JP2022038165A - 光電変換デバイス、光電変換デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】より信頼性の高い光電変換デバイスを提供する。【解決手段】光電変換デバイスは、第１キャリア輸送層３と、イオン結晶性を有する化合物を含む光電変換層５と、第１キャリア輸送層と前記光電変換層との間に設けられ、極性を有する官能基Ｒ１を含むポリシロキサンを含むポリシロキサン層４と、を備える。イオン結晶性を有する化合物としては、例えば、ペロブスカイト型化合物が挙げられる。ペロブスカイト型化合物としては、例えば、ハロゲン元素から選択される１種以上のアニオンと、Ｎａ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｋ，Ｃａ，Ｓｃ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ａｓ，Ｒｂ，Ｓｒ，Ｙ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｃｓ，Ｂａ，Ｂｉおよびランタノイド元素から構成される群から少なくとも選択される２種以上の元素のカチオンとを含む、ハロゲン化物が挙げられる。【選択図】図１
Description
本発明は、光電変換デバイス、光電変換デバイスの製造方法に関する。
例えば、特許文献１には、ペロブスカイト化合物を含む光吸収層を有する太陽電池が開示されている。
引用文献１に記載の太陽電池等の光電変換デバイスでは、例えば、光吸収層等の光電変換層を形成する際に、電子輸送層等のキャリア輸送層上に、ペロブスカイト化合物等のイオン結晶性を有する化合物の前駆体をジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）等の高極性溶媒に溶解した溶液を塗布している。例えば、キャリア輸送層が高分子材料等である場合には、高極性溶媒にキャリア輸送層が溶解され、また、キャリア輸送層が酸化物半導体ナノ粒子から形成された場合には、半導体ナノ粒子が高極性溶媒により洗い流される可能性がある。その結果、光電変換デバイスの性能が低下し、信頼性を損ねる可能性がある。
本開示の主な目的は、より信頼性の高い光電変換デバイスを提供することにある。
本開示の主な目的は、より信頼性の高い光電変換デバイスを提供することにある。
本発明の一形態の光電変換デバイスは、第１キャリア輸送層と、イオン結晶性を有する化合物を含む光電変換層と、前記第１キャリア輸送層と前記光電変換層との間に設けられ、極性を有する官能基Ｒ１を含むポリシロキサンを含むポリシロキサン層と、を備える。
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
＜実施形態１＞
図１は、本実施形態にかかる光電変換デバイスの一例の模式図である。
図１は、本実施形態にかかる光電変換デバイスの一例の模式図である。
図１に示すように、光電変換デバイス１００は、例えば、基板１、第１電極２、第１キャリア輸送層３、ポリシロキサン層４、光電変換層５、第２キャリア輸送層６、第２電極７を、この順番で積層された構造を有する。上記光電変換デバイス１００としては、例えば、第１電極２および第２電極７から注入された電荷を光電変換層５にて光に変換する発光装置や、外部から受けた光を光電変換層５にて電気に変換し、第１電極２または第２電極７から電気を取り出す太陽電等の発電装置が挙げられる。
基板１は、例えばガラス等からなり、上記各層を支持する支持体として機能する。基板１は、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等が形成されたアレイ基板であってよい。
第１電極２および第２電極７は、例えば、金属や透明導電性酸化物等の導電材料により構成される。上記金属としては、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ等が挙げられる。上記透明導電性酸化物としては、例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、アルミニウム亜鉛酸化物（ＺｎＯ：Ａｌ（ＡＺＯ））、ホウ素亜鉛酸化物（ＺｎＯ：Ｂ（ＢＺＯ））等が挙げられる。なお、第１電極２および第２電極７は、例えば、少なくとも１層の金属層および／または少なくとも１層の透明導電性酸化物層を含む積層体であってもよい。
第１キャリア輸送層３および第２キャリア輸送層６は、電子または正孔であるキャリアを輸送する。
第１キャリア輸送層３および第２キャリア輸送層６を形成する材料としては、例えば、正孔輸送性材料または電子輸送性材料等が挙げられる。
正孔輸送性材料としては、例えば、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、Ｌａ、Ｓｒのうちのいずれか１つ以上を含む酸化物、窒化物、または炭化物からなる群から選択される一種以上を含む材料や、４,４´，４´´－トリス（９－カルバゾイル）トリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）、４，４´－ビス［Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－フェニル－アミノ］－ビフェニル（ＮＰＢ）、亜鉛フタロシアニン（ＺｎＰＣ）、ジ［４－（Ｎ，Ｎ－ジトリルアミノ）フェニル］シクロヘキサン（ＴＡＰＣ）、４，４´－ビス（カルバゾ－ル－９－イル）ビフェニル（ＣＢＰ）、２，３，６，７，１０，１１－ヘキサシアノ－１，４，５，８，９，１２－ヘキサアザトリフェニレン（ＨＡＴＣＮ）、ＭｏＯ３などの材料や、ポリ（Ｎ－ビニルカルバゾール）（ＰＶＫ）、ポリ（２，７－（９,９－ジ－ｎ－オクチルフルオレン）－（１，４－フェニレン－（（４－第２ブチルフェニル）イミノ）－１，４－フェニレン（ＴＦＢ）、ポリ（トリフェニルアミン）誘導体（Ｐｏｌｙ－ＴＰＤ）、ポリ（３,４－エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４－スチレンスルホン酸)（ＰＥＤＯＴ－ＰＳＳ）などの高分子系正孔輸送性材料等が挙げられる。これら正孔輸送性材料は、一種類のみを用いてもよく、適宜、二種類以上を混合して用いてもよい。
電子輸送性材料としては、例えば、酸化亜鉛（例えばＺｎＯ）、酸化チタン（例えばＴｉＯ２）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化ストロンチウムチタン（例えばＳｒＴｉＯ３）等の無機系電子輸送性材料、エトキシ化ポリエチレンイミン（ＰＥＩＥ）、トリス（８－キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４－メチル－８－キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０－ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２－メチル－８－キノリノラト）（４－フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる層である。また、この他ビス［２－（２－ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２－（２－ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、２－（４－ビフェニリル）－５－（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－１，３，４－オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）や、１，３－ビス［５－（ｐ－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－１，３，４－オキサジアゾール－２－イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ－７）、３－（４－ビフェニリル）－４－フェニル－５－（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－１，２，４－トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：Ｂ体ＣＰ）等の有機系電子輸送性材料が用いられる。これら電子輸送性材料は、一種類のみを用いてもよく、適宜、二種類以上を混合して用いてもよい。
ポリシロキサン層４は、極性を有する官能基Ｒ１を含むポリシロキサンを含む。極性を有する官能基Ｒ１は、例えば、末端にアミノ基、チオール基、カルボキシル基、およびホスホノ基から選択される少なくとも１つを有することが好ましい。より具体的には、極性を有する官能基Ｒ１は、末端にアミノ基、チオール基、カルボキシル基、およびホスホノ基から選択される少なくとも１つを有する炭素数１～５のアルキル基が挙げられる。
極性を有する官能基Ｒ１を含むポリシロキサンとしては、例えば、下記式（１）で表される化合物が挙げられる。Ｒ２は、極性を有する官能基Ｒ１であってもよく、水素原子または水酸基（－ＯＨ）、炭素数１～３の低級アルキル基、π共役系であってもよい。ただし、ｎは、１０以上の自然数を示す。
また、極性を有する官能基Ｒ１を含むポリシロキサンとしては、π共役系を含むことが好ましい。π共役系は、官能基Ｒ１に含まれていてもよい。これにより、キャリアがポリシロキサン層４を介する移動しやすくすることができる。具体的なπ共役系は、ベンゼン環骨格、ピリジン骨格、ピロール骨格、チオフェン骨格、イミダゾール骨格、ピラゾール骨格、カルバゾール骨格、アクリジン骨格などの環状骨格を有する官能基が挙げられる。
ポリシロキサン層４の厚みは、５ｎｍ以下であることが好ましい。これにより、光電変換層５と第１キャリア輸送層３との間でキャリアが移動しやすくすることができる。
さらにまた、ポリシロキサン層４は、電子または正孔輸送層の材料を含んでいてもよい。このような電子または正孔輸送層の材料としては、第１キャリア輸送層３および第２キャリア輸送層６で使用されるものと同様である。中でも、例えば、キャリア輸送性を有するＺｎＯ、ＮｉＯ等の半導体ナノ粒子が好ましい。これにより、光電変換層５と第１キャリア輸送層３との間でキャリアが移動しやすくすることができる。なお、ポリシロキサン層４は、第１キャリア輸送層３および光電変換層５と隣接して、つまり直接接触するように設けられることが好ましい。
光電変換層５は、例えば、発光性または光吸収性を有する層である。また、光電変換層５は、イオン結晶性を有する化合物を含む。このイオン結晶性を有する化合物は、例えば、発光性、光吸収性または電荷輸送性であることが好ましい。また、例えば、イオン結晶性を有する化合物が発光性の場合には、光電変換デバイス１は表示装置等の発光デバイスとなり得る。一方、例えば、イオン結晶性を有する化合物が光吸収性を有する場合には、光電変換デバイス１は太陽電池等の発電装置となり得る。
イオン結晶性を有する化合物としては、例えば、ペロブスカイト型化合物が挙げられる。このペロブスカイト型化合物としては、例えば、ハロゲン元素から選択される１種以上のアニオンと、Ｎａ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｋ，Ｃａ，Ｓｃ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ａｓ，Ｒｂ，Ｓｒ，Ｙ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｃｓ，Ｂａ，Ｂｉおよびランタノイド元素から構成される群から少なくとも選択される２種以上の元素のカチオンとを含む、ハロゲン化物が挙げられる。また、該ペロブスカイト型化合物のカチオンは、アンモニウムイオンなど、金属元素以外のカチオンを一部含んでいても良い。また、例えば、光電変換層５は、上記イオン結晶性化合物で被覆された量子ドットを含んでいてもよい。量子ドットは、発光性または吸収性を有する。量子ドットは、上記イオン結晶性化合物により、その表面がハロゲン化されていてもよい。このように、量子ドットの表面がハロゲン化された場合、ＤＭＳＯ等の高極性溶媒への分散性を向上させることができ、例えば、より均一な光電変換層５を形成することができる。量子ドットは、コアのみの構成であってもよく、コアにシェルが被覆されたコア／シェル構造を含んでいてもよい。
続いて、光電変換デバイスの製造方法の一例について、図２を参照して説明する。図２は、光電変換デバイスの製造フローの一例を示す。
図２に示すように、基板１上に、第１電極２を形成する（Ｓ１）。第１電極２は、例えば、スパッタ法、真空蒸着法等、従来公知の各種方法により形成することができる。
次に、第１電極２上に、第１キャリア輸送層３を形成する（Ｓ２）。第１キャリア輸送層３は、例えば、真空蒸着やスパッタ、あるいは塗布法等、従来公知の各種方法により形成することができる。例えば、半導体ナノ粒子からなる正孔輸送性材料または電子輸送性材料を含む溶液、あるいは高分子系正孔輸送性材料または電子輸送性材料を含む溶液を塗布して形成する。
次に、第１キャリア輸送層３上に、ポリシロキサン層４を形成する（Ｓ３）。ポリシロキサン層４は、例えば、塗布法により形成することができる。より具体的には、第１キャリア輸送層３上に、極性を有する官能基Ｒ１を含むポリシロキサンの前駆体を含む溶液を、例えばスピンコートにより塗布し、加熱することにより、ポリシロキサン層４を形成することができる。なお、形成されるポリシロキサン層４のＤＭＳＯ等の高極性溶媒に対する接触角は、例えば、１０°～４０°に調整されることが好ましい。これにより、ポリシロキサン層４上に、第１キャリア輸送層３をより均一に形成することができる。
極性を有する官能基Ｒ１を含むポリシロキサンの前駆体としては、例えば、極性を有する官能基Ｒ１を含むトリアルコキシシランが挙げられる。このような、極性を有する官能基Ｒ１を含むトリアルコキシシランとしては、下記式（２）（３）（４）（５）の化合物が挙げられる。
次に、ポリシロキサン層４上に、光電変換層５を形成する（Ｓ４）。光電変換層５は、例えば、塗布法により形成することができる。より具体的には、例えば、イオン結晶性を有する化合物の前駆体を高極性溶媒に溶解した塗布液を、ポリシロキサン層４上にスピン塗布し、加熱することにより、イオン結晶性を有する化合物を含む光電変換層５を形成することができる。
イオン結晶性を有する化合物の前駆体としては、カチオン源を含むイオン化合物、例えば、カチオン源を含むハロゲン化物、酸化物、硫化物等が挙げられる。具体的には、＋いＩ，例えば、モル比が１：１のＣｓＣｌおよびＰｂＣｌ２、モル比が１：１のＣｓＢｒおよびＰｂＢｒ２、モル比が１：１のＣｓＩおよびＰｂＩ２、モル比が１：１のＣｓＣｌおよびＳｎＣｌ２、モル比が１：１のＣｓＢｒおよびＳｎＢｒ２、モル比が１：１のＣｓＩおよびＳｎＩ２、モル比が１：１のＣｓＣｌおよびＺｎＣｌ２、モル比が１：１のＣｓＢｒおよびＺｎＢｒ２、モル比が１：１のＣｓＩおよびＺｎＩ２、ＬｉＦ、ＬｉＣｌ，ＬｉＢｒ，ＮａＦ，ＮａＣｌ、ＮａＢｒ，ＮａＩ、ＫＦ，ＫＣｌ、ＫＢｒ、ＫＩ，ＲｂＦ，ＲｂＣｌ，ＲｂＢｒ、ＲｂＩ，ＣｓＦ，ＣｓＣｌ，ＣｓＢｒ，ＣｓＩ、ＣａＦ２，ＣａＣｌ２、ＣａＢｒ２、ＣａＩ２，ＣａＯ，ＣａＳ，ＭｇＦ２，ＭｇＣｌ２、ＭｇＢｒ２、ＭｇＩ２，ＭｇＯ，ＭｇＳ，Ｎａ２Ｓ、Ｒｂ２Ｓ、Ｃｓ２Ｓ、チオシアン酸ナトリウム、チオシアン酸カリウム等が挙げられる。
高極性溶媒としては、例えば、ＤＭＳＯ、スルホラン、ホルムアミド、Ｎ－メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、アセトアミド、Ｎ－メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド、アセトニトリル、水等が挙げられる。
次に、光電変換層５上に、第２キャリア輸送層６を形成する（Ｓ５）。第２キャリア輸送層６は、例えば、Ｓ２と同様にして形成することができる。
次に、第２キャリア輸送層６上に、第２電極７を形成する（Ｓ６）。第２電極７は、例えば、スパッタ法、真空蒸着法等、従来公知の各種方法により形成することができる。
以上により、光電変換デバイス１を製造することができる。
以下、比較例、実施例にて形成した層の評価を行った。
＜実施例１＞
３－（２－アミノエチルアミノ）プロピルトリエトキシシランに、３－（２－アミノエチルアミノ）プロピルトリエトキシシランにおけるエトキシ基と同モルの水を加え、エタノール中で６０℃１２時間撹拌し、ポリシロキサン前駆体塗布液を得た。このポリシロキサン前駆体塗布液をガラス基板にスピン塗布し、１００℃で１時間加熱することにより、ポリ（３－（２－アミノエチルアミノ）プロピルシロキサン（ＰＡＡＳＱ）からなるポリシロキサン層（ＰＡＡＳＱ層）を形成した。
３－（２－アミノエチルアミノ）プロピルトリエトキシシランに、３－（２－アミノエチルアミノ）プロピルトリエトキシシランにおけるエトキシ基と同モルの水を加え、エタノール中で６０℃１２時間撹拌し、ポリシロキサン前駆体塗布液を得た。このポリシロキサン前駆体塗布液をガラス基板にスピン塗布し、１００℃で１時間加熱することにより、ポリ（３－（２－アミノエチルアミノ）プロピルシロキサン（ＰＡＡＳＱ）からなるポリシロキサン層（ＰＡＡＳＱ層）を形成した。
＜実施例２＞
３－アミノプロピルトリエトキシシランに、３－アミノプロピルトリエトキシシランにおけるエトキシ基と同モルの水を加え、エタノール中で６０℃１２時間撹拌し、ポリシロキサン前駆体塗布液を得た。このポリシロキサン前駆体塗布液をガラス基板にスピン塗布し、１００℃で１時間加熱することにより、ポリ３－アミノプロピルシロキサン（ＰＡＳＱ）からなるポリシロキサン層（ＰＡＳＱ層）を形成した。
３－アミノプロピルトリエトキシシランに、３－アミノプロピルトリエトキシシランにおけるエトキシ基と同モルの水を加え、エタノール中で６０℃１２時間撹拌し、ポリシロキサン前駆体塗布液を得た。このポリシロキサン前駆体塗布液をガラス基板にスピン塗布し、１００℃で１時間加熱することにより、ポリ３－アミノプロピルシロキサン（ＰＡＳＱ）からなるポリシロキサン層（ＰＡＳＱ層）を形成した。
＜実施例３＞
ガラス基板にＺｎＯナノ粒子溶液をスピン塗布し、１２０℃で１時間加熱することにより、ＺｎＯナノ粒子層を形成した。ＺｎＯナノ粒子層に対して、実施例１と同じポリシロキサン前駆体塗布液をスピンコート塗布し、１００℃で１時間加熱することにより、ポリ（３－（２－アミノエチルアミノ）プロピルシロキサン（ＰＡＡＳＱ）からなるポリシロキサン層（ＰＡＡＳＱ層）を形成した。
ガラス基板にＺｎＯナノ粒子溶液をスピン塗布し、１２０℃で１時間加熱することにより、ＺｎＯナノ粒子層を形成した。ＺｎＯナノ粒子層に対して、実施例１と同じポリシロキサン前駆体塗布液をスピンコート塗布し、１００℃で１時間加熱することにより、ポリ（３－（２－アミノエチルアミノ）プロピルシロキサン（ＰＡＡＳＱ）からなるポリシロキサン層（ＰＡＡＳＱ層）を形成した。
＜比較例１＞
ガラス基板上に、ＰＥＩＥを含む溶液をスピン塗布し、１００℃で１時間加熱することにより、ＰＥＩＥを含む層（ＰＥＩＥ層）を形成した。
ガラス基板上に、ＰＥＩＥを含む溶液をスピン塗布し、１００℃で１時間加熱することにより、ＰＥＩＥを含む層（ＰＥＩＥ層）を形成した。
＜比較例２＞
ガラス基板上に、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含む溶液をスピン塗布し、１００℃で１時間加熱することにより、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含む層（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層）を形成した。
ガラス基板上に、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含む溶液をスピン塗布し、１００℃で１時間加熱することにより、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含む層（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層）を形成した。
＜比較例３＞
実施例１において、上記式（２）で表される３－（２－アミノエチルアミノ）プロピルトリエトキシシランをフェニルトリエトキシシランに置き換え、同様にして、ポリフェニルシロキサン（ＰＰＳＱ）を含むポリシロキサン層（ＰＰＳＱ層）を形成した。
実施例１において、上記式（２）で表される３－（２－アミノエチルアミノ）プロピルトリエトキシシランをフェニルトリエトキシシランに置き換え、同様にして、ポリフェニルシロキサン（ＰＰＳＱ）を含むポリシロキサン層（ＰＰＳＱ層）を形成した。
上記実施例、比較例の層について、高極性溶媒であるＤＭＳＯに対する耐性を評価した。具体的には、各層に、大量のＤＭＳＯを滴下し、６０秒後に各層を形成したガラス基板をスピンさせて、ＤＭＳＯを飛ばすことによりリンスを行った。このリンスは２回行い、リンスする前と後とでフーリエ変換赤外分光光度計(ＦＴＩＲ：型番ＦＴ－７００、ＨＯＲＩＢＡ製)を測定し、その透過率から各層のＤＭＳＯへの溶解性（層の減少）について評価した。なお、ＦＴＩＲで透過率がリンスする前と後とで変化がほぼない場合は不溶、ＦＴＩＲで透過率が上昇した場合には溶解と評価した。また、各層へのＤＭＳＯの濡れ性についても、１μｌのＤＭＳＯに対する接触角測定にて評価した。その結果を表１に示す。
上記表１に示すように、比較例１のＰＥＩＥ層、比較例２のＰＥＤＰＴ：ＰＳＳ層は、ＤＭＳＯにより溶解し、ダメージを受けることが分かる、つまり、上記ＰＥＩＥ層、上記ＰＥＤＰＴ：ＰＳＳ層上にＤＭＳＯ溶液で新たな層を形成した場合、ＰＥＩＥ層、ＰＥＤＰＴ：ＰＳＳ層が溶解し、ダメージを受け、最終的に製造される光電変換デバイスの性能が低下し、信頼性が低下することが分かる。
また、比較例２のＰＥＤＰＴ：ＰＳＳ層上に、モル比が１：１のＣｓＢｒおよびＺｎＢｒ２を含む亜鉛ペロブスカイト前駆体と、量子ドットとして表面のリガンドをＢｒ元素で置換したＣｄＳナノ粒子とをＤＭＳＯに混合したペロブスカイト形成用塗布溶液を塗布し、加熱して亜鉛ペロブスカイト／ＣｄＳナノ粒子層を形成したところ、ＳＴＥＭ－ＥＤＸ分析により、ＰＥＤＰＴ：ＰＳＳ層から亜鉛ペロブスカイト由来の元素が検出された。つまり、比較例２のＰＥＤＰＴ：ＰＳＳ層に亜鉛ペロブスカイト由来の元素が混入し、ＰＥＤＰＴ：ＰＳＳ層の性能が低下すると考えられる。
実施例１のＰＡＡＳＱ層、比較例３のＰＰＳＱ層は、ＤＭＳＯに不溶であり、ＤＭＳＯ溶液によるダメージは受けないと考えられる。しかしながら、上記ＰＰＳＱ層は、ＤＭＳＯに対する濡れ性が悪く、ＰＰＳＱ層上にＤＭＳＯ溶液で均一な層を形成することが困難である。一方、ＰＡＡＳＱ層は、ＤＭＳＯに不溶で、かつＤＭＳＯへの濡れ性も良好であることから、ＰＡＡＳＱ層上に、ＤＭＳＯ溶液により均一な層を形成することができる。
実際に、ＰＰＳＱ層、ＰＡＡＳＱ層上に、ＤＭＳＯ溶液である上記ペロブスカイト形成用塗布液を塗布し、加熱して亜鉛ペロブスカイト層を形成したところ、ＰＡＡＳＱ層上にのみ、均一な亜鉛ペロブスカイト層を形成することができた。
図３はＦＴＩＲで測定されたリンスする前後の実施例１の層の赤外線の透過率を示す。また、図４はＦＴＩＲで測定されたリンスする前後の実施例２の層の赤外線の透過率を示す。また、図５はＦＴＩＲで測定されたリンスする前後の実施例３の層の赤外線の透過率を示す。図６はＦＴＩＲで測定されたリンスする前後の比較例１の層の赤外線の透過率を示す。図７はＦＴＩＲで測定されたリンスする前後の比較例２の層の赤外線の透過率を示す。図８はＦＴＩＲで測定されたリンスする前後の比較例３の層の赤外線の透過率を示す。
図３～図５が示すように、実施例１～３の層は、リンスする前と後とでＦＴＩＲで透過率に変化がほぼ見られない。特に、図５が示すように、ＰＡＡＳＱに由来する吸収だけでなく、４４０ｃｍ－１付近のＺｎＯ由来の吸収も吸収スペクトルも減少していない。ＺｎＯナノ粒子をＰＡＡＳＱ層に分散させることで、ＺｎＯナノ粒子の極性溶媒による溶解も抑制されていることが分かる。
一方で、図６～図７が示すように、比較例１～２の層は、リンスする前と後とでＦＴＩＲで透過率に大きく変化が見られた。比較例１および２のリンスされた後の層では、それぞれＰＥＩＥ、ＰＥＤＰＴ：ＰＳＳ由来の吸収スペクトルが大きく減少している。
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、上記実施の形態で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えてもよい。
１ 基板、２ 第１電極、３ 第１キャリア輸送層、４ ポリシロキサン層、５ 光電変換層、６ 第２キャリア輸送層、７ 第２電極、１００ 光電変換デバイス
Claims (17)
- 第１キャリア輸送層と、
イオン結晶性を有する化合物を含む光電変換層と、
前記第１キャリア輸送層と前記光電変換層との間に設けられ、極性を有する官能基Ｒ１を含むポリシロキサンを含むポリシロキサン層と、
を備える光電変換デバイス。 - 前記イオン結晶性を有する化合物は、ペロブスカイト型化合物である、請求項１に記載の光電変換デバイス。
- 前記Ｒ１は、アミノ基、チオール基、カルボキシル基、およびホスホノ基から選択される少なくとも１つを有する、請求項１～３のいずれか１項に記載の光電変換デバイス。
- 前記Ｒ１は、末端にアミノ基、チオール基、カルボキシル基、およびホスホノ基から選択される少なくとも１つを有する炭素数１～５のアルキル基である、請求項３に記載の光電変換デバイス。
- 前記ポリシロキサンは、下記式（１）で表される、請求項１～４のいずれか１項に記載の光電変換デバイス。
（式（１）中、Ｒ２は、官能基Ｒ１、水素原子または水酸基、炭素数１～３の低級アルキル基、π共役系から少なくとも１種以上選択され、ｎは１０以上の自然数である。） - 前記ポリシロキサンは、π共役系を含む、請求項１～５のいずれか１項に記載の光電変換デバイス。
- 前記π共役系は、ベンゼン環骨格、ピリジン骨格、ピロール骨格、チオフェン骨格、イミダゾール骨格、ピラゾール骨格、カルバゾール骨格、アクリジン骨格から選択される少なくとも１種を含む、請求項１～６のいずれか１項に記載の光電変換デバイス。
- 前記ポリシロキサン層の厚みは、５ｎｍ以下である、請求項１～７のいずれか１項に記載の光電変換デバイス。
- 前記ポリシロキサン層は、半導体ナノ粒子を含む、請求項１～８のいずれか１項に記載の光電変換デバイス。
- 前記光電変換層は、量子ドットを含む、請求項１～９のいずれか１項に記載の光電変換デバイス。
- 第１電極と、
前記第１電極と対向する第２電極とを、備え、
前記第１電極、前記第１キャリア輸送層、前記ポリシロキサン層、前記光電変換層、前記第２電極の順に積層されている、請求項１～１０のいずれか１項に記載の光電変換デバイス。 - 前記光電変換層と前記第２電極との間に設けられた第２キャリア輸送層を備える、請求項１１に記載の光電変換デバイス。
- 前記光電変換層は、前記第１電極または前記第２電極から輸送されてきた電子と正孔とが再結合して光を発する発光層であることを特徴とする請求項１１または１２に記載の光電変換デバイス。
- 前記光電変換層は、外部から受光した光を吸収する光吸収層であることを特徴とする請求項１１または１２に記載の光電変換デバイス。
- 第１キャリア輸送層上に、極性を有する官能基を含むポリシロキサンを含む溶液と塗布し、ポリシロキサン層を形成する工程と、
前記ポリシロキサン層上に、イオン結晶化合物の前駆体を含む高極性溶媒を塗布し、光電変換層を形成する工程と、
を含む光電変換デバイスの製造方法。 - 前記ポリシロキサン層の前記光電変換層側の面における接触角は、１０°から４０°である、請求項１４に記載の光電変換デバイスの製造方法。
- 前記高極性溶媒は、さらに量子ドットを含む、請求項１５または１６に記載の光電変換デバイスの製造方法。
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| JP2020142514A JP2022038165A (ja) | 2020-08-26 | 2020-08-26 | 光電変換デバイス、光電変換デバイスの製造方法 |
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-
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