沉积钙钛矿材料的方法技术

本发明专利技术提供了一种制造光伏装置的方法，所述光伏装置包括具有钙钛矿材料层的光敏区域，其中所述钙钛矿材料层设置在具有大于或等于50nm的粗糙度平均值(Ra)或均方根粗糙度(Rrms)的表面上。所述方法包括使用气相沉积来使包含所述钙钛矿材料的一种或多种初始前体化合物的基本上连续且共形的固体层沉积、以及随后用一种或多种其他前体化合物处理所述固体层以在所述粗糙表面上形成所述钙钛矿材料的基本上连续且共形的固体层。还提供了包括具有使用所述方法设置的钙钛矿材料层的光敏区域的光伏装置。

Method for deposition of perovskite materials

The present invention provides a method of manufacturing a photovoltaic device, the photovoltaic device includes a photosensitive region having a perovskite material layer, wherein the perovskite material layer is arranged in is greater than or equal to 50nm roughness average (Ra) or the root mean square roughness (Rrms) on the surface. The method includes using vapor deposition to contain the perovskite materials of one or more of the initial precursor compounds is basically continuous and conformal solid layer deposition, and then with one or more other precursor compounds by treatment of the solid layer on the rough formation of the perovskite materials on the surface basically continuous and conformal solid layer. A photovoltaic device including a photosensitive area of a perovskite layer with the method described by the method is also provided.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】沉积钙钛矿材料的方法
本专利技术涉及一种将光敏钙钛矿材料的共形层沉积到粗糙或纹理化表面上的方法、以及包括设置在粗糙或纹理化表面上的光敏钙钛矿材料的共形层的光伏装置。
技术介绍
在过去四十多年左右，已经越来越认识到需要用更安全的可持续能源来代替化石燃料。新能源供应也必须具有低环境影响，效率高并且易于使用且生产成本低。为此，太阳能被认为是最有前景的技术之一，然而，制造捕获太阳能的装置的高成本(包括高材料成本)历来已阻碍了其广泛使用。每个固体都具有其自身特有的能带结构，该能带结构确定了大范围的电气特性。电子能够从一个能带转换到另一个能带，但是每次转换需要特定的最小能量，并且所需能量的量对于不同的材料将是不同的。电子通过吸收声子(热)或光子(光)来获取转换所需的能量。术语“带隙”是指不可能存在电子态的固体中的能量差范围，并且通常意味着价带顶部与导带底部之间的能量差(以电子伏为单位)。在正常日光条件下，在光伏装置(诸如太阳能电池)中所使用的材料的效率是用于该材料的带隙的函数。如果带隙太高，则大多数日光光子不能被吸收；如果太低，则大多数光子的能量比激发电子穿过带隙所需的能量要多得多，并且剩余部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造光伏装置的方法，所述光伏装置包括具有钙钛矿材料层的光敏区域，其中所述钙钛矿材料层设置在具有大于或等于50nm的粗糙度平均值(Ra)或均方根粗糙度(Rrms)的表面上，所述方法包括：使用气相沉积来使包含所述钙钛矿材料的一种或多种初始前体化合物的基本上连续且共形的固体层沉积在所述粗糙表面上；以及随后，用一种或多种其他前体化合物处理包含所述一种或多种初始前体化合物的所述固体层并且从而使所述一种或多种初始前体化合物和所述一种或多种其他前体化合物进行反应以在所述粗糙表面上形成所述钙钛矿材料的基本上连续且共形的固体层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.12 GB 1510351.81.一种制造光伏装置的方法，所述光伏装置包括具有钙钛矿材料层的光敏区域，其中所述钙钛矿材料层设置在具有大于或等于50nm的粗糙度平均值(Ra)或均方根粗糙度(Rrms)的表面上，所述方法包括：使用气相沉积来使包含所述钙钛矿材料的一种或多种初始前体化合物的基本上连续且共形的固体层沉积在所述粗糙表面上；以及随后，用一种或多种其他前体化合物处理包含所述一种或多种初始前体化合物的所述固体层并且从而使所述一种或多种初始前体化合物和所述一种或多种其他前体化合物进行反应以在所述粗糙表面上形成所述钙钛矿材料的基本上连续且共形的固体层。2.根据权利要求1所述的方法，其中处理包含所述一种或多种初始前体化合物的所述固体层的所述步骤形成所述钙钛矿材料的基本上连续的致密固体层。3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中处理包含所述一种或多种初始前体化合物的所述固体层的所述步骤包括使用溶液沉积来用包含所述一种或多种其他前体化合物的溶液处理包含所述一种或多种初始前体化合物的所述固体层。4.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中处理包含所述一种或多种初始前体化合物的所述固体层的所述步骤包括使用气相沉积来用所述一种或多种其他前体化合物处理包含所述一种或多种初始前体化合物的所述固体层。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述钙钛矿材料层包括所述钙钛矿材料的薄膜，并且优选地，所述钙钛矿材料的所述薄膜的厚度为50nm至2μm，并且优选为100nm至1000nm，并且更优选为200nm至700nm。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述表面具有50nm至30μm的粗糙度平均值(Ra)或均方根粗糙度(Rrms)，优选为500nm至20μm，并且更优选地在1μm至10μm的范围内。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述钙钛矿材料包含具有以下通式的钙钛矿：[A][B][X]3(I)其中[A]是一种或多种一价阳离子，[B]是一种或多种二价无机阳离子，并且[X]是一种或多种卤化物阴离子。8.根据权利要求7所述的方法，其中[X]包含选自氟化物、氯化物、溴化物和碘化物，并且优选地选自氯化物、溴化物和碘化物，并且更优选地选自溴化物和碘化物的一种或多种卤化物阴离子。9.根据权利要求7或8中任一项所述的方法，其中[X]包含选自氟化物、氯化物、溴化物和碘化物，并且优选地选自氯化物、溴化物和碘化物，并且更优选地包含溴化物和碘化物的两种不同的卤化物阴离子。10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中[A]包含选自甲基铵(CH3NH3+)、甲脒(HC(NH)2)2+)和乙基铵(CH3CH2NH3+)的一种或多种有机阳离子。11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法，其中[A]包含选自Cs+、Rb+、Cu+、Pd+、Pt+、Ag+、Au+、Rh+和Ru+，并且优选地选自Cs+和Rb+的一种或多种无机阳离子，并且更优选为Cs+。12.根据权利要求7至11中任一项所述的方法，其中[B]包含选自Pb2+和Sn2+的至少一种二价无机阳离子，并且优选地包含Pb2+。13.根据权利要求7至12中任一项所述的方法，其中所述一种或多种初始前体化合物中的每一种包含所述一种或多种二价无机阳离子[B]中的一种，并且所述一种或多种其他前体化合物中的每一种包含所述一种或多种一价阳离子[A]中的一种。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述一种或多种初始前体化合物中的每一种和所述一种或多种其他前体化合物中的每一种还包含所述一种或多种卤化物阴离子[X]中的一种。15.根据权利要求7至12中任一项所述的方法，其中[A]包含一种或多种无机阳离子，并且所述一种或多种初始前体化合物中的每一种包含所述一种或多种一价无机阳离子[A]中的一种，并且所述一种或多种其他前体化合物中的每一种包含所述一种或多种二价无机阳离子[B]中的一种。16.根据权利要求15所述的方法，其中所述一种或多种初始前体化合物中的每一种和所述一种或多种其他前体化合物中的每一种还包含所述一种或多种卤化物阴离子[X]中的一种。17.根据权利要求7至16中任一项所述的方法，其中使用气相沉积来使包含所述钙钛矿材料的一种或多种初始前体化合物的基本上连续且共形的固体层沉积在所述粗糙表面上的所述步骤包括：使用气相沉积来使包含无机材料的基本上连续且共形的固体层沉积到所述粗糙表面上；以及随后，用卤化物X的气体处理所述无机材料的固体层，并且从而使所述无机材料和所述卤化物进行反应，以在所述粗糙表面上形成包含所述一种或多种初始前体化合物的基本上连续且共形的固体层。18.根据权利要求17所述的方法，其中所述一种或多种初始前体化合物中的每一种包含所述一种或多种二价无机阳离子[B]中的一种，并且所述无机材料包括形成所述一种或多种二价无机阳离子[B]的无机材料。19.根据权利要求18所述的方法，其中所述一种或多种一价阳离子[A]包含一种或多种无机阳离子，并且所述一种或多种初始前体化合物中的每一种包含所述一种或多种一价无机阳离子中的一种，并且所述无机材料包括形成所述一种或多种一价无机阳离子的无机材料。20.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述钙钛矿材料的带隙是1.10eV至2.30eV，并且优选为1.65eV至1.75eV。21.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述光伏装置具有包括设置在第二子电池上的第一子电池的多结结构，所述第一子电池包括包含所述钙钛矿材料的所述光敏区域。22.根据权利要求19所述的方法，其中所述第二子电池的...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·A·卡米诺，L·M·佩雷斯，
申请(专利权)人：牛津光伏有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB