形成光电器件的光活性层的方法技术

形成光电器件的薄膜光活性层的方法，其包括：提供衬底，该衬底具有包含或涂覆有金属M的表面，该金属M选自Pb、Sn、Ge、Si、Ti、Bi或In的至少一种；和将该衬底的金属表面或金属涂层转化为钙钛矿层。

Method of forming optically active layer of photoelectric device

Method of thin film optical active layer formed of an optoelectronic device comprising: providing a substrate, the substrate having a surface coated with metal containing or M, at least one of the metal M selected from Pb, Sn, Ge, Si, Ti, Bi or In; and the metal or metal surface coating of the substrate into calcium titanium ore.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术整体上涉及形成光电器件的光活性层的方法。本专利技术特别适用于钙钛矿型太阳能电池，并且在下文中将相对于该示例性应用方便地公开本专利技术。专利技术背景以下对本专利技术的背景的讨论意在促进对本专利技术的理解。然而，应领会，该讨论不是确认或承认所提及的任何材料在本申请的优先权日是已公开的、已知的或公知常识的一部分。将阳光直接转化为电力的光伏(PV)电池在世界可再生能源结合中变得越来越重要。目前，约85％的PV电池具有基于晶态Si的光活性元件，其余是多晶薄膜PV电池(主要是碲化镉/硫化镉电池)。薄膜电池倾向为较廉价的以产生较短的能量回收时间。薄膜PV领域快速发展的新兴者是基于有机-无机钙钛矿结构化的半导体，其最常见的是三碘化物(CH3NH3PbI3)。这样的钙钛矿倾向于具有高的电荷载流子迁移率，并且因此制作理想的光活性组分。大规模制备这些类型的PV电池是困难的，因为已发现施加光活性层的方法难以成规模。已经提出了真空蒸发用于利用两种前体(PbCl2和CH3NH3I)的共蒸发来构造钙钛矿薄膜。尽管所得膜表现出令人满意的钙钛矿膜覆盖和均一性，但是此技术需要高真空并且因此在按比例增加的本文档来自技高网...

【技术保护点】
形成光电器件的薄膜光活性层的方法，其包括：提供衬底，该衬底具有包含或涂覆有金属M的表面，该金属M选自Pb、Sn、Ge、Si、Ti、Bi或In的至少一种；和将该衬底的金属表面或金属涂层转化为钙钛矿层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.19 AU 20149051611.形成光电器件的薄膜光活性层的方法，其包括：提供衬底，该衬底具有包含或涂覆有金属M的表面，该金属M选自Pb、Sn、Ge、Si、Ti、Bi或In的至少一种；和将该衬底的金属表面或金属涂层转化为钙钛矿层。2.根据权利要求1的方法，其中在转化步骤之前通过如下步骤用金属M涂覆该衬底：将金属M的至少一个涂层施加至衬底以形成涂覆的衬底，该金属M选自Pb、Sn、Ge、Si、Ti、Bi或In的至少一种。3.根据权利要求2的方法，其中通过沉积方法将金属M的该至少一个涂层施加至该衬底。4.根据权利要求3的方法，其中该沉积方法包括以下至少一种：电沉积、电泳沉积、电镀或无电沉积。5.根据权利要求2的方法，其中通过物理涂覆方法将金属M的该至少一个涂层施加至该衬底。6.根据权利要求5的方法，其中该物理涂覆方法包括以下至少一种：溅射、冷喷涂或施加固体膜或层至该衬底。7.根据权利要求5的方法，其中通过蒸发涂覆方法将金属M的该至少一个涂层施加至该衬底。8.根据权利要求5的方法，其中在该衬底上以在0.1和2埃/秒之间、优选在0.5和1.0埃/秒之间的金属沉积速率形成金属层。9.根据权利要求8的方法，其中沉积时间在5和30分钟之间，优选在10和20分钟之间。10.根据权利要求2的方法，其中在涂覆的衬底上的金属层在25和200nm之间。11.根据权利要求1的方法，其中转化步骤包括：将至少一种钙钛矿前体施加至涂覆的衬底的金属涂层以形成钙钛矿层。12.根据权利要求1的方法，其中转化步骤包括：使金属涂覆的衬底的至少一个涂层接触选自卤化物蒸气或乙酸蒸气的蒸气X以在该涂覆的衬底上形成金属化合物MX2涂层，该卤化物蒸气包含F、Cl、Br或I的至少一种；并且此后将至少一种钙钛矿前体施加至该涂覆的衬底以形成钙钛矿层。13.根据权利要求12的方法，其中该卤化物蒸气由来自含有卤化物的溶液或卤化物固体的至少一种的蒸气产生。14.根据权利要求12的方法，其中使该金属涂覆的衬底的该至少一个涂层在50和200℃之间、优选在75和150℃之间与蒸气X接触。15.根据权利要求12的方法，其中使该金属涂覆的衬底的该至少一个涂层在减压下、优选在真空下与蒸气X接触。16.根据权利要求11的方法，其中使金属涂覆的衬底的该至少一个涂层在高压储罐型反应器中与蒸气X接触。17.根据权利要求11的方法，其中该钙钛矿前体包含至少一种钙钛矿前体蒸气。18.根据权利要求17的方法，其中该转化步骤包括通过气相沉积来形成钙钛矿层。19.根据权利要求18的方法，其中该气相沉积工艺包括：使该涂覆的衬底暴露于钙钛矿前体蒸气，该钙钛矿前体蒸气包含钙钛矿前体或用于制备所述钙钛矿前体的一种或多种反应物；和使该钙钛矿前体蒸气沉积至该涂覆的衬底上的金属卤化物MX2涂层上，以在其上制备钙钛矿层。20.根据权利要求18的方法，其中使该气相沉积继续直至钙钛矿固体层具有从100nm至100μm、优选从100nm至700nm的厚度。21.根据权利要求11的方法，其中该钙钛矿前体是钙钛矿前体溶液，该钙钛矿前体溶液包含至少一种溶解在涂覆溶剂中的钙钛矿前体。22.根据权利要求21的方法，其中该涂覆溶剂包含基于醇的溶剂，优选异丙醇。23.根据权利要求21的方法，其中使用以下至少一种将该钙钛矿前体施加至该衬底：浇注、刮板成型、丝网印刷、喷墨印刷、移印、刮涂、液面涂覆、狭缝涂覆、凹版涂覆、反向凹版涂覆、贴胶、微辊涂覆、幕涂、滑动涂覆、旋涂、喷涂、柔版印刷、胶版印刷、旋转丝网印刷或浸涂。24.根据权利要求21的方法，其中通过将该涂覆的衬底浸渍在该钙钛矿前体溶液中来施加该钙钛矿前体。25.根据权利要求11的方法，其中该钙钛矿前体包含至少一种具有式AX的化合物、或用于形成至少一种具有式AX的化合物的至少一种反应成分，其中A包含铵基或其他含有氮的有机阳离子并且X选自F、Cl、Br或I中的至少一种。26.根据权利要求25的方法，其中该钙钛矿前体AX中的A包含具有式(R1R2R3R4N)的有机阳离子，其中：R1是氢，未取代或取代的C1-C20烷基，或未取代或取代的芳基；R2是氢，未取代或取代的C1-C20烷基，或未取代或取代的芳基；R3是氢，未取代或取代的C1-C20烷基，或未取代或取代的芳基；和R4是氢，未取代或取代的C1-C20烷基，或未取代或取代的芳基。27.根据权利要求25的方法，其中该钙钛矿前体AX中的A包含具有式(R5R6N＝CH-NR7R8)的有机阳离子，且其中：R5是氢，未取代或取代的C1-C20烷基，或未取代或取代的芳基；R6是氢，未取代或取代的C1-C20烷基，或未取代或取代的芳基；R7是氢，未取代或取代的C1-C20烷基，或未取代或取代的芳基；和R8是氢，未取代或取代的C1-C20烷基，或未取代或取代的芳基。28.根据权利要求25的方法，其中该钙钛矿前体AX选自CH3NH3X和HC(NH2)2X，并且其中X选自F、Cl、Br或I中的至少一种。29.根据权利要求28的方法，其中钙钛矿前体包含CH3NH3Cl和CH3NH3I的混合物。30.根据权利要求1的方法，其中该钙钛矿层包含有机金属卤化物钙钛矿。31.根据权利要求30的方法，其中该钙钛矿层包含CH3NH3MX3或HC(NH2)2MX3中的至少一种，其中M选自Pb、Sn、Tl、Bi或In；并且X选自F、Cl、Br或I中的至少一种。32.根据权利要求1的方法，其中该钙钛矿层包含有机卤化铅钙钛矿，优选包含CH3NH3PbX3或HC(NH2)2PbX3中的至少一种，其中X选自F、Cl、Br或I中的至少一种。33.根据权利要求1的方法，其中该钙钛矿层包含CH3NH3MClxI3-x或CH3NH3MI3-xClx，其中M选自Pb、Sn、Ge、Si、Ti、Bi或In的至少一种，优选M为Pb。34.根据权利要求1的方法，其中该衬底包含传导衬底。35.根据权利要求1的方法，其中该衬底包含聚合物、金属、陶瓷或玻璃的至少一种，优选聚合物膜。36.根据权利要求1的方法，其中该衬底包含以下至少一种：金属，优选选自Pb、Sn、Ge、Si、Ti、Bi、In、Ni、Fe、不锈钢的至少一种；FTO/ITO玻璃；具有传导层的玻璃；聚合物或塑料；或基于碳/纳米碳的衬底。37.根据权利要求1的方法，其中该衬底包括选自以下至少一种的一个或多个层或涂层：...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·W·琼斯，G·J·威尔森，K·F·安德森，A·F·霍伦坎普，N·W·杜飞，N·J·菲莱特，
申请(专利权)人：联邦科学和工业研究组织，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU