一种钙钛矿器件的制备方法技术

本发明专利技术提供一种钙钛矿器件的制备方法，包括以下步骤：采用干法工艺沉积金属卤化物膜，干法工艺包括第一沉积阶段和第二沉积阶段，第一沉积阶段沉积得到第一子膜层，第二沉积阶段沉积得到位于第一子膜层表面的第二子膜层，第一沉积阶段的第一沉积速率大于第二沉积阶段的第二沉积速率，第一子膜层的厚度大于第二子膜层的厚度，第二子膜层的厚度为20nm

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿器件的制备方法


[0001]本专利技术涉及钙钛矿器件
，具体涉及一种钙钛矿器件的制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，环境污染和能源短缺问题成为世界关注的焦点。太阳能以其储量高、分布广、可再生、无污染等特点被认为是解决能源短缺和环境污染问题的关键。太阳能电池作为利用太阳能的有效方式，其基本原理是利用光生伏特效应将太阳辐射能直接转换为电能。钙钛矿太阳能电池(PSC)是一种新型太阳能电池,具有制造成本低和光电转换效率高等显著优点。钙钛矿太阳能电池由于其不断刷新的转换效率而受到广泛关注，产业化的研究也在不断推进。
[0003]钙钛矿太阳能电池的光吸收层为钙钛矿膜，钙钛矿膜的制备方法包括一步法和两步法。其中，两步法的步骤包括：首先形成固态的金属卤化物膜，金属卤化物膜为疏松多孔结构；然后在金属卤化物膜的表面形成有机液膜，有机液膜会渗入到金属卤化物膜的孔隙中，并与金属卤化物发生反应，从而得到钙钛矿材料；随后进行退火得到固态的钙钛矿膜。由此可见，金属卤化物膜中孔隙状态直接影响有机液膜的渗入程度，从而影响金属卤化物的转化程度，进而影响钙钛矿膜的质量。目前形成金属卤化物膜的工艺包括干法工艺。
[0004]然而，目前干法工艺制备的金属卤化物膜无法兼具适当的孔隙率和较为平整的表面，限制了钙钛矿膜的质量乃至钙钛矿太阳能电池的性能。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于如何提高钙钛矿太阳能电池的性能，从而提供一种钙钛矿器件的制备方法。
[0006]本专利技术提供一种钙钛矿器件的制备方法，包括以下步骤：采用干法工艺沉积金属卤化物膜，所述干法工艺包括依次进行的第一沉积阶段和第二沉积阶段，所述第一沉积阶段沉积得到第一子膜层，所述第二沉积阶段沉积得到位于所述第一子膜层的一侧表面的第二子膜层，所述第一沉积阶段的第一沉积速率大于所述第二沉积阶段的第二沉积速率，所述第一子膜层的厚度大于所述第二子膜层的厚度，所述第二子膜层的厚度为20nm
‑
50nm；采用湿法工艺在所述金属卤化物膜的表面形成有机液膜，所述有机液膜中含有甲眯基团或胺基团；对所述有机液膜进行退火得到钙钛矿膜。
[0007]可选的，所述第一沉积速率为所述第二沉积速率为
[0008]可选的，所述第一子膜层的厚度为80nm
‑
800nm。
[0009]可选的，所述钙钛矿器件的制备方法还包括：在形成所述有机液膜之前，预先对所述钙钛矿器件的衬底进行第一加热，以提高所述衬底的温度，所述第一加热的温度小于所述退火的温度；在对所述钙钛矿器件的衬底进行第一加热之后，在所述金属卤化物膜的表面形成有机液膜。
[0010]可选的，所述第一加热的温度为40℃
‑
100℃；所述退火的温度为100℃
‑
200℃，所
述退火的时间为5min
‑
30min。
[0011]可选的，所述钙钛矿器件的制备方法还包括：在形成所述有机液膜之前，预先对用以形成所述有机液膜的有机溶液进行第二加热，以提高所述有机液膜的温度，所述第二加热的温度小于所述退火的温度。
[0012]可选的，所述第二加热的温度为50℃
‑
100℃。
[0013]可选的，所述干法工艺包括真空蒸镀工艺、磁控溅射工艺、化学气相沉积工艺、原子层沉积工艺、反应等离子沉积工艺；所述湿法工艺包括狭缝涂布工艺、刮涂工艺、喷涂工艺、旋涂工艺、浸润工艺。
[0014]可选的，所述金属卤化物膜的材料包括碘化铅、碘化铯、溴化铅、溴化铯、氯化铅、氯化铯；所述有机液膜的溶质包括碘化甲眯、溴化甲眯、氯化甲眯、碘化甲胺、溴化甲胺、氯化甲胺、苯甲基溴化胺、苯乙基溴化胺、苯乙基氯化胺、苯丙基碘化胺、苯丁基溴化胺、甲基丁酸胺、乙基碘化胺、丁基醋酸胺。
[0015]可选的，所述金属卤化物膜的材料包括至少两种，所述干法工艺为真空共蒸工艺。
[0016]可选的，所述钙钛矿器件包括单结钙钛矿太阳能电池、叠层钙钛矿太阳能电池。
[0017]可选的，所述钙钛矿太阳能电池具有正式结构或反式结构。
[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器件的制备方法，在采用干法工艺沉积金属卤化物膜的过程中，首先采用较慢的沉积速率沉积具有较大厚度的金属卤化物得到第一子膜层，以保证位于下方的第一子膜层具有较大的孔隙率；然后采用较快的沉积速率在第一子膜层的一侧表面沉积具有较小厚度的金属卤化物得到第二子膜层，以保证金属卤化物膜的上表面较为平整；通过限定第二子膜层的厚度为20nm
‑
50nm，保证了有机液膜的渗入效果，有机液膜渗入金属卤化物膜的孔隙后，金属卤化物膜转化为钙钛矿材料；第一子膜层中较大的孔隙率能够提高金属卤化物的转化程度，第二子膜层的平整表面能够提高钙钛矿膜的表面平整度，从而提高钙钛矿膜与位于钙钛矿膜表面的功能层的接触效果，即，钙钛矿膜兼具较大的金属卤化物转化程度和平整表面，具有较高的质量，有利于提高钙钛矿器件的性能。
[0020]2、本专利技术提供的钙钛矿器件的制备方法，通过在形成所述有机液膜之前，预先对所述钙钛矿器件的衬底进行第一加热以提高所述衬底的温度，和/或，预先对用以形成所述有机液膜的有机溶液进行第二加热以提高所述有机液膜的温度，从而促进了有机液膜的下渗，提高了有机液膜经第二子膜层的孔隙渗入至第一子膜层的孔隙的效果，从而进一步提高了金属卤化物的转化程度，进一步提高了钙钛矿器件的性能。
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钙钛矿层的制备流程图；
[0023]图2为图1制备得到的钙钛矿太阳能电池的结构示意图；
[0024]附图标记说明：
[0025]1‑
衬底；2
‑
第一电极层；3
‑
第一载流子传输层；4
‑
钙钛矿层；5
‑
第二载流子传输层；6
‑
第二电极层。
具体实施方式
[0026]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。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0027]正如
技术介绍
所述，目前干法工艺制备的金属卤化物膜无法兼具适当的孔隙率和较为平整的表面，限制了钙钛矿膜的质量乃至钙钛矿太阳能电池的性能。具体的，干法工艺所制备得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：采用干法工艺沉积金属卤化物膜，所述干法工艺包括依次进行的第一沉积阶段和第二沉积阶段，所述第一沉积阶段沉积得到第一子膜层，所述第二沉积阶段沉积得到位于所述第一子膜层的一侧表面的第二子膜层，所述第一沉积阶段的第一沉积速率大于所述第二沉积阶段的第二沉积速率，所述第一子膜层的厚度大于所述第二子膜层的厚度，所述第二子膜层的厚度为20nm
‑
50nm；采用湿法工艺在所述金属卤化物膜的表面形成有机液膜，所述有机液膜中含有甲眯基团或胺基团；对所述有机液膜进行退火得到钙钛矿膜。2.根据权利要求1所述的钙钛矿器件的制备方法，其特征在于，所述第一沉积速率为所述第二沉积速率为3.根据权利要求1所述的钙钛矿器件的制备方法，其特征在于，所述第一子膜层的厚度为80nm
‑
800nm。4.根据权利要求1至3任一项所述的钙钛矿器件的制备方法，其特征在于，还包括：在形成所述有机液膜之前，预先对所述钙钛矿器件的衬底进行第一加热，以提高所述衬底的温度，所述第一加热的温度小于所述退火的温度；在对所述钙钛矿器件的衬底进行第一加热之后，在所述金属卤化物膜的表面形成有机液膜；优选的，所述第一加热的温度为40℃
‑
100℃；所述退火的温度为100℃
‑
200℃，所述退火的时间为5min
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：毕恩兵，汪勇，巴前凯，
申请(专利权)人：宣城先进光伏技术有限公司，
类型：发明
国别省市：