一种有机金属卤化物薄膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开一种有机金属卤化物薄膜及其制备方法与应用，其中，所述制备方法包括步骤：将有机金属卤化物前驱体晶体研磨至粉末，把研磨好的晶体粉末作为蒸镀粉末原料放入镀膜室的蒸发舟或坩埚中待蒸发；将基片放于镀膜室的样品架上待沉积有机金属卤化物薄膜；对镀膜室抽气，开启蒸发源电源，在基片上形成有机金属卤化物薄膜。采用本发明专利技术方法既避免了氧气和水气对薄膜质量的影响且制备薄膜的重复性稳定性较高，又无需考虑同时控制有机和无机材料蒸发源的困难，制备的薄膜晶体结构和薄膜成分同源性高且分布均匀。本发明专利技术方法操作简单、成本低廉和节约原材料。本发明专利技术有机金属卤化物薄膜应用于太阳电池时，具有强的吸收能力，符合太阳电池的要求。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种有机金属卤化物薄膜及其制备方法与应用，其中，所述制备方法包括步骤：将有机金属卤化物前驱体晶体研磨至粉末，把研磨好的晶体粉末作为蒸镀粉末原料放入镀膜室的蒸发舟或坩埚中待蒸发；将基片放于镀膜室的样品架上待沉积有机金属卤化物薄膜；对镀膜室抽气，开启蒸发源电源，在基片上形成有机金属卤化物薄膜。采用本专利技术方法既避免了氧气和水气对薄膜质量的影响且制备薄膜的重复性稳定性较高，又无需考虑同时控制有机和无机材料蒸发源的困难，制备的薄膜晶体结构和薄膜成分同源性高且分布均匀。本专利技术方法操作简单、成本低廉和节约原材料。本专利技术有机金属卤化物薄膜应用于太阳电池时，具有强的吸收能力，符合太阳电池的要求。【专利说明】一种有机金属卤化物薄膜及其制备方法与应用
本专利技术涉及新型薄膜太阳电池功能材料领域，尤其涉及一种有机金属卤化物薄膜 及其制备方法与应用。
技术介绍
近年来，基于CH3NH3PbY3 (Y=I、Br和C1)作为吸收层材料的钙钛矿太阳电池得到 了广泛的关注和高速发展，器件效率从2009年的3. 8%飞跃至2014年最高效率19. 3%，甚至 被预测未来转换效率会很快超过晶体硅太阳电池最高效率25%。但是，目前制备CH3NH3PbY 3(Y=I、Br和Cl)薄膜的方法主要是非真空溶液法，该法在实际产业化应用中面临不少挑战。 实验室制备的太阳电池仅几平方厘米大小，相比于硅板太阳电池直径能达数米还有很大的 差距，这主要是因为采用非真空溶液法难以实现大面积钙钛矿连续膜生长，且钙钛矿电池 对氧气非常敏感，会与其发生化学反应进而破坏晶体结构，并产生水蒸气和溶解盐状钙钛 矿，以致电池失效。为此，利于大规模产业化的基于真空蒸发沉积技术的制备方法获得了广 泛重视。其中一种是采用真空蒸气辅助沉积法制备CH3NH3PbI3薄膜，该方法制备薄膜的质 量较高，但是其反应过程需要的时间较长且反应不充分，一般需要在1102介孔或者A1 203支 架材料以增加反应面积，流程复杂且难以控制薄膜生长过程；另一种是采用双源热蒸发沉 积法制备CH3NH3PbI3薄膜，该方法采用全真空制备技术，获得薄膜结晶度较高，但是采用双 源热蒸发沉积技术需要同时精确控制有机和无机材料蒸发源且需要有效控制薄膜化合过 程是非常困难的，由于有机和无机材料本身物性差异甚远，难以同时匹配化合条件，成分容 易偏离化学计量比直接导致薄膜质量和重复性降低。 因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种有机金属卤化物薄膜及其 制备方法与应用，旨在解决现有技术中存在的薄膜制备工艺复杂、重复性低及薄膜质量低 的问题。 本专利技术的技术方案如下： 一种有机金属卤化物薄膜的制备方法，其中，包括步骤： A、 将有机金属卤化物前驱体晶体研磨至粉末，所述有机金属卤化物中有机部分为 CH3NH3，金属为Ge、Sn、Pb中的一种，卤素为I、Cl、Br中的一种；把研磨好的晶体粉末作为 蒸镀粉末原料放入镀膜室的蒸发舟或坩埚中待蒸发； B、 将基片放于镀膜室的样品架上待沉积有机金属卤化物薄膜； C、 对镀膜室抽气，开启蒸发源电源，并控制蒸发源蒸发参数，在基片上形成有机金属卤 化物薄膜。 所述有机金属卤化物薄膜的制备方法，其中，所述步骤A中，所述有机金属卤化物 中有机部分为CH3NH3，金属为Ge、Sn或Pb中的两种或三种元素的掺杂金属，卤素为I、C1或 Br中的两种或三种元素的掺杂卤素。 所述有机金属卤化物薄膜的制备方法，其中，所述步骤A中，所述有机金属卤化物 为 CH3NH3 (GeaSnbPbc) (IeClfBrg)3，控制 a+b+c=l 和 e+f+g=l。 所述有机金属卤化物薄膜的制备方法，其中，所述步骤B中，所述基片包括刚性基 片和柔性基片。 所述有机金属卤化物薄膜的制备方法，其中，所述步骤B中，所述刚性基片为玻璃 基片。 所述有机金属卤化物薄膜的制备方法，其中，所述步骤C中，镀膜室压强抽至 0. IPa以下。 所述有机金属卤化物薄膜的制备方法，其中，所述步骤C中，所述蒸发源蒸发参数 包括：蒸镀电流、功率、设计膜料加热程序和周期。 所述有机金属卤化物薄膜的制备方法，其中，所述步骤C之后还包括：对形成的有 机金属卤化物薄膜进行原位30-800 °C热处理。 一种有机金属卤化物薄膜，其中，应用如上任一所述有机金属卤化物薄膜制备方 法制备而成。 -种如上所述有机金属卤化物薄膜的应用，其中，将所述有机金属卤化物薄膜应 用于太阳电池中。 有益效果：本专利技术采用真空单源蒸发沉积技术，通过控制蒸发沉积参数，直接蒸发 有机金属卤化物前驱体粉末材料，实现同一真空环境下原位完成高质量有机金属卤化物薄 膜制备。采用全真空制备工艺避免了氧气和水气对薄膜质量的影响且制备薄膜的重复性稳 定性较高；且无需考虑同时控制有机和无机材料蒸发源的困难，通过直接蒸发有机金属卤 化物前驱体粉末材料即可制备晶体结构和薄膜成分同源性高且分布均匀的有机金属卤化 物薄膜。本专利技术制备方法操作简单、成本低廉和节约原材料。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术一处有机金属卤化物薄膜制备方法实施例中的镀膜室的结构示意 图。 图2为本专利技术较佳实施例的单源热蒸发沉积CH3NH3XY^膜的流程图。 图3为本专利技术实施例1自制的CH3NH3PbI3前驱体晶体的SEM图。 图4为本专利技术自制的CH3NH3PbI3粉末、实施例1室温下制备和实施例2热处理后 的CH3NH3PbI3薄膜的XRD图。 图5为本专利技术实施例1室温下制备的CH3NH3PbI 3薄膜的SEM图。 图6为本专利技术实施例1室温下制备和实施例2热处理后的CH3NH3PbI 3薄膜的透射 光谱图。 图7为本专利技术实施例2热处理后的CH3NH3PbI 3薄膜的SEM图。 【具体实施方式】 本专利技术提供一种有机金属卤化物薄膜及其制备方法与应用，为使本专利技术的目的、 技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的 具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。 图1为本专利技术一处有机金属卤化物薄膜制备方法实施例中的镀膜室的结构示意 图。如图所示，本专利技术单源热蒸发沉积有机金属卤化物镀膜室9包括：真空抽取口 1、加热 器2、蒸发舟(或坩埚)3、有机金属卤化物蒸发原料4、探头5、样品架自转器6、基片加热器7 和基片架8。其中，将所述真空抽取口与真空抽取装置（图中未示出)进行封闭连接，真空抽 取装置对镀膜室9进行抽气。 图2为本专利技术较佳实施例的单源热蒸发沉积CH3NH3XY3薄膜的流程图。本专利技术的 一种有机金属卤化物薄膜的制备方法较佳实施例，如图2所示，其包括步骤： 51、 将有机金属卤化物前驱体晶体研磨至粉末，所述有机金属卤化物中有机部分为 CH3NH3I，金属为Ge、Sn或Pb中的一种，卤素为I、C1或Br中的一种；把研磨好的晶体粉末 作为蒸镀粉末原料放入蒸发舟或坩埚中待蒸发； 52、 将基片放于样品架上待沉积有机金属卤化物薄膜； 53、 对镀膜室抽气，开启蒸发源电源，并控制蒸发源蒸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机金属卤化物薄膜的制备方法，其特征在于，包括步骤：A、将有机金属卤化物前驱体晶体研磨至粉末，所述有机金属卤化物中有机部分为CH3NH3， 金属为Ge、Sn、Pb中的一种，卤素为I、Cl、Br中的一种；把研磨好的晶体粉末作为蒸镀粉末原料放入镀膜室的蒸发舟或坩埚中待蒸发；B、将基片放于镀膜室的样品架上待沉积有机金属卤化物薄膜；C、对镀膜室抽气，开启蒸发源电源，并控制蒸发源蒸发参数，在基片上形成有机金属卤化物薄膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范平，罗景庭，梁广兴，郑壮豪，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44