一种钝化钙钛矿层晶界缺陷的设备及钙钛矿组件制造技术

本实用新型专利技术涉及一种钝化钙钛矿层晶界缺陷的设备，所述设备包括真空辐照腔室和冲洗腔室，在真空辐照腔室内设置电子束源，在电子束源的下方设置带冷却装置的辐照底座，待钝化的表面已制备有钙钛矿活性层薄膜的基片放置在辐照底座上，在冲洗腔室内分别设置惰性溶剂喷头以及惰性气体喷嘴，在惰性溶剂喷头和惰性气体喷嘴的下方设置用于放置辐照后的基片的喷淋底座，惰性溶剂喷头和惰性气体喷嘴分别对辐照处理后的基片进行喷淋处理和风淋处理。本实用新型专利技术还公开一种使用该设备制备的钙钛矿组件。本实用新型专利技术使用电子束扩大钙钛矿活性层的晶界缝隙，再将传输层的制备材料填充并覆盖钙钛矿活性层，达到钝化和消除钙钛矿活性层表面晶界缺陷。晶界缺陷。晶界缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种钝化钙钛矿层晶界缺陷的设备及钙钛矿组件


[0001]本技术属于钙钛矿太阳能电池制备
，特别涉及一种利用电子束来钝化钙钛矿层晶界缺陷的设备及钙钛矿组件。

技术介绍

[0002]高效的钙钛矿太阳能电池主要以有机无机杂化钙钛矿材料为活性层，而这一活性层通常为多晶薄膜。多晶薄膜晶粒间的缝隙为晶界，由于悬挂键、晶粒取向、位错等缺陷，晶界处通常会发生载流子的非辐射复合，使得转换的电能以热能的形式损耗掉，对钙钛矿组件的性能存在不利影响。为了减少晶界缺陷对钙钛矿组件的性能的影响，有研究者提出生长超薄钙钛矿单晶膜的方法，所取得的钙钛矿单晶膜有着远低于多晶膜的单位缺陷态密度。然而，受限于超薄单晶膜的化学溶液生长工艺，目前超薄钙钛矿单晶薄膜面积都不超过平方毫米，远远满足不了大面积商业化生产需求。还有研究者以合成量子点纳米晶的方式尝试减少钙钛矿薄膜的缺陷数目，尽管合成出来的纳米晶有着极高的晶体质量，然而由于包覆于纳米晶表面的有机官能团导电性能较差，纳米晶生成的电子空穴对无法被有效输出，因而也限制了其钙钛矿组件的效率。

技术实现思路

[0003]本技术所要解决的技术问题在于，提供一种钝化钙钛矿层晶界缺陷的设备及钙钛矿组件，为了达到消除晶界缺陷的目的，受启发于有机
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无机杂化钙钛矿辐照形貌不稳定的特点，本技术使用特定设备，特定加速电压、电流的电子束对多晶钙钛矿活性层进行辐照处理，使多晶钙钛矿活性层的晶界缝隙扩大，同时通过控制辐照工艺参数，保证钙钛矿活性层的完整性，防止传输层间的导通。在此基础上沉积传输层材料，将传输层的制备材料填充并覆盖钙钛矿活性层，达到钝化和消除钙钛矿活性层表面晶界缺陷，加强晶界面接触的目的，最终提升钙钛矿组件的效率与稳定性。
[0004]本技术是这样实现的，提供一种钝化钙钛矿层晶界缺陷的设备，包括真空辐照腔室和冲洗腔室，真空辐照腔室与冲洗腔室之间设置间隔门相互连通，在真空辐照腔室的一侧设置进料门，在冲洗腔室的一侧设置出料门，在真空辐照腔室内设置电子束源，在电子束源的下方设置带冷却装置的辐照底座，待钝化的表面已制备有钙钛矿活性层薄膜的基片放置在辐照底座上，在冲洗腔室内分别设置惰性溶剂喷头以及惰性气体喷嘴，在惰性溶剂喷头和惰性气体喷嘴的下方设置用于放置辐照后的基片的喷淋底座，惰性溶剂喷头和惰性气体喷嘴分别对辐照处理后的基片进行喷淋处理和风淋处理，其中，惰性溶剂为异丙醇、氯苯、二氯苯、乙酸乙酯和甲醚中任意一项。
[0005]本技术是这样实现的，还提供一种钙钛矿组件，所述钙钛矿组件包括钙钛矿活性层薄膜，所述钙钛矿活性层薄膜使用了如前所述的钝化钙钛矿层晶界缺陷的设备制备的。
[0006]与现有技术相比，本技术的钝化钙钛矿层晶界缺陷的设备及钙钛矿组件，通
过使用低剂量电子束对待钝化的钙钛矿活性层进行辐照，使钙钛矿活性层薄膜的晶界缝隙扩大，以此为基础，在其表面上再制备载流子传输材料，使载流子传输材料覆盖钙钛矿活性层并将暴露的晶界缝隙填充满，达到钝化晶界缺陷的目的，降低光生载流子在晶界缝隙处的复合，提高载流子的分离与运输效率，达到提升钙钛矿组件的效率的目的。同时，更加紧密的界面接触也有利于避免各膜层间接触不良导致的空隙，提升钙钛矿组件的性能与环境稳定性。
附图说明
[0007]图1为本技术的钝化钙钛矿层晶界缺陷的设备结构原理示意图；
[0008]图2为本技术的钝化钙钛矿层晶界缺陷的方法的过程原理示意图，其中（a）为未进行电子束辐照的钙钛矿活性层薄膜的截面示意图，（b）为经过步骤一和步骤二处理后的钙钛矿活性层薄膜的截面示意图，（c）为步骤三处理后的钙钛矿活性层薄膜的截面示意图；
[0009]图3为本技术实施例的电子束辐照处理组与对照组的湿热老化测试结果对照示意图；
[0010]图4为本技术实施例的电子束辐照处理组与对照组的UV老化测试结果对照示意图；
[0011]图5为本技术实施例的电子束辐照处理组相比对照组的转化效率测试结果对照示意图。
具体实施方式
[0012]为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0013]请参照图1所示，本技术一种钝化钙钛矿层晶界缺陷的设备，包括真空辐照腔室1和冲洗腔室2。真空辐照腔室1与冲洗腔室2之间设置间隔门3相互连通。
[0014]在真空辐照腔室1的一侧设置进料门4，在冲洗腔室2的一侧设置出料门5。在真空辐照腔室1内设置电子束源6，在电子束源6的下方设置带冷却装置的辐照底座7。待钝化的表面已制备有钙钛矿活性层薄膜的基片9放置在辐照底座7上。
[0015]辐照底座7设置冷却装置是为了防止在辐照过程中基片9上的钙钛矿活性层薄膜因受热温度过高而发生衰解。
[0016]电子束源6发射出的平行电子束用以扩大待钝化的钙钛矿活性层薄膜的晶界缝隙，便于后续填充传输层的制备材料以达到钝化钙钛矿层晶界缺陷的目的。
[0017]在冲洗腔室2内分别设置惰性溶剂喷头10以及惰性气体喷嘴11。在惰性溶剂喷头10和惰性气体喷嘴11的下方设置用于放置辐照后的基片的喷淋底座8。惰性溶剂喷头10和惰性气体喷嘴11分别对辐照处理后的基片9进行喷淋处理和风淋处理。其中，惰性溶剂为异丙醇、氯苯、二氯苯、乙酸乙酯和甲醚中任意一项。
[0018]使用惰性溶剂喷头10的目的是去除辐照产生的钙钛矿碎片杂质。使用惰性气体喷嘴11的目的是吹干钙钛矿活性层薄膜以及其晶界缝隙的目的。
[0019]所述电子束源6为发射平面电子束的电子枪平面。电子束源6的加速电压为5kV~15kV，电流为10pA~50pA。
[0020]所述真空辐照腔室1的真空度为1
×
10
‑4Pa ~1
×
10
‑6Pa 。所述惰性气体喷嘴11的喷气压力为1MPa~5MPa。
[0021]请参照图2的（a）、（b）和（c）所示，本技术还公开一种使用了如前所述的钝化钙钛矿层晶界缺陷的设备进行钝化钙钛矿层晶界缺陷的方法，所述方法包括以下步骤：
[0022]步骤一、将表面已制备有钙钛矿活性层薄膜12的基片9放置在真空辐照室1的辐照底座7上，电子束源6对待钝化的钙钛矿活性层薄膜12进行辐照，此时，真空辐照室1的真空度为1
×
10
‑4Pa ~1
×
10
‑6Pa。辐照的目的是通过电子束源6发射出的平行电子束用以扩大待钝化的钙钛矿活性层薄膜12的晶界缝隙13。
[0023]步骤二、辐照完成后，打开间隔门3，将辐照后的基片9转移至冲洗腔室2的喷淋底座8上，关闭间隔门3，使用惰性溶剂对辐照处理后的钙钛矿活性层薄膜12表面进行喷淋处理，去除辐照产生的钙钛矿碎片杂质，之后使用惰性气体对钙钛矿活性层薄膜12本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钝化钙钛矿层晶界缺陷的设备，其特征在于，包括真空辐照腔室和冲洗腔室，真空辐照腔室与冲洗腔室之间设置间隔门相互连通，在真空辐照腔室的一侧设置进料门，在冲洗腔室的一侧设置出料门，在真空辐照腔室内设置电子束源，在电子束源的下方设置带冷却装置的辐照底座，待钝化的表面已制备有钙钛矿活性层薄膜的基片放置在辐照底座上，在冲洗腔室内分别设置惰性溶剂喷头以及惰性气体喷嘴，在惰性溶剂喷头和惰性气体喷嘴的下方设置用于放置辐照后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：杭州纤纳光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：