等离子激元结构及钙钛矿光电器件制造技术

本发明专利技术提供一种等离子激元结构及钙钛矿光电器件，涉及光电技术领域。等离子激元结构包括：纳米金属颗粒内核、包裹纳米金属颗粒内核的外壳层、以及位于外壳层外侧的钝化修饰分子；钝化修饰分子包括：连接在外壳层上的外壳层钝化端、钝化分子碳链以及钙钛矿钝化端；钝化分子碳链连接外壳层钝化端和钙钛矿钝化端；外壳层钝化端包括：胺基、膦基、羧基、磺基、巯基中的至少一种；钙钛矿钝化端包括：至少一个含有孤对电子的官能团。胺基、膦基、羧基、磺基、巯基与外壳层表面的悬键结合，钝化外壳层缺陷，钝化分子碳链稳定“核‑壳等离子激元”，孤对电子与钙钛矿的晶界和界面处的卤素空位、或卤素悬键等结合，提高了钙钛矿光电器件的效率。

【技术实现步骤摘要】
等离子激元结构及钙钛矿光电器件
本专利技术涉及光电
，特别是涉及一种等离子激元结构及钙钛矿光电器件。
技术介绍
等离子激元结构能够提升对光子的吸收作用，应用在光电产品中可以提升光电转换效率，因此具有广泛的应用前景。然而，现有技术中的等离子激元结构，容易在钙钛矿光电器件中引入较多的缺陷，反而导致钙钛矿光电器件效率下降。
技术实现思路
本专利技术提供一种等离子激元结构及钙钛矿光电器件，旨在解决等离子激元结构在钙钛矿光电器件中引入较多的缺陷的问题。根据本专利技术的第一方面，提供了一种等离子激元结构，包括：纳米金属颗粒内核、包裹所述纳米金属颗粒内核的外壳层、以及位于所述外壳层外侧的钝化修饰分子；所述外壳层的材料选自电介质材料和/或宽禁带半导体材料；所述钝化修饰分子包括：连接在所述外壳层上的外壳层钝化端、钝化分子碳链以及钙钛矿钝化端；所述钝化分子碳链连接所述外壳层钝化端和所述钙钛矿钝化端；所述外壳层钝化端包括：至少一个钝化官能团，所述钝化官能团包括：胺基、膦基、羧基、磺基、巯基中的至少一种；所述钙钛矿钝化端包括：至少一个含有孤对电子的官能团。等离子激元结构中的纳米金属颗粒内核在光照下，产生表面等离子激元共振，实现陷光和增强光子吸收的作用。外壳层的材料选自电介质材料和/或宽禁带半导体材料，包裹纳米金属颗粒内核的外壳层能够避免金属与钙钛矿的反应以及金属导致的漏电。外壳层钝化端中的胺基、膦基、羧基、磺基、巯基中的至少一种的钝化官能团，与外壳层表面的悬键发生结合，钝化外壳层表面的缺陷，且避免核-壳结构的等离子激元团聚长大，增强等离子激元的稳定性。钝化分子碳链可以充分稳定“核-壳等离子激元”，使得激元不会团聚，保持良好的等离子激元共振作用。钙钛矿钝化端中的孤对电子，与钙钛矿的晶界和界面处的卤素空位、或卤素悬键等结合，钝化钙钛矿的晶界和界面处的离子空位、悬键等缺陷，填充了这些光生载流子的“复合中心”，光照产生的电子、空穴传输到这些缺陷附近时，就不会被它们俘获，有利于载流子的传输。综上所述，本专利技术实施例中的等离子激元结构在实现陷光和增强光子吸收的基础上，钝化了钙钛矿光电器件中的缺陷，提高了钙钛矿光电器件的效率。根据本专利技术的第二方面，提供了一种钙钛矿光电器件，包含钙钛矿材料层，前述任一项所述的等离子激元结构位于所述钙钛矿材料层与其他功能层的界面处、所述钙钛矿材料层的表面处或所述钙钛矿材料层内。上述钙钛矿光电器件与前述等离子激元结构具有相同或相似的有益效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了本专利技术实施例中的一种等离子激元结构的结构示意图；图2示出了本专利技术实施例中的一种太阳电池的结构示意图。附图编号说明：1-等离子激元结构，11-纳米金属颗粒内核，12-外壳层，13-钝化修饰分子，131-外壳层钝化端，132-钝化分子碳链，133-钙钛矿钝化端，2-第一载流子传输层，3-钙钛矿层，31-钙钛矿晶粒，32-晶界，4-第二载流子传输层，5-背面电极层，6-正面电极层。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。专利技术人发现，现有技术中的等离子激元结构，容易在钙钛矿光电器件中引入较多的缺陷，反而导致钙钛矿光电器件效率下降的原因在于：现有技术中的等离子激元结构无论是金属纳米颗粒，还是将纳米金属颗粒进行包裹形成核-壳结构，均与钙钛矿材料的结构不相容，等离子激元结构都富集在晶界和界面的位置，成为钙钛矿吸收层的缺陷。然而在钙钛矿光电器件中，晶界和界面处的缺陷从很大程度上导致钙钛矿光电器件效率损失。图1示出了本专利技术实施例中的一种等离子激元结构的结构示意图。参照图1所示，等离子激元结构1包括：纳米金属颗粒内核11、包裹纳米金属颗粒内核11的外壳层12、以及位于外壳层12外侧的钝化修饰分子13。纳米金属颗粒内核11在光照下，产生表面等离子激元共振，实现陷光和增强光子吸收的作用。外壳层12的材料选自电介质材料和/或宽禁带半导体材料，包裹纳米金属颗粒内核11的外壳层12能够避免金属与钙钛矿的反应以及金属导致的漏电。钝化修饰分子13包括：连接在外壳层12上的外壳层钝化端131、钝化分子碳链132以及钙钛矿钝化端133。钝化分子碳链132连接外壳层钝化端131和钙钛矿钝化端133。外壳层钝化端131包括：至少一个钝化官能团。外壳层钝化端131包括的钝化官能团数量不作具体限定。例如，外壳层钝化端131包括1个钝化官能团或2个钝化官能团。该钝化官能团包括：胺基、膦基、羧基、磺基、巯基中的至少一种，上述钝化官能团能够与外壳层12外表面的断键或悬键发生结合，钝化外壳层12表面的缺陷，且避免核-壳结构的等离子激元团聚长大，增强等离子激元的稳定性。钝化分子碳链132可以起到充分稳定“核-壳等离子激元”的作用，使得激元不会团聚，保持良好的等离子激元共振作用。钙钛矿钝化端133包括：至少一个含有孤对电子的官能团。钙钛矿钝化端133包括的孤对电子的数量不作具体限定。例如，钙钛矿钝化端133包括1个孤对电子或2个孤对电子。钙钛矿钝化端133中的孤对电子，与钙钛矿的晶界和界面处的卤素空位(如Cl、Br、I的缺失引起的缺陷)、或卤素悬键(如Cl、Br、I没有成键的化学键)等结合，钝化钙钛矿的晶界和界面处的离子空位、悬键等缺陷，填充了这些光生载流子的“复合中心”，光照产生的电子、空穴传输到这些缺陷附近时，就不会被它们俘获，有利于载流子的传输。可选的，钙钛矿钝化端133是胺基和/或胍基；胺基、胍基中的氮原子具有孤对电子，上述基团中的孤对电子易于与钙钛矿的晶界和界面处的卤素空位、或卤素悬键等结合。可选的，钝化分子碳链132具有4-20个碳原子，上述钝化分子碳链132的长度合适，钝化分子碳链132不会过长，使得钙钛矿层、钙钛矿层/电子传输层界面、钙钛矿层/空穴传输层界面的电阻较小，利于钙钛矿产品中的载流子传输。同时，钝化分子碳链132也不会过短，可以充分稳定“核-壳等离子激元”的作用，使得激元不会团聚，保持良好的等离子激元共振作用。优选的钝化分子碳链132具有6-15个碳原子。可选的，钝化分子碳链132中有1-4个碳原子被氧原子取代，具体的，钙钛矿钝化端133中的孤对电子容易与钙钛矿中的MA(Methanimidamide，甲胺)、FA(Formamidinium，甲脒)等离子结合，形成氢键，使得钙钛矿钝化端133中钝化钙钛矿的晶界和界面处的离子空位、悬键等缺陷的孤对电子变少，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等离子激元结构，其特征在于，包括：纳米金属颗粒内核、包裹所述纳米金属颗粒内核的外壳层、以及位于所述外壳层外侧的钝化修饰分子；/n所述外壳层的材料选自电介质材料和/或宽禁带半导体材料；/n所述钝化修饰分子包括：连接在所述外壳层上的外壳层钝化端、钝化分子碳链以及钙钛矿钝化端；所述钝化分子碳链连接所述外壳层钝化端和所述钙钛矿钝化端；所述外壳层钝化端包括：至少一个钝化官能团，所述钝化官能团包括：胺基、膦基、羧基、磺基、巯基中的至少一种；所述钙钛矿钝化端包括：至少一个含有孤对电子的官能团。/n

【技术特征摘要】
1.一种等离子激元结构，其特征在于，包括：纳米金属颗粒内核、包裹所述纳米金属颗粒内核的外壳层、以及位于所述外壳层外侧的钝化修饰分子；
所述外壳层的材料选自电介质材料和/或宽禁带半导体材料；
所述钝化修饰分子包括：连接在所述外壳层上的外壳层钝化端、钝化分子碳链以及钙钛矿钝化端；所述钝化分子碳链连接所述外壳层钝化端和所述钙钛矿钝化端；所述外壳层钝化端包括：至少一个钝化官能团，所述钝化官能团包括：胺基、膦基、羧基、磺基、巯基中的至少一种；所述钙钛矿钝化端包括：至少一个含有孤对电子的官能团。


2.根据权利要求1所述的等离子激元结构，其特征在于，所述钝化分子碳链具有4-20个碳原子。


3.根据权利要求2所述的等离子激元结构，其特征在于，所述钝化分子碳链具有6-15个碳原子。


4.根据权利要求1所述的等离子激元结构，其特征在于，所述钝化分子碳链中，1-4个碳原子被氧原子取代。


5.根据权利要求1所述的等离子激元结构，其特征在于，所述钝化分子碳链中的碳原子上，连接有1-2个苯环。


6.根据权利要求1所述的等离子激元结构，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：解俊杰，徐琛，李子峰，吴兆，
申请(专利权)人：隆基绿能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61