钙钛矿材料层加工制造技术

本发明专利技术涉及钙钛矿材料层加工。具体涉及一种加工钙钛矿光活性层的方法。该方法包括将铅盐前体沉积到衬底上以形成铅盐薄膜，将第二盐前体沉积到铅盐薄膜上，和将该衬底进行退火以形成钙钛矿材料。形成钙钛矿材料。形成钙钛矿材料。

【技术实现步骤摘要】
钙钛矿材料层加工
[0001]本申请是申请日为2016年7月6日，专利技术名称为“钙钛矿材料层加工”的中国专利申请201680040676.0的分案申请。

技术介绍

[0002]使用光伏(PV)器件从太阳能或辐射产生电力可提供许多益处，包括例如电源、低或零排放、独立于电网的电力产生、耐用的物理结构(非运动部件)、稳定和可靠的系统、模块结构、安装相对快捷，制造和使用安全、良好的舆论和使用认可。
[0003]本公开的特征和优点对于本领域技术人员来说将是显而易见的。虽然本领域技术人员可以做出许多改变，但是这些改变在本专利技术的精神内。
附图说明
[0004]图1是描述根据本公开的一些实施方案的DSSC的各层的DSSC设计的示例。
[0005]图2是描述根据本公开的一些实施方案的DSSC的各层的DSSC设计的另一示例。
[0006]图3是根据本公开的一些实施方案的BHJ器件设计的示例性说明。
[0007]图4是根据本公开的一些实施方案的包括活性层的典型光伏电池的示意图。
[0008]图5是根据本公开的一些实施方案的典型的固态DSSC器件的示意图。
[0009]图6是说明根据本公开的一些实施方案的示例性PV器件的部件的程式化图。
[0010]图7是显示根据本公开的一些实施方案的示例性PV器件的部件的程式化图。
[0011]图8是显示根据本公开的一些实施方案的示例性PV器件的部件的程式化图。
[0012]图9是显示根据本公开的一些实施方案的示例性PV器件的部件的程式化图。
[0013]图10是根据一些实施方案的钙钛矿材料器件的程式化图。
[0014]图11是根据一些实施方案的钙钛矿材料器件的程式化图。
[0015]图12显示了对用水(上部)和无水(下部)制造的钙钛矿PV进行比较的横截面扫描电子显微镜的图像。
[0016]图13
‑
20是根据一些实施方案的钙钛矿材料器件的程式化图。
[0017]图21是根据一些实施方案的碘化铅(II)的X射线衍射图案。
[0018]图22是根据一些实施方案的立方甲脒鎓碘化铅钙钛矿材料的模拟X射线衍射图案。
[0019]图23是根据一些实施方案的甲脒鎓碘化铅钙钛矿材料的模拟X射线衍射图案。
[0020]图24是根据一些实施方案的立方甲脒鎓碘化铅钙钛矿材料的晶体结构示意图。
[0021]图25是根据一些实施方案的铅的X射线衍射图案。
具体实施方案
[0022]适合于有机、无机和/或混合PV的PV技术的各方面的改进有望进一步降低有机PV和其它PV的成本。例如，一些太阳能电池(如固态染料敏化太阳能电池)可以利用新的具有成本效益和高稳定性的替代部件，如固态电荷传输材料(或非正式地称为“固态电解质”)。
此外，各种太阳能电池可以有利地包括界面材料和其它材料，除了其它优点之外，其可以比目前存在的常规选择更具有成本效益和耐久性。
[0023]本公开总体上涉及在从太阳辐射产生电能的光伏电池中物质的组合物、装置和材料的使用方法。更具体地，本公开涉及物质的光活性和其它组合物，以及装置、使用方法和这种物质组合物的形成。
[0024]这些物质组合物的实例可以包括例如空穴传输材料和/或可以适合用作例如PV器件的界面层(IFL)、染料和/或其它元件的材料。这样的化合物可以用于各种PV器件，如异质结电池(例如双层和本体)、混合电池(hybrid cells)(例如，具有CH3NH3PbI3、ZnO纳米棒或PbS量子点的有机物)和DSSC(染料敏化太阳能电池)。后者(DSSC)以三种形式存在：溶剂基电解质、离子液体电解质和固态空穴传输剂(或固态DSSC，即SS
‑
DSSC)。根据一些实施方案的SS
‑
DSSC结构可以基本上不含电解质，而是包含空穴传输材料，例如螺
‑
OMeTAD、CsSnI3和其它活性材料。
[0025]根据本公开的一些实施方案的材料的一些或全部也可以有利地用于任何有机或其它电子器件中，其中一些示例包括但不限于：蓄电池、场效应晶体管(FET)、发光二极管(LED)、非线性光学器件、忆阻器(memristor)、电容器、整流器和/或整流天线。
[0026]在一些实施方案中，本公开可提供PV和其它类似器件(例如蓄电池、混合PV蓄电池、多结PV、FET，LED等)。这样的器件在一些实施方案中包括改善的活性材料、界面层和/或一种或多种钙钛矿材料。钙钛矿材料可以结合到PV或其它器件的一个或多个方面中的各方面中。根据一些实施方案的钙钛矿材料可以具有通式CMX3，其中：C包含一种或多种阳离子(例如胺、铵、第1族金属、第2族金属和/或其它阳离子或类阳离子化合物)；M包含一种或多种金属(例子包括Fe、Co、Ni、Cu、Sn、Pb、Bi、Ge、Ti和Zr)；且X包含一种或多种阴离子。以下将更详细地讨论根据各种实施方案的钙钛矿材料。
[0027]光伏电池和其它电子器件
[0028]一些PV实施方案可以参考如图1、3、4、和5所示的太阳能电池的各种说明性描述来叙述。例如，根据一些实施方案的示例性PV结构可以基本上是衬底
‑
阳极
‑
IFL
‑
活性层
‑
IFL
‑
阴极的形式。一些实施方案的活性层可以是光活性的，和/或其可以包括光活性材料。如本领域已知的，可以在电池中使用其它层和材料。进一步，应该注意，术语“活性层”的使用决不意味着明确地或隐含地限制或以其它方式限定任何其它层的性质
‑
例如，在一些实施方案中，任一个或两个IFL可以也是活性的，只要它们可以是半导体。特别地，参照图4来描述程式化的普通PV电池2610，说明了PV内的一些层的高度界面性质。该PV 2610代表适用于几种PV器件的通用结构，例如钙钛矿材料PV实施方案。PV电池2610包括允许太阳辐射2614透射穿过该层的玻璃(或类似地对太阳辐射为透明的材料)的透明层2612。一些实施方案的透明层也可以被称为衬底(例如，与图1的衬底层1507一样)，并且其可以包括多种刚性或柔性材料中的任一种或多种，例如：玻璃、聚乙烯、PET、聚酰亚胺树脂薄膜(Kapton)、石英、铝箔、金箔或钢。光活性层2616由电子施主或p型材料2618和/或电子受主或n型材料2620和/或双极性半导体组成，其表现出p型和n型材料特性。活性层或者如图4所示光活性层2616夹在两个导电电极层2622与2624之间。在图4中，电极层2622是掺杂锡的氧化铟(ITO材料)。如前所述，一些实施方案的活性层不一定是光活性的，尽管在图4所示的器件中活性层是光活性的。电极层2624是铝材料。如本领域已知的，可以使用其它材料。电池2610还包括界面层
(IFL)2626，如图4的实例中所示，其为ZnO材料。IFL可协助电荷分离。在一些实施方案中，IFL 2626可以包含根据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.加工钙钛矿光活性层的方法，包括：将铅盐前体沉积到衬底上以形成铅盐薄膜；将第二盐前体沉积到铅盐薄膜上；和将该衬底进行退火以形成钙钛矿材料，其中在大于或等于0g H2O/m3空气且小于或等于20g H2O/m3空气的绝对湿度下进行在受控的湿度环境中的退火。2.根据权利要求1所述的方法，其中通过旋转涂覆、狭缝印刷、溅射、PE
‑
CVD、热蒸发或喷涂沉积铅盐前体。3.如权利要求1所述的方法，其中通过旋转涂覆、狭缝印刷、溅射、PE
‑
CVD、热蒸发或喷涂沉积第二盐前体。4.根据权利要求1所述的方法，其中铅盐前体包含选自碘化铅(II)、硫氰酸铅(II)、氯化铅(II)、溴化铅(II)、及其组合中的一种或多种铅盐。5.根据权利要求1所述的方法，其中第二盐包括碘化甲脒、硫氰酸甲脒、或硫氰酸胍。6.根据权利要求1所述的方法，其中铅盐前体包含含有选自以下的一种或多种溶剂的溶液：N
‑
环己基
‑2‑
吡咯烷酮、烷基
‑2‑
吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二烷基甲酰胺、二甲基亚砜(DMSO)、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、四氢呋喃、甲酰胺、叔丁基吡啶、吡啶、烷基吡啶、吡咯烷、氯苯、二氯苯、二氯甲烷、氯仿及其组合。7.根据权利要求1所述的方法，其中铅盐前体包含选自以下的一种或多种添加剂：氨基酸、5
‑
氨基戊酸氢碘酸盐、1，8
‑
二碘辛烷、1，8
‑
二硫辛烷、卤化甲脒、乙酸、三氟乙酸、甲基卤化铵、水、及其组合。8.根据权利要求1所述的方法，其中第二盐前体包含含有选自以下的一种或多种溶剂的溶液：N
‑
环己基
‑2‑
吡咯烷酮、烷基
‑2‑
吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二烷基甲酰胺、二甲基亚砜(DMSO)、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、四氢呋喃、甲酰胺、叔丁基吡啶、吡...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：亨特钙钛矿技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：