一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术涉及太阳能光伏技术领域，具体涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。在钙钛矿太阳能电池的制备方法中，采用离子辅助沉积技术形成电子传输层；其中，由靶材中心至基片中心的方向与离子束的发射方向形成的夹角大于等于90

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及太阳能光伏
，具体涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]钙钛矿是一类极具吸引力的半导体材料，其具有吸收系数高、激子结合能低、能带结构可调、载流子扩散长度长等优异特性。作为一种新型薄膜太阳能电池，钙钛矿太阳能电池的效率迅速提升到22％以上，使得人们看到了钙钛矿太阳能电池的潜力和前景。钙钛矿太阳能电池的结构包括：衬底、透明导电层、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层和金属电极。
[0003]然而，目前电子传输层大都采用溶液法制备，加工路线复杂，不易兼顾加工效率和电池性能，不利于钙钛矿太阳能电池的工业化生产。

技术实现思路

[0004]因此，为解决上述技术问题，本专利技术提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
[0005]本专利技术提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，采用离子辅助沉积技术形成电子传输层；其中，由靶材中心至基片中心的方向与离子束的发射方向形成的夹角大于等于90
°
且小于180
°
，所述靶材为硫化物或硒化物中的至少一种，所述靶材的导带底低于钙钛矿层的导带底。
[0006]可选的，由所述靶材中心至所述基片中心的方向垂直于所述离子束的发射方向。
[0007]可选的，所述电子传输层的沉积速率为
[0008]可选的，所述电子传输层的厚度为2nm
‑
25nm。
[0009]可选的，在沉积所述电子传输层的过程中，离子源通入工作气体的流量为10sccm
‑
100sccm；离子源的工作电压为100V
‑
2000V，离子源的工作电流为0.1A
‑
2A。
[0010]可选的，所述工作气体为惰性气体。
[0011]可选的，由所述靶材形成气态的待沉积物的工艺包括磁控溅射工艺、热蒸发沉积工艺和电子束蒸镀工艺。
[0012]可选的，采用热蒸发沉积工艺形成气态的待沉积物的工艺参数包括：靶材的电流为0.1A
‑
10A，所述靶材的电压为200V
‑
300V。
[0013]可选的，在沉积所述电子传输层的过程中，沉积腔室的气氛为惰性气氛。
[0014]可选的，所述钙钛矿太阳能电池为反式钙钛矿太阳能电池。
[0015]可选的，所述硫化物包括Bi2S3、In2S3、TiS2、SnS2；所述硒化物包括CdSe、ZnSe、In2Se3。
[0016]本专利技术还提供一种钙钛矿太阳能电池，包括电子传输层，所述电子传输层的材料为N型的硫化物或硒化物。
[0017]可选的，所述钙钛矿太阳能电池为反式钙钛矿太阳能电池。
[0018]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0019]1.本专利技术提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法，采用离子辅助沉积技术形成电子传输层，靶材为硫化物或硒化物中的至少一种，通过限定由靶材中心至基片中心的方向与离子束的发射方向形成的夹角大于等于90
°
且小于180
°
，使得来自所述靶材的气态的待沉积物在向基片移动的过程中被离子束轰击，从而损失了一部分能量，从而避免由于待沉积物的能量较大而损伤电子传输层下方的功能层，尤其是有机功能层，保证了钙钛矿太阳能电池的效率；同时，还使气态的待沉积物中的阴阳离子更活泼从而分离，相对于阳离子，硫离子或硒离子更容易失去，进而使阴离子与阳离子复合重组后缺失硫离子或硒离子，最终使电子传输层的材料为N型的硫化物或硒化物，提高了电子传输层的电子迁移率，有利于提高钙钛矿太阳能电池的效率；同时，电子传输层的材料为无机材料，不仅成本较低，还能够有效阻挡环境中水汽，提高钙钛矿太阳能电池的稳定性，延长钙钛矿太阳能电池的寿命；此外，采用离子辅助沉积技术形成电子传输层，制备方法简单，适于大规模的商业化生产；综上，本专利技术提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法易于在保证加工效率的同时，兼顾电池性能。
[0020]2.本专利技术提供的钙钛矿太阳能电池，电子传输层的材料为N型的硫化物或硒化物，具有优异的电子迁移率，有利于提高钙钛矿太阳能电池的效率；同时，电子传输层的材料为无机材料，不仅成本较低，还能够有效阻挡环境中水汽，提高钙钛矿太阳能电池的稳定性，延长钙钛矿太阳能电池的寿命。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本专利技术实施例提供的电子传输层的沉积示意图；
[0023]附图标记说明：
[0024]1－沉积腔室；2－基片架；3－离子源；4－基片；5－靶材；6－支架；7－抽气口。
具体实施方式
[0025]下面将结合附图对本专利技术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做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。
[0026]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0027]本实施例提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，采用离子辅助沉积技术形成电子传输层；其中，由靶材中心至基片中心的方向与离子束的发射方向形成的夹角大于等于
90
°
且小于180
°
，靶材为硫化物或硒化物中的至少一种，靶材的导带底低于钙钛矿层的导带底。
[0028]上述钙钛矿太阳能电池的制备方法通过限定由靶材中心至基片中心的方向与离子束的发射方向形成的夹角大于等于90
°
且小于180
°
，使得来自所述靶材的气态的待沉积物在向基片移动的过程中被离子束轰击，从而损失了一部分能量，从而避免由于待沉积物的能量较大而损伤电子传输层下方的功能层，尤其是有机功能层，保证了钙钛矿太阳能电池的效率；同时，还使气态的待沉积物中的阴阳离子更活泼从而分离，相对于阳离子，硫离子或硒离子更容易失去，进而使阴离子与阳离子复合重组后缺失硫离子或硒离子，最终使电子传输层的材料为N型的硫化物或硒化物，提高了电子传输层的电子迁移率，有利于提高钙钛矿太阳能电池的效率；同时，电子传输层的材料为无机材料，不仅成本较低，还能够有效阻挡环境中水汽，提高钙钛矿太阳能电池的稳定性，延长钙钛矿太阳能电池的寿命；此外，采用离子辅助沉积技术形成电子传输层，制备方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，采用离子辅助沉积技术形成电子传输层；其中，由靶材中心至基片中心的方向与离子束的发射方向形成的夹角大于等于90
°
且小于180
°
，所述靶材为硫化物或硒化物中的至少一种，所述靶材的导带底低于钙钛矿层的导带底。2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，由所述靶材中心至所述基片中心的方向垂直于所述离子束的发射方向。3.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述电子传输层的沉积速率为优选的，所述电子传输层的厚度为2nm
‑
25nm。4.根据权利要求1至3任一项所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，在沉积所述电子传输层的过程中，离子源通入工作气体的流量为10sccm
‑
100sccm；离子源的工作电压为100V
‑
2000V，离子源的工作电流为0.1A
‑
2A；优选的，所述工作气体为惰性气体。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学雷，张晓晖，锁真阳，邵君，
申请(专利权)人：无锡极电光能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：