吐出され、その溶液が基材1における電子輸送層側の面(フィルム側とは反対側の面)に塗布される。 In the coating chamber 13, the solution is ejected from the die 21 toward the substrate 1, which is in contact with the backup roller 22, and the solution is applied to the electron transport layer side of the substrate 1 (the side opposite the film side).

溶媒除去室14では、複数の搬送ローラ30の上を基材1が搬送される。溶媒除去室14において、基材1は溶液が塗布された面を上にしている。以後、アニール室16において巻き取り軸50に巻き取られる直前まで、基材1は溶液が塗布された方の面を上にしたまま水平に搬送される。 In the solvent removal chamber 14, the substrate 1 is transported over multiple transport rollers 30. In the solvent removal chamber 14, the substrate 1 is placed with the side coated with the solution facing up. Thereafter, the substrate 1 is transported horizontally with the side coated with the solution facing up until just before it is taken up onto the take-up shaft 50 in the annealing chamber 16.

溶媒除去室14を搬送中の基材1に対し、上方の赤外線照射装置31から、溶媒に吸収されペロブスカイト前駆体に吸収されにくい波長の赤外線が照射される。それにより、溶液の中の溶媒が輻射により蒸発し、基材1上から除去される。なお、赤外線が照射されることにより溶液の温度は溶媒が蒸発する温度(例えば70℃付近)まで上昇するが、ペロブスカイト前駆体が結晶化する温度(例えば100℃付近)までは上昇しない。そのため、溶媒除去室14においてはペロブスカイトが生成されない。 As the substrate 1 is transported through the solvent removal chamber 14, an infrared irradiation device 31 above irradiates it with infrared light of a wavelength that is absorbed by the solvent but not easily absorbed by the perovskite precursor. This causes the solvent in the solution to evaporate through radiation and be removed from the substrate 1. Note that, as a result of the infrared irradiation, the temperature of the solution rises to the temperature at which the solvent evaporates (e.g., around 70°C), but does not rise to the temperature at which the perovskite precursor crystallizes (e.g., around 100°C). As a result, perovskite is not produced in the solvent removal chamber 14.

ところで、溶媒が蒸発するとき、溶液から蒸発潜熱が奪われ、溶液層2の表面(上側の面)の温度が低下する。仮に、溶液層2において表面の温度が低下したにもかかわらず基材1側の温度が高いとすると、溶液中で対流が起こりベナール・セルが発生する。ベナール・セルが発生した状態でペロブスカイト前駆体が結晶化すると、セルの境界が結晶粒界となり、その結晶粒界でクラックが生じやすくなる。なお、「ベナール・セル(Benard cells)」とは、薄い層状の流体を下側から均一に熱したときに生じる、規則的に区切られた細胞(セル)状の対流構造をいう。 When the solvent evaporates, the latent heat of evaporation is removed from the solution, causing the temperature of the surface (upper surface) of the solution layer 2 to drop. If the temperature of the surface of the solution layer 2 drops but the temperature on the substrate 1 side remains high, convection will occur in the solution, causing Bénard cells to form. When the perovskite precursor crystallizes in a state where Bénard cells have formed, the cell boundaries become grain boundaries, and cracks are more likely to occur at these grain boundaries. The term "Bénard cells" refers to the regularly spaced cellular convection structure that forms when a thin layer of fluid is heated uniformly from below.

しかし、本実施形態の溶媒除去室14では、ローラ冷却装置33により搬送ローラ30が冷却され、搬送ローラ30により基材1が下面側から冷却される。その結果、溶液層2において表面の温度と基材1側の温度が略等しくなり溶液中で対流が起こりにくい。 However, in the solvent removal chamber 14 of this embodiment, the conveying rollers 30 are cooled by the roller cooling device 33, and the conveying rollers 30 cool the substrate 1 from below. As a result, the surface temperature of the solution layer 2 and the temperature on the substrate 1 side become approximately equal, making it difficult for convection to occur in the solution.

また、溶媒除去室14を搬送中の基材1の上では、整流装置により、基材1の搬送方向と同方向に、基材1の搬送の速さと同じ速さになるように制御された空気が送られる。それにより、基材1上の溶液層2の上で空気の対流が生じにくく、溶液層2に風紋としての凹凸が形成されにくい。また、蒸発した溶媒が送風装置32aからの空気に乗って吸気装置32bに吸い込まれ、溶媒除去室14の外に排出される効果もある。 In addition, above the substrate 1 being transported through the solvent removal chamber 14, a rectifier device blows air in the same direction as the substrate 1 is transported, at a speed controlled to be the same as the speed at which the substrate 1 is transported. This makes it difficult for air convection to occur above the solution layer 2 on the substrate 1, and prevents the formation of wind ripples or other irregularities in the solution layer 2. This also has the effect of causing the evaporated solvent to ride on the air from the air blower 32a and be sucked into the air intake device 32b, where it is expelled from the solvent removal chamber 14.

結晶化室15では、複数の搬送ローラ40の上を、溶媒が除去された基材1が搬送される。その搬送中に、ノズル41からの熱風によって基材1上でペロブスカイト前駆体が加熱され結晶化してペロブスカイトとなり、ペロブスカイト膜が形成される。このとき、溶媒が除かれた基材1が搬送されてくるので、溶媒の蒸発とペロブスカイト化が同時に進行することがなく、均一な結晶状態となり、また、ショートの原因となる欠陥(ボイド)も形成されにくい。また、上記のように基材1上の溶液中で対流が起こりにくくなっており、さらに、結晶化室15全体が略均一な温度であるため、基材1上の全体に、均一な品質のペロブスカイト膜が形成される。 In the crystallization chamber 15, the substrate 1 from which the solvent has been removed is transported over multiple transport rollers 40. During transport, hot air from the nozzles 41 heats the perovskite precursor on the substrate 1, causing it to crystallize into perovskite, forming a perovskite film. Because the substrate 1 is transported from which the solvent has been removed, evaporation of the solvent and perovskite formation do not occur simultaneously, resulting in a uniform crystalline state and reducing the formation of defects (voids) that can cause short circuits. Furthermore, as described above, convection is less likely to occur in the solution on the substrate 1, and the entire crystallization chamber 15 maintains a substantially uniform temperature, resulting in a perovskite film of uniform quality being formed over the entire substrate 1.

アニール室16では、基材1上にペロブスカイト膜が形成されたペロブスカイト膜積層体3が、巻き取り軸50に巻き取られていき、最後に大きなロール状となる。ペロブスカイト膜は、ペロブスカイト膜積層体3がアニール室16に入った時から、ロール状となったペロブスカイト膜積層体3がアニール室16から取り出される時まで、加熱される。アニール室16での加熱により、ペロブスカイト膜における応力が緩和される。なお、アニール室16は結晶化室15よりも低温であるため、ペロブスカイト膜積層体3がアニール室16から取り出された時に急冷とならず、ペロブスカイト膜にクラックが生じにくい。 In the annealing chamber 16, the perovskite film laminate 3, in which a perovskite film is formed on the substrate 1, is wound around the winding shaft 50 and finally formed into a large roll. The perovskite film is heated from the time the perovskite film laminate 3 enters the annealing chamber 16 until the rolled perovskite film laminate 3 is removed from the annealing chamber 16. Heating in the annealing chamber 16 relieves stress in the perovskite film. Furthermore, because the annealing chamber 16 has a lower temperature than the crystallization chamber 15, the perovskite film laminate 3 does not cool rapidly when removed from the annealing chamber 16, making it less likely to crack.

アニール室16から取り出されたペロブスカイト膜積層体3は別の装置へ運搬される。そしてその装置において、ペロブスカイト膜積層体3におけるペロブスカイト膜の上に正孔輸送層と電極が積層され、ペロブスカイト型太陽電池となる。 The perovskite film laminate 3 removed from the annealing chamber 16 is transported to another device. In this device, a hole transport layer and electrodes are layered on top of the perovskite film in the perovskite film laminate 3, creating a perovskite solar cell.

(10)効果
本実施形態のペロブスカイト膜形成装置10は、ペロブスカイト前駆体を結晶化させずに基材1に塗布された溶液から溶媒を除去する区域である溶媒除去室14と、溶媒除去室14を通過後の基材1上でペロブスカイト前駆体を結晶化させてペロブスカイト膜とする区域である結晶化室15とを備えている。そのため、溶媒の除去と、ペロブスカイトの結晶化とが同時に進行することを防ぐことができ、均一な結晶構造で欠陥も少ない高品質なペロブスカイト膜を形成することができる。その上、基材1を溶媒除去室14と結晶化室15に順番に通過させることによりペロブスカイト膜を形成できるため、ペロブスカイト膜を連続して製造可能であり量産化を行うことができる。
(10) Effects The perovskite film forming apparatus 10 of this embodiment includes a solvent removal chamber 14, which is a zone in which the solvent is removed from the solution applied to the substrate 1 without crystallizing the perovskite precursor, and a crystallization chamber 15, which is a zone in which the perovskite precursor is crystallized on the substrate 1 after passing through the solvent removal chamber 14 to form a perovskite film. This prevents the removal of the solvent and the crystallization of the perovskite from proceeding simultaneously, making it possible to form a high-quality perovskite film with a uniform crystal structure and few defects. Furthermore, because the perovskite film can be formed by passing the substrate 1 through the solvent removal chamber 14 and the crystallization chamber 15 in sequence, perovskite films can be continuously manufactured and mass-produced.

上記のようにペロブスカイト膜が高品質であることにより、ペロブスカイト型太陽電池が、発電効率が良く耐久性も良いものとなる。また、高品質なペロブスカイト膜を形成することができるため、量産時の歩留まりが向上する。これらのことが、ペロブスカイト型太陽電池の普及につながるため、化石燃料を使用した発電とそれに伴う二酸化炭素の排出を減少させることが期待される。 As described above, the high quality of the perovskite film means that perovskite solar cells have high power generation efficiency and good durability. Furthermore, the ability to form high-quality perovskite films improves yields during mass production. These factors are expected to lead to the widespread use of perovskite solar cells, reducing the use of fossil fuels for power generation and the associated carbon dioxide emissions.

また、ペロブスカイト膜形成装置10には、溶液を塗布する前の基材1を巻き出す巻き出し部11と、基材1上にペロブスカイト膜が形成されたペロブスカイト膜積層体3を巻き取る巻き取り部(アニール室16)とが設けられ、巻き出し部11から巻き取り部までの間に塗布室13、溶媒除去室14及び結晶化室15が設けられている。これにより、1枚の長尺の基材1が、一方では巻き出し部11から巻き出され、他方では巻き取り部において巻き取られる。そして、上記のように巻き出し部11から巻き取り部までの基材1の搬送中に、基材1への溶液の塗布、溶液からの溶媒の除去及びペロブスカイト前駆体の結晶化を行うことができる。そのため、ペロブスカイト膜積層体3をより効率良く量産することができる。 The perovskite film forming apparatus 10 is also provided with an unwinding section 11 that unwinds the substrate 1 before the solution is applied, and a winding section (annealing chamber 16) that winds up the perovskite film laminate 3, in which a perovskite film is formed on the substrate 1. Between the unwinding section 11 and the winding section, a coating chamber 13, a solvent removal chamber 14, and a crystallization chamber 15 are provided. As a result, a single long substrate 1 is unwound from the unwinding section 11 on one side and wound up in the winding section on the other side. During the transport of the substrate 1 from the unwinding section 11 to the winding section as described above, the solution can be applied to the substrate 1, the solvent can be removed from the solution, and the perovskite precursor can be crystallized. This enables more efficient mass production of perovskite film laminates 3.

また、溶媒除去室14に、溶媒に吸収されペロブスカイト前駆体に吸収されにくい波長の赤外線を照射する赤外線照射装置31が設けられ、赤外線照射装置31が溶液に赤外線を照射する。それにより、溶媒が蒸発でき、かつ、ペロブスカイト前駆体が結晶化しない温度で溶液を加熱して、溶媒を除去する。そのため、ペロブスカイト前駆体の温度を結晶化する温度まで上げることなく溶液から溶媒を除去することができ、溶媒除去と結晶化とが同時に進行することを防ぐことができる。 The solvent removal chamber 14 is also equipped with an infrared irradiation device 31 that irradiates the solution with infrared light of a wavelength that is absorbed by the solvent but not easily absorbed by the perovskite precursor. The infrared irradiation device 31 irradiates the solution with infrared light. This allows the solvent to evaporate, but heats the solution to a temperature that does not cause the perovskite precursor to crystallize, thereby removing the solvent. This allows the solvent to be removed from the solution without raising the temperature of the perovskite precursor to a temperature that causes crystallization, preventing solvent removal and crystallization from occurring simultaneously.

また、溶媒除去室14に、基材1を上に載せて搬送する搬送ローラ30と、搬送ローラ30を冷却するローラ冷却装置33とが設けられ、搬送ローラ30は溶液が塗布された面を上にして基材1を搬送する構成となっている。そのため、搬送ローラ30を冷却することにより基材1を下面側から冷却することができ、溶液層2における基材1側の温度を低下させることができる。それにより、溶媒の蒸発により溶液層2における表面(上側の面)の温度が低下しても、溶液層2内で温度差が生じて対流が生じることを防ぐことができ、ベナール・セルの発生及びそれに基づくクラックの発生を防ぐことができる。 The solvent removal chamber 14 is also provided with transport rollers 30 for transporting the substrate 1 thereon, and a roller cooling device 33 for cooling the transport rollers 30. The transport rollers 30 are configured to transport the substrate 1 with the solution-coated side facing up. Therefore, by cooling the transport rollers 30, the substrate 1 can be cooled from the underside, lowering the temperature of the substrate 1 side of the solution layer 2. As a result, even if the temperature of the surface (upper surface) of the solution layer 2 drops due to solvent evaporation, it is possible to prevent temperature differences and convection within the solution layer 2, thereby preventing the formation of Benard cells and the resulting cracks.

また、溶媒除去室14において、搬送ローラ30よりも上において空気を送る整流装置が設けられているため、基材1上の溶液層2の上で空気の流れを整流することができ、溶液層2に凹凸が形成されることを防ぐことができる。ここで、整流装置が送る空気の方向が基材1の搬送方向と同方向であるため、溶液層2に風紋としての凹凸が形成されにくい。 In addition, the solvent removal chamber 14 is provided with a straightening device that sends air above the transport rollers 30, which allows the air flow to be straightened above the solution layer 2 on the substrate 1, preventing the formation of irregularities in the solution layer 2. Here, because the direction of the air sent by the straightening device is the same as the transport direction of the substrate 1, irregularities in the form of wind ripples are less likely to form in the solution layer 2.

また、溶媒除去室14と結晶化室15との間に第2圧力調整室18が設けられ、第2圧力調整室18における吸気と排気により、溶媒除去室14の気圧と結晶化室15の気圧との差が解消されるように制御される。そのため、溶媒除去室14の気圧と結晶化室15の気圧との差がほとんどなくなり、結晶化室15と溶媒除去室14との間で空気の流れが生じにくくなり、結晶化室15と溶媒除去室14それぞれにおいて温度等の条件が維持される。例えば、結晶化室15の高温の空気が溶媒除去室14に流れて溶媒除去室14が高温になり、溶媒除去室14においてペロブスカイト前駆体が結晶化してしまう、といった事態が生じにくい。 In addition, a second pressure adjustment chamber 18 is provided between the solvent removal chamber 14 and the crystallization chamber 15, and the intake and exhaust of air in the second pressure adjustment chamber 18 is controlled to eliminate the difference in air pressure between the solvent removal chamber 14 and the crystallization chamber 15. As a result, there is almost no difference in air pressure between the solvent removal chamber 14 and the crystallization chamber 15, air flow between the crystallization chamber 15 and the solvent removal chamber 14 is unlikely to occur, and conditions such as temperature are maintained in each of the crystallization chamber 15 and the solvent removal chamber 14. For example, it is unlikely that a situation will occur in which high-temperature air from the crystallization chamber 15 flows into the solvent removal chamber 14, causing the solvent removal chamber 14 to become hot and causing the perovskite precursor to crystallize in the solvent removal chamber 14.

また、塗布室13と溶媒除去室14との間、結晶化室15とアニール室16との間にも圧力調整室17、19が設けられているため、塗布室13と溶媒除去室14との間や、結晶化室15とアニール室16との間でも、空気の移動が生じにくく、各区域の温度等が適切な値に維持される。 In addition, pressure adjustment chambers 17 and 19 are provided between the coating chamber 13 and the solvent removal chamber 14, and between the crystallization chamber 15 and the annealing chamber 16. This reduces air movement between the coating chamber 13 and the solvent removal chamber 14, and between the crystallization chamber 15 and the annealing chamber 16, ensuring that the temperature and other parameters of each zone are maintained at appropriate values.

また、結晶化室15において、搬送ローラ40によって搬送される基材1に熱風を当ててペロブスカイト前駆体が結晶化する温度以上に加熱して結晶化を行うことができる。また、結晶化室15には、溶媒が除かれた基材1が搬送されてくるので、溶媒の蒸発とペロブスカイト化が同時に進行することがなく、ノズル41からの熱風によってペロブスカイト前駆体が結晶化してペロブスカイト膜となるときに、均一な結晶状態となり、また、ショートの原因となる欠陥(ボイド)も形成されにくい。 In addition, in the crystallization chamber 15, hot air is applied to the substrate 1 being transported by the transport rollers 40, heating it to a temperature above the crystallization temperature of the perovskite precursor, thereby carrying out crystallization. Furthermore, because the substrate 1 is transported to the crystallization chamber 15 from which the solvent has been removed, evaporation of the solvent and perovskite formation do not occur simultaneously. When the perovskite precursor is crystallized by the hot air from the nozzle 41 to form a perovskite film, a uniform crystalline state is achieved, and defects (voids) that could cause short circuits are less likely to form.

また、結晶化室15において、熱風の吹き出し口41a、41bを備える複数のノズル41が前後方向に並べて設けられ、隣り合うノズル41の間に空気の吸い込み口42が設けられているため、吹き出し口41a、41bから噴き出した熱風が比較的短時間で吸い込み口42に吸い込まれて排出される。そのため、熱風による温度上昇が局所的なものとなり、熱風の温度が溶媒除去室14まで伝わりにくい。そのことから、溶媒除去室14においてペロブスカイト前駆体が結晶化することを防ぐことができる。 In addition, in the crystallization chamber 15, multiple nozzles 41 each equipped with hot air outlets 41a, 41b are arranged in a line in the front-to-back direction, and air inlets 42 are provided between adjacent nozzles 41. This allows the hot air blown out from the outlets 41a, 41b to be sucked into the inlets 42 and discharged in a relatively short time. As a result, the temperature rise caused by the hot air is localized, and the temperature of the hot air is less likely to be transmitted to the solvent removal chamber 14. This prevents the perovskite precursor from crystallizing in the solvent removal chamber 14.

また、結晶化室15を通過した基材1が到達する区域としてアニール室16が設けられているため、結晶化したペロブスカイトの応力を緩和することができる。ここで、アニール室16においてペロブスカイト膜積層体3が巻き取られるため、ペロブスカイト膜積層体3が巻き取られている間にペロブスカイトの応力を緩和することができる。また、アニール室16の温度が結晶化室15の温度よりも低く常温よりも高いため、ペロブスカイト膜積層体3が結晶化室15からアニール室16に移動した時も、アニール室16から外へ取り出された時も、ペロブスカイト膜が急冷されることにならず、ペロブスカイト膜にクラックが生じにくい。 In addition, the annealing chamber 16 is provided as the area where the substrate 1 reaches after passing through the crystallization chamber 15, allowing stress in the crystallized perovskite to be relieved. Here, the perovskite film laminate 3 is wound up in the annealing chamber 16, allowing stress in the perovskite to be relieved while the perovskite film laminate 3 is being wound up. Furthermore, because the temperature in the annealing chamber 16 is lower than that of the crystallization chamber 15 but higher than room temperature, the perovskite film is not rapidly cooled when the perovskite film laminate 3 is moved from the crystallization chamber 15 to the annealing chamber 16 or when it is removed from the annealing chamber 16, making it less likely to crack.

また、アニール室16において除湿器で湿度を制御することにより、ペロブスカイト膜の劣化を防ぐことができる。 In addition, by controlling the humidity in the annealing chamber 16 using a dehumidifier, deterioration of the perovskite film can be prevented.

また、本実施形態のペロブスカイト膜形成方法は、ペロブスカイト前駆体を結晶化させずに、基材1に塗布された溶液から溶媒を除去するステップと、溶媒を除去するステップの後に基材1上でペロブスカイト前駆体を結晶化させてペロブスカイト膜とするステップと、を備えている。それにより、溶媒の除去を、ペロブスカイト前駆体からペロブスカイトへの結晶化とは別に行うことができ、均一な結晶構造で欠陥も少ない高品質なペロブスカイト膜を形成することができる。 The perovskite film formation method of this embodiment also includes the steps of removing the solvent from the solution applied to the substrate 1 without crystallizing the perovskite precursor, and, after the solvent removal step, crystallizing the perovskite precursor on the substrate 1 to form a perovskite film. This allows the removal of the solvent to be performed separately from the crystallization of the perovskite precursor into perovskite, making it possible to form a high-quality perovskite film with a uniform crystal structure and few defects.

(11)変更例
以上の開示は例示に過ぎず、様々な変更を行うことができる。
(11) Modifications The above disclosure is merely an example, and various modifications can be made.

例えば、溶媒除去室14において、溶媒除去室14の温度以下(例えば常温又は結露を生じさせない程度の低温)の風を基材1へ向けて送る送風機が設けられ、送風機からの風により基材1上のペロブスカイト前駆体の温度上昇を防いでも良い。 For example, the solvent removal chamber 14 may be provided with a blower that blows air toward the substrate 1 at a temperature equal to or lower than that of the solvent removal chamber 14 (e.g., room temperature or a temperature low enough to prevent condensation), and the air from the blower may prevent the temperature of the perovskite precursor on the substrate 1 from rising.

また、溶媒除去室14において搬送ローラ30を冷却して間接的に基材1を冷却する代わりに、溶媒除去室14における溶媒除去よりも前の段階で予め基材1を冷却しておいても良い。 In addition, instead of indirectly cooling the substrate 1 by cooling the conveying roller 30 in the solvent removal chamber 14, the substrate 1 may be cooled in advance at a stage prior to the solvent removal in the solvent removal chamber 14.

また、圧力調整室は、その前後両隣の区域の気圧差を低減できるものであれば良く、具体的な構成及び制御方法は、上記の圧力調整室17、18、19の構成及び制御方法と異なっても良い。 Furthermore, the pressure adjustment chamber may be any chamber capable of reducing the pressure difference between the areas before, after, and on both sides of the chamber, and the specific configuration and control method may differ from the configuration and control method of the pressure adjustment chambers 17, 18, and 19 described above.

また、アニール室16よりも前方に巻き取り軸50が配置され、アニール室16を通過後の基材1が巻き取り軸50に巻き取られても良い。この場合、巻き取り軸50が配置された場所が巻き取り部であると言える。 Alternatively, a winding shaft 50 may be positioned ahead of the annealing chamber 16, and the substrate 1 may be wound onto the winding shaft 50 after passing through the annealing chamber 16. In this case, the location where the winding shaft 50 is positioned can be considered the winding section.

上記では本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although one embodiment of the present invention has been described above, this embodiment is presented by way of example and is not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments may be embodied in a variety of other forms, and various omissions, substitutions, and modifications may be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their variations are within the scope and spirit of the invention, and are also included in the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims.

1…基材、2…溶液層、3…ペロブスカイト膜積層体、10…ペロブスカイト膜形成装置、11…巻き出し部、12…表面処理部、13…塗布室、14…溶媒除去室、15…結晶化室、16…アニール室、17…第1圧力調整室、18…第2圧力調整室、19…第3圧力調整室、20…巻き取り軸、21…ダイ、22…バックアップローラ、23…給気口、23a…ダンパ、24…排気口、24a…ダンパ、25a…気圧センサ、25b…気圧センサ、29…区画壁、30…搬送ローラ、31…赤外線照射装置、32a…送風装置、32b…吸気装置、33…ローラ冷却装置、40…搬送ローラ、41…ノズル、41a…前方吹き出し口、41b…後方吹き出し口、42…吸い込み口、43…排気チャンバー、44…給気チャンバー、45…給気路、50…巻き取り軸、51…吸気口、52…排出口、60…制御部

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...substrate, 2...solution layer, 3...perovskite film laminate, 10...perovskite film forming apparatus, 11...unwinding section, 12...surface treatment section, 13...coating chamber, 14...solvent removal chamber, 15...crystallization chamber, 16...annealing chamber, 17...first pressure adjustment chamber, 18...second pressure adjustment chamber, 19...third pressure adjustment chamber, 20...winding shaft, 21...die, 22...backup roller, 23...air inlet, 23a...damper, 24...exhaust port, 24a...damper, 25a... atmospheric pressure sensor, 25b... atmospheric pressure sensor, 29... partition wall, 30... conveying roller, 31... infrared irradiation device, 32a... blower device, 32b... suction device, 33... roller cooling device, 40... conveying roller, 41... nozzle, 41a... front outlet, 41b... rear outlet, 42... suction port, 43... exhaust chamber, 44... air supply chamber, 45... air supply path, 50... winding shaft, 51... air intake port, 52... exhaust port, 60... control unit

実施形態のペロブスカイト膜形成装置は、ペロブスカイト前駆体と溶媒とを含む溶液が塗布された基材上で前記ペロブスカイト前駆体を結晶化させてペロブスカイト膜とするペロブスカイト膜形成装置において、連続して搬送される前記基材が通過する区域として、前記基材上の前記溶液を、前記溶媒が蒸発し、かつ、前記ペロブスカイト前駆体が結晶化しない温度に加熱して、それにより、前記ペロブスカイト前駆体を結晶化させずに、前記基材に塗布された前記溶液から前記溶媒を除去する区域である溶媒除去室と、前記溶媒除去室を通過後の前記溶媒が除去された前記基材上で、前記ペロブスカイト前駆体を結晶化温度以上に加熱することにより結晶化させて前記ペロブスカイト膜とする区域である結晶化室と、が設けられ、前記溶媒と前記ペロブスカイト前駆体とで、吸収する赤外線の波長が異なり、前記溶媒除去室に、前記溶媒に吸収される特定の波長の赤外線を照射する赤外線照射装置が設けられ、前記赤外線照射装置は、前記溶液に前記特定の波長の赤外線を照射して、前記溶媒が蒸発し、かつ、前記ペロブスカイト前駆体が結晶化しない温度で前記溶液を加熱することにより、前記ペロブスカイト前駆体を結晶化させずに前記溶媒を蒸発させて除去するものであり、前記溶媒除去室に、前記基材を上に載せて搬送する搬送ローラが設けられ、前記搬送ローラは、前記溶液が塗布された面を上にして前記基材を搬送し、前記搬送ローラを冷却するローラ冷却装置が設けられたことを特徴とする
In an embodiment, a perovskite film forming apparatus is provided for forming a perovskite film on a substrate to which a solution containing a perovskite precursor and a solvent has been applied, by crystallizing the perovskite precursor. The perovskite film forming apparatus includes zones through which the continuously transported substrate passes, including a solvent removal chamber in which the solution on the substrate is heated to a temperature at which the solvent evaporates but the perovskite precursor does not crystallize, thereby removing the solvent from the solution applied to the substrate without crystallizing the perovskite precursor, and a zone in which the perovskite precursor is heated to a crystallization temperature or higher on the substrate from which the solvent has been removed after passing through the solvent removal chamber, thereby crystallizing the perovskite precursor to form the perovskite film. a crystallization chamber , wherein the solvent and the perovskite precursor absorb different wavelengths of infrared light; the solvent removal chamber is provided with an infrared irradiator that irradiates the solution with infrared light of a specific wavelength that is absorbed by the solvent; the infrared irradiator irradiates the solution with infrared light of the specific wavelength and heats the solution to a temperature at which the solvent evaporates but the perovskite precursor does not crystallize, thereby evaporating and removing the solvent without crystallizing the perovskite precursor; the solvent removal chamber is provided with transport rollers that transport the substrate placed thereon, the transport rollers transport the substrate with the surface on which the solution has been applied facing up, and a roller cooling device that cools the transport rollers .

また、実施形態のペロブスカイト膜形成方法は、ペロブスカイト前駆体と溶媒とを含む溶液が塗布された基材上で前記ペロブスカイト前駆体を結晶化させてペロブスカイト膜とするペロブスカイト膜形成方法において、前記基材上の前記溶液を、前記溶媒が蒸発し、かつ、前記ペロブスカイト前駆体が結晶化しない温度に加熱して、それにより、前記ペロブスカイト前駆体を結晶化させずに、前記基材に塗布された前記溶液から前記溶媒を除去するステップと、前記溶媒を除去するステップの後に、前記溶媒が除去された前記基材上で前記ペロブスカイト前駆体を結晶化温度以上に加熱することにより結晶化させて前記ペロブスカイト膜とするステップと、を備え、前記溶媒と前記ペロブスカイト前駆体とで、吸収する赤外線の波長が異なり、前記溶媒を除去するステップにおいて、赤外線照射装置が、前記溶媒に吸収される特定の波長の赤外線を前記溶液に照射して前記溶液を加熱することにより、前記ペロブスカイト前駆体を結晶化させずに前記溶媒を蒸発させて除去し、前記溶媒を除去するステップは、搬送ローラが前記基材を上に載せて搬送する間に行われ、前記溶媒を除去するステップにおいて、前記搬送ローラは、前記溶液が塗布された面を上にして前記基材を搬送し、かつ、前記基材を下面側から冷却することを特徴とする。 Furthermore, in a perovskite film formation method according to an embodiment, a solution containing a perovskite precursor and a solvent is applied to a substrate, and the perovskite precursor is crystallized to form a perovskite film, the method includes the steps of: heating the solution on the substrate to a temperature at which the solvent evaporates but the perovskite precursor does not crystallize, thereby removing the solvent from the solution applied to the substrate without crystallizing the perovskite precursor; and, after the solvent removal step, heating the perovskite precursor on the substrate from which the solvent has been removed to a crystallization temperature or higher to crystallize the perovskite precursor to form the perovskite film. and a step of forming a perovskite film , wherein the solvent and the perovskite precursor absorb different wavelengths of infrared light, and in the step of removing the solvent, an infrared irradiator irradiates the solution with infrared light of a specific wavelength that is absorbed by the solvent, thereby heating the solution and evaporating and removing the solvent without crystallizing the perovskite precursor, and the step of removing the solvent is performed while conveying the substrate on conveying rollers, and in the step of removing the solvent, the conveying rollers convey the substrate with the surface on which the solution has been applied facing up, and cool the substrate from the underside .

Claims (10)

ペロブスカイト前駆体と溶媒とを含む溶液が塗布された基材上で前記ペロブスカイト前駆体を結晶化させてペロブスカイト膜とするペロブスカイト膜形成装置において、
連続して搬送される前記基材が通過する区域として、
前記基材上の前記溶液を、前記溶媒が蒸発し、かつ、前記ペロブスカイト前駆体が結晶化しない温度に加熱して、それにより、前記ペロブスカイト前駆体を結晶化させずに、前記基材に塗布された前記溶液から前記溶媒を除去する区域である溶媒除去室と、
前記溶媒除去室を通過後の前記溶媒が除去された前記基材上で、前記ペロブスカイト前駆体を結晶化温度以上に加熱することにより結晶化させて前記ペロブスカイト膜とする区域である結晶化室と、
が設けられたことを特徴とする、ペロブスカイト膜形成装置。
1. A perovskite film forming apparatus for forming a perovskite film by crystallizing a solution containing a perovskite precursor and a solvent on a substrate to which the perovskite precursor has been applied, the apparatus comprising:
As a zone through which the continuously conveyed substrate passes,
a solvent removal chamber, which is an area in which the solution on the substrate is heated to a temperature at which the solvent evaporates and the perovskite precursor does not crystallize, thereby removing the solvent from the solution applied to the substrate without crystallizing the perovskite precursor;
a crystallization chamber, which is a zone in which the perovskite precursor is crystallized by heating the perovskite precursor to a crystallization temperature or higher on the substrate from which the solvent has been removed after passing through the solvent removal chamber to form the perovskite film;
A perovskite film forming apparatus comprising:
前記溶液を塗布する前の前記基材を巻き出す巻き出し部と、前記基材に前記溶液を塗布する塗布室と、前記ペロブスカイト膜が形成された前記基材を巻き取る巻き取り部とがさらに設けられ、
前記塗布室から前記巻き取り部までの間に設けられた区域として、前記溶媒除去室及び前記結晶化室が順番に設けられた、
請求項1に記載のペロブスカイト膜形成装置。
an unwinding unit that unwinds the substrate before the solution is applied, an application chamber that applies the solution to the substrate, and a winding unit that winds up the substrate on which the perovskite film has been formed,
The solvent removal chamber and the crystallization chamber are provided in this order as a section provided between the coating chamber and the winding section.
The perovskite film forming apparatus according to claim 1 .
前記溶媒と前記ペロブスカイト前駆体とで、吸収する赤外線の波長が異なり、
前記溶媒除去室に、前記溶媒に吸収される特定の波長の赤外線を照射する赤外線照射装置が設けられ、
前記赤外線照射装置が前記溶液に前記特定の波長の赤外線を照射して、前記溶媒が蒸発し、かつ、前記ペロブスカイト前駆体が結晶化しない温度で前記溶液を加熱することにより、前記ペロブスカイト前駆体を結晶化させずに前記溶媒を蒸発させて除去する、
請求項1又は2に記載のペロブスカイト膜形成装置。
the solvent and the perovskite precursor absorb different wavelengths of infrared light,
an infrared irradiation device that irradiates the solvent removal chamber with infrared light of a specific wavelength that is absorbed by the solvent;
the infrared irradiation device irradiates the solution with infrared light of the specific wavelength, and heats the solution at a temperature at which the solvent evaporates but the perovskite precursor does not crystallize, thereby evaporating and removing the solvent without crystallizing the perovskite precursor;
The perovskite film forming apparatus according to claim 1 or 2.
前記溶媒除去室に、前記基材を上に載せて搬送する搬送ローラが設けられ、
前記搬送ローラは、前記溶液が塗布された面を上にして前記基材を搬送し、
前記搬送ローラを冷却するローラ冷却装置が設けられた、
請求項3に記載のペロブスカイト膜形成装置。
a conveying roller for conveying the substrate thereon is provided in the solvent removal chamber;
the conveying roller conveys the substrate with the surface on which the solution is applied facing up;
a roller cooling device for cooling the conveying roller is provided;
The perovskite film forming apparatus according to claim 3 .
前記溶媒除去室に、前記基材を上に載せて搬送する搬送ローラと、
前記搬送ローラよりも上において前記基材の搬送方向と同方向へ空気を送る整流装置が設けられた、
請求項1又は2に記載のペロブスカイト膜形成装置。
a conveying roller that conveys the substrate to the solvent removal chamber with the substrate thereon;
a straightening device that sends air in the same direction as the conveying direction of the base material above the conveying roller;
The perovskite film forming apparatus according to claim 1 or 2.
前記結晶化室において、複数のノズルから熱風を当てることにより、前記溶媒が除去された後の前記ペロブスカイト前駆体を結晶化温度以上に加熱して結晶化させる、
請求項1又は2に記載のペロブスカイト膜形成装置。
In the crystallization chamber, hot air is blown from a plurality of nozzles to heat the perovskite precursor from which the solvent has been removed to a crystallization temperature or higher, thereby crystallizing the perovskite precursor.
The perovskite film forming apparatus according to claim 1 or 2.
前記結晶化室において、熱風の吹き出し口を備える複数の前記ノズルが前後方向に並べて設けられ、
隣り合う前記ノズルの間に空気の吸い込み口が設けられた、
請求項6に記載のペロブスカイト膜形成装置。
In the crystallization chamber, a plurality of the nozzles each having a hot air outlet are arranged in a front-rear direction,
An air inlet is provided between adjacent nozzles.
The perovskite film forming apparatus according to claim 6.
前記溶媒除去室と前記結晶化室との間に圧力調整室が設けられ、
前記圧力調整室における吸気と排気により、前記溶媒除去室の気圧と前記結晶化室の気圧との差が解消されるように制御される、
請求項1又は2に記載のペロブスカイト膜形成装置。
a pressure adjustment chamber is provided between the solvent removal chamber and the crystallization chamber;
The intake and exhaust of the pressure adjustment chamber are controlled so as to eliminate the difference in air pressure between the solvent removal chamber and the crystallization chamber.
The perovskite film forming apparatus according to claim 1 or 2.
前記結晶化室を通過した前記基材が到達する区域としてアニール室が設けられ、
前記アニール室の温度が、前記結晶化室の温度よりも低く、常温よりも高い、
請求項1又は2に記載のペロブスカイト膜形成装置。
an annealing chamber is provided as a zone where the substrate reaches after passing through the crystallization chamber;
The temperature of the annealing chamber is lower than the temperature of the crystallization chamber and higher than room temperature.
The perovskite film forming apparatus according to claim 1 or 2.
ペロブスカイト前駆体と溶媒とを含む溶液が塗布された基材上で前記ペロブスカイト前駆体を結晶化させてペロブスカイト膜とするペロブスカイト膜形成方法において、
前記基材上の前記溶液を、前記溶媒が蒸発し、かつ、前記ペロブスカイト前駆体が結晶化しない温度に加熱して、それにより、前記ペロブスカイト前駆体を結晶化させずに、前記基材に塗布された前記溶液から前記溶媒を除去するステップと、
前記溶媒を除去するステップの後に、前記溶媒が除去された前記基材上で前記ペロブスカイト前駆体を結晶化温度以上に加熱することにより結晶化させて前記ペロブスカイト膜とするステップと、
を備えることを特徴とする、ペロブスカイト膜形成方法。

A method for forming a perovskite film, comprising: applying a solution containing a perovskite precursor and a solvent to a substrate; and crystallizing the perovskite precursor on the substrate to form a perovskite film,
heating the solution on the substrate to a temperature at which the solvent evaporates and the perovskite precursor does not crystallize, thereby removing the solvent from the solution applied to the substrate without crystallizing the perovskite precursor;
After the step of removing the solvent, a step of heating the perovskite precursor on the substrate from which the solvent has been removed to a crystallization temperature or higher to crystallize the perovskite precursor into the perovskite film;
A method for forming a perovskite film, comprising:

JP2024120739A 2024-07-26 2024-07-26 Perovskite film forming apparatus and method for forming perovskite film Active JP7629568B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2024120739A JP7629568B1 (en) 2024-07-26 2024-07-26 Perovskite film forming apparatus and method for forming perovskite film
PCT/JP2025/003042 WO2026023123A1 (en) 2024-07-26 2025-01-30 Perovskite film forming apparatus and perovskite film forming method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2024120739A JP7629568B1 (en) 2024-07-26 2024-07-26 Perovskite film forming apparatus and method for forming perovskite film

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP7629568B1 JP7629568B1 (en) 2025-02-13
JP2026019278A true JP2026019278A (en) 2026-02-05

Family

ID=94531659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2024120739A Active JP7629568B1 (en) 2024-07-26 2024-07-26 Perovskite film forming apparatus and method for forming perovskite film

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7629568B1 (en)
WO (1) WO2026023123A1 (en)

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6015593A (en) * 1996-03-29 2000-01-18 3M Innovative Properties Company Method for drying a coating on a substrate and reducing mottle
CN107210373B (en) * 2015-01-21 2019-08-13 联邦科学和工业研究组织 Method of forming a photoactive layer of a perovskite photoactive device
KR20200020346A (en) * 2018-08-17 2020-02-26 한국화학연구원 The method for forming perovskite photoactive layer by in-line continuously coating and the apparatus for roll in-line continuously coating
US11177439B2 (en) * 2019-03-06 2021-11-16 Tandem PV, Inc. Processing of perovskite films using inks with complexing agents
TWI717133B (en) * 2019-12-06 2021-01-21 財團法人工業技術研究院 Method for forming perovskite layer and forming structure comprising perovskite layer
CN111341919A (en) * 2020-03-06 2020-06-26 江苏集萃分子工程研究院有限公司 One-step roll-to-roll preparation process and device for continuous preparation of perovskite thin films
TWI765376B (en) * 2020-10-20 2022-05-21 財團法人工業技術研究院 Perovskite film, precursor composition thereof, method for producing thereof, and semiconductor element encompassing such films
CN113571648B (en) * 2021-07-02 2023-08-22 常州大学 Device and method for roll-to-roll preparation of flexible perovskite and all-perovskite tandem solar cells
CN216064025U (en) * 2021-10-09 2022-03-18 宁德时代新能源科技股份有限公司 Coating system
WO2023181843A1 (en) * 2022-03-24 2023-09-28 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Perovskite crystal deposition method and deposition apparatus
JP2024014771A (en) * 2022-07-21 2024-02-01 東レエンジニアリング株式会社 Perovskite film forming method and perovskite film forming apparatus
WO2024111394A1 (en) * 2022-11-22 2024-05-30 日本碍子株式会社 Method for producing photoelectric conversion element, and photoelectric conversion element

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101422429B1 (en) Drying machine and thermal processing system
JP4691175B2 (en) Drying equipment
KR102388446B1 (en) Apparatus and method for drying electrode sheet for battery
TWI523252B (en) Dopant coating system and method of coating vaporized dopant compound on photovoltaic solar wafer
JP7782912B2 (en) Electrode sheet drying device, electrode sheet manufacturing system including the same, and electrode sheet drying method
CN111295550A (en) Sheet coating and calendering system and method
KR101286003B1 (en) Method of drying slurry for electrode of rechargeable battery and Apparatus for the same
JP2013137139A (en) Drying device and heat treatment system
TW201809566A (en) Low temperature drying device
JP2012202600A (en) Drying device and heat treatment system
KR20240043125A (en) An electrode manufacturing system for improving adhesion, an electrode manufacturing method, and an electrode manufactured by the same
JP7629568B1 (en) Perovskite film forming apparatus and method for forming perovskite film
JP5887437B2 (en) Drying equipment and heat treatment system
JP2026019278A (en) Perovskite film forming apparatus and perovskite film forming method
JP5810074B2 (en) Drying equipment
KR20140043863A (en) Method for suppressing frame generation and apparatus for suppressing frame generation
KR101656140B1 (en) Heat treatment apparatus for organic electronic device
JP7732113B1 (en) Coating device, surface treatment device and coating method
JP7449203B2 (en) heat treatment furnace
JP7377780B2 (en) heat treatment furnace
JP2004150736A (en) Apparatus and method for cooling substrate for PDP
JP2009155705A (en) Heat treatment method and barrier film
KR20150073295A (en) Roll to roll dry system for removing outgassing of flexible film
JP7741859B2 (en) drying equipment
JP7624958B2 (en) Manufacturing method of electrode sheet