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公開番号2024136719
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-04
出願番号2023047929
出願日2023-03-24
発明の名称酸化亜鉛薄膜の製造方法および太陽電池の製造方法
出願人国立大学法人金沢大学
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H10K 30/50 20230101AFI20240927BHJP()
要約【課題】透明性を有する緻密な酸化亜鉛薄膜を、低コストで容易に製造することを可能とする酸化亜鉛薄膜の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の酸化亜鉛薄膜の製造方法は、エタノールと硝酸と酸化亜鉛を含む混合物11を作製する混合物作製工程と、基材12の表面に混合物11を塗布する混合物塗布工程と、基材12の表面に塗布された混合物11を加熱する混合物加熱工程と、を有し、混合物11を液体とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
エタノールと硝酸と酸化亜鉛を含む混合物を作製する混合物作製工程と、
基材の表面に前記混合物を塗布する混合物塗布工程と、
前記基材の表面に塗布された前記混合物を加熱する混合物加熱工程と、を有し、
前記混合物を液体とすることを特徴とする酸化亜鉛薄膜の製造方法。
続きを表示（約 850 文字）【請求項２】
前記混合物作製工程において、前記エタノールと前記硝酸の合計質量に対する前記エタノールの質量の比率を、６０％以上、８０％以下とする請求項１に記載の酸化亜鉛薄膜の製造方法。
【請求項３】
前記混合物作製工程において、前記混合物の質量に対する前記酸化亜鉛の質量の比率を０．９％以上、１．１％以下とすることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の酸化亜鉛薄膜の製造方法。
【請求項４】
前記混合物作製工程において、前記混合物に水を含ませ、
前記混合物の質量に対する前記水の質量の比率を、１１％以上、１３％以下とすることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の酸化亜鉛薄膜の製造方法。
【請求項５】
前記混合物塗布工程において、スピンコート法を用いて前記混合物の塗布を行い、
前記スピンコート法による前記基材の回転速度を、２５００ｒｐｍ以上、３５００ｒｐｍ以下とすることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の酸化亜鉛薄膜の製造方法。
【請求項６】
前記混合物加熱工程において、前記混合物の加熱温度を３４０℃以上、３６０℃以下とすることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の酸化亜鉛薄膜の製造方法。
【請求項７】
前記混合物塗布工程の前に、前記基材の表面に対し、酸素プラズマ処理を行う酸素プラズマ処理工程を、さらに有すること特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の酸化亜鉛薄膜の製造方法。
【請求項８】
負極層、電子輸送層、発電層、正孔輸送層、および正極層を、基材に積層してなる太陽電池の製造方法であって、
前記基材として透明導電性基板を用い、
請求項１または２のいずれかに記載の酸化亜鉛薄膜の製造方法を用いて、前記透明導電性基板上に前記混合物からなる膜を形成することにより、前記電子輸送層を形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化亜鉛薄膜の製造方法および太陽電池の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、有機材料の膜を発電層に用いた、有機太陽電池の開発が行われている。有機太陽電池を構成する電子輸送層は、発電層で生じた電子を電極に輸送する層であり、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ等の金属酸化物の膜で構成される。これらの金属酸化物のうち、可視光を透過させ、紫外光を吸収する酸化亜鉛の膜が、電子輸送層を構成する膜として注目されている。
【０００３】
電子輸送層を構成する膜は、発電層で生じた電子を負極に効率よく流せるように、緻密であることが求められる。そのため、電子輸送層の成膜は、一般的にはスパッタリング、ＣＶＤ等の蒸着法を用いて行われるが、この場合には、減圧下での高温処理用の大掛かりな製造装置を必要とし、多くの手間と高いコストがかかってしまう。低コストで容易な成膜方法としては、スピンコート、バーコート、ロールコート、スプレーコート、ディップコート、スクリーン印刷等の塗布法が知られており、デバイスを構成する積層構造の各層の形成、表面処理等に用いられている。また、電子輸送層を構成する膜の原料を、ペースト状にして塗布する方法も開示されている（非特許文献１、２）。
【０００４】
しかしながら、これらの塗布法では、太陽電池を構成するような緻密で薄い膜を均一に形成することは難しく、薄く均一に形成できたとしても、緻密に形成することは特に難しい。そのため、一般的には、塗布法で形成した膜においては、十分な透明性が得られないと考えられている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
K Tennakone et al J . Phys. D: Appl. Phys. 1999, 32, 374
N Jamalullail et al. IOP Conf. Ser.:Mater. Sci. Eng. 2018, 374 012048
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、透明性を有する緻密な酸化亜鉛薄膜を、低コストで容易に製造することを可能とする酸化亜鉛薄膜の製造方法と、この酸化亜鉛薄膜を電子輸送層として備えた太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。
【０００８】
（１）本発明の一態様に係る酸化亜鉛薄膜の製造方法は、エタノールと硝酸と酸化亜鉛を含む混合物を作製する混合物作製工程と、基材の表面に前記混合物を塗布する混合物塗布工程と、前記基材の表面に塗布された前記混合物を加熱する混合物加熱工程と、を有し、前記混合物を液体とする。
【０００９】
（２）上記（１）に記載の酸化亜鉛薄膜において、前記混合物作製工程において、前記エタノールと前記硝酸の合計質量に対する前記エタノールの質量の比率を、６０％以上、８０％以下とすることが好ましい。
【００１０】
（３）上記（１）または（２）のいずれかに記載の酸化亜鉛薄膜において、前記混合物作製工程における前記混合物の質量に対する前記酸化亜鉛の質量の比率を、０．９％以上、１．１％以下とすることが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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