図1　開発した9チャンバからなる�O動成膜����

ペロブスカイト構�]は、BaTiO3（チタン�┘丱螢Ε燹砲�SrTiO3（チタン�┘好肇蹈鵐船Ε燹砲覆匹��嗟凝���に見られるような材料である。これらの無機材料に�瓦靴��陵枦澱咾任蓮≪~機材料でこの構�]を作り、pnダイオードセルの真ん中に導入して効率を�屬欧織妊丱ぅ垢�ペロブスカイト構�]の�陵枦澱咾任△襦ｅ���横�p�j(lu┛)学の宮�Z��教�bが発��した。

�M点は何といっても劣化が��しいことだ。シリコン半導��のような�W定した材料ではなく、バラつきが�j(lu┛)きく、経時変化も�j(lu┛)きいため、工業化にはまだ遠い。しかしながら実��化できれば、�~機基��を材料として構成できるためフレキシブルで、どこにでも張り��けられるといった��長を�擇�すことができるため、期待は�j(lu┛)きい。

少しでもバラつきを��(f┫)らすため、�旟研は�O動化システムを試作した。�O動����は半導��のマルチチャンバ��(sh┫)式の����構成となっており、しかもパソコンからの指��でロード室から処理室へと試料の基��が�O動的に動くようになっている。ロード室も含め1��当たり5��のチャンバ室の����を2���T合させ、最�j(lu┛)9チャンバを使えるような構成になっている（図2）。

図2　9チャンバからなる����のモックアップ

試作では�~機フィルム基��ではなく、��性劣化を少しでも��(f┫)らし��しく�h価するため、25mm角のガラス基��を��いている。スピンコート法でn層、ペロブスカイト層、p層を成膜し、電極だけは�^��法で形成する。

まず、ITOなど透��電極を���Cに形成しているガラス基��を��いる。基��を��浄した後、まずは最初のチャンバ内で基���屬瞭���電極をレーザーで4分割し、4つのチップ分�`ラインを設ける。ガラス基��から小さな�陵枦澱咼札襪�4個作��する。次の別のチャンバ内に�，掘▲札襪瞭���電極�屬�SnO2などのn型半導��層を形成するため、その�~機溶��をスピンコートし、同じチャンバ内で150度で加�Xし、�~機溶剤を飛ばしn層を形成する。次に別のチャンバに�，掘▲撻蹈屮好�イトのプリカーサ（�i�~��）をスピンコートする。さらに、ペロブスカイト膜をち密にするためのアンチソルベント処理を施した後、100〜150度で�X処理する。�X処理には、ガラス基��を16��搭載できる金�錺肇譽ぁ平�3）を��い、バッチ処理する。

図3　ガラス基��16��を1��のトレイに入れて�X処理する

ペロブスカイト層を形成した後、p型半導��を混ぜた�~機溶��をスピンコートし、80℃でベークする。最後に金�鐡填砲鯏填坊狙�し、最後に外�霖嫉劼箸靴篤Dり出す裏�C電極を形成し完成となる。これら�k連の工��をチャンバ内から他のチャンバ内に�‘阿気察��O動化している。チャンバは9��とも透��に作られており、外�笋�ら内�陲鮓�ることができる。ベーク工��はホットプレート�屬�16��の基��を�k括で�X処理する（図4）。

図4　チャンバ内�陲�よく見える

出来�屬�ったセルの変換効率を、�}作業でスピン�鬚箸靴疹豺腓犯罎戞∧儡晃�率の����間バラつき（�Y��偏差）は約35%低��(f┫)した。

ペロブスカイト層の組成によって効率を24%まで�屬欧襪海箸詫動廚世�、耐久性試�xに弱くなるという。ペロブスカイト層の厚さは500nm厚で、n/p層も100nm��度の厚さしかないため、ガラス基��の�陵枦澱咼札訌悗�1µm��度だとしている。

ペロブスカイト�陵枦澱咾任蓮∩叛�の組み合わせや、パシベーション膜、封�V�\術など劣化させないための材料開発の問��が実��化する�屬任泙聖弔辰討い襦�また、今�vの����では、外気を遮��しながらも�j(lu┛)気中で行っているが、水分に弱いペロブスカイト層を考慮して、湿度がわずか1%のドライエアーを充満させている。N2パージなどによる��(sh┫)法もできる設��になっている。真空に引くことまでは�官�していない。�旟研では、����のある�隹阿鬟�リーンルームとは�}ばずドライルームと�}んでいる。作業�vはもちろん、半導��と同様、頭から�B元まで��身を�戮η魄瓩鮠���している。

今後、マテリアルインフォマティックスやプロセスの最適化を求めるためのプロセスインフォマティックスなどの�}法を使い、最適な材料開発を進めていく。世�cの研�|�vの中には、プリカーサの�~機溶�]を�O動的に作る�\術を開発しているところもあるが、�旟研の�O動システムは溶�]の�O動作��まではやっていない。

ペロブスカイト膜は水に弱く、しかもイオン�T晶であり、シリコンのような共�~�T晶ではない。このためさまざまなパーティクルや不純�颪魑曚ご鵑擦笋垢�、工業的に実��化するための課��が�Hい。ペロブスカイト�陵枦澱咾亮唾�化研�|はまだ始まったばかりと言えそうだ。