一种钙钛矿型光电器件及其制造方法技术

本申请提供一种钙钛矿型光电器件及其制造方法，在基板上形成有第一电极层，在第一电极层上涂布钙钛矿前驱体溶液得到钙钛矿层，在钙钛矿层上涂布混合有机溶液，混合有机溶液中的溶质为包覆材料，包覆材料包括有机聚合物分子和载流子传输材料，载流子传输材料为电子传输材料或空穴传输材料，对钙钛矿层在第一温度下进行退火，以使钙钛矿层结晶，且形成的钙钛矿晶体被包覆材料所包覆，之后在钙钛矿层上形成第二电极层，由于有机聚合物分子具有易拉伸延展特性，载流子传输材料具有电荷传输特征，因此包覆材料可以使钙钛矿层上表面一定深度处的晶界得到有效填充和钝化，使钙钛矿晶粒尺寸更加均匀，降低缺陷密度，得到稳定高质量的钙钛矿薄膜。钙钛矿薄膜。钙钛矿薄膜。

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿型光电器件及其制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体器件领域，特别涉及一种钙钛矿型光电器件及其制造方法。

技术介绍

[0002]钙钛矿(Perovskite)型光电器件指以金属卤化物钙钛矿材料作为光敏层的一类光电子半导体器件。经过不同工艺制备的钙钛矿材料会产生不同的晶格类型，其分子通式为ABX3，例如可以为甲胺铅碘、甲胺铅溴、甲脒铅碘以及多种复合阳离子和复合阴离子的钙钛矿材料中的一种或多种。钙钛矿型光电器件可以包括钙钛矿型太阳能电池器件、钙钛矿型光电探测器件、钙钛矿型发光器件等，其中的钙钛矿层具有光电特性，在钙钛矿型太阳能电池器件或钙钛矿型光电探测器件中，钙钛矿层可以在光照作用下受到光子能量激发形成电子空穴对，从而使光能转换成电能。在钙钛矿型发光器件中，钙钛矿层可以在电场作用下实现电子空穴对的复合发光，从而使电能转换成光能。
[0003]钙钛矿型光电器件一直以来都存在吸光层结构不稳定易分解等问题，这主要是由于在距离钙钛矿薄膜上表面大约50纳米的深度范围内存在大量缺陷位点，诱导了大量光激载流子在此处的非辐射复合以及离子迁移，从而阻碍了光伏组件的性能提升和稳定性的改善。如何抑制钙钛矿吸光层上表面缺陷态的发生，制备更加稳定高质量的钙钛矿薄膜，是提高钙钛矿型光电器件的性能和光稳定性的重要问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请的目的在于提供一种钙钛矿型光电器件及其制造方法，抑制钙钛矿吸光层上表面缺陷态的发生，得到稳定高质量的钙钛矿薄膜。
[0005]本申请实施例提供了一种钙钛矿型光电器件的制造方法，所述方法包括：
[0006]提供基板，所述基板上形成有第一电极层；
[0007]在所述第一电极层上涂布钙钛矿前驱体溶液得到钙钛矿层；
[0008]在所述钙钛矿层上涂布混合有机溶液，所述混合有机溶液中的溶质为包覆材料，所述包覆材料包括有机聚合物分子和载流子传输材料，所述载流子传输材料为电子传输材料或空穴传输材料；
[0009]对所述钙钛矿层在第一温度下进行退火，以使所述钙钛矿层结晶，且形成的钙钛矿晶体被所述包覆材料包覆；
[0010]在所述钙钛矿层上形成第二电极层。
[0011]可选的，所述在所述第一电极层上涂布钙钛矿前驱体溶液得到钙钛矿层，包括：
[0012]利用涂布工艺在所述第一电极层上涂布钙钛矿前驱体溶液；
[0013]对所述钙钛矿层在第二温度下进行退火，所述第二温度小于所述第一温度；
[0014]所述在所述钙钛矿层上涂布混合有机溶液，包括：
[0015]利用旋涂工艺在所述钙钛矿层上涂布混合有机溶液。
[0016]可选的，所述在所述第一电极层上涂布钙钛矿前驱体溶液得到钙钛矿层，包括：
[0017]利用狭缝涂布工艺在所述第一电极层上涂布钙钛矿前驱体溶液；
[0018]对所述钙钛矿层在第二温度下进行退火，所述第二温度小于所述第一温度；
[0019]所述在所述钙钛矿层上涂布混合溶液，包括：
[0020]利用喷涂工艺在所述钙钛矿层上涂布混合有机溶液。
[0021]可选的，所述第一温度的范围为100～120℃，所述第一温度下的退火时长范围为10～20分钟，所述第二温度的范围为55～65℃，所述第二温度下的退火时长范围为0.5～2分钟。
[0022]可选的，所述方法还包括：
[0023]在所述第一电极层和所述钙钛矿层之间形成第一传输层；
[0024]在所述钙钛矿层和所述第二电极层之间形成第二传输层；
[0025]若所述第一传输层为电子传输层，则所述第二传输层为空穴传输层，所述载流子传输材料为空穴传输材料；若所述第一传输层为空穴传输层，则所述第二传输层为电子传输层，所述载流子传输材料为电子传输材料。
[0026]可选的，所述混合有机溶液中的溶剂为甲苯，有机聚合物分子包括PMMA、PVA、PEG或PVK中的至少一种，所述电子传输材料包括PCBM或Y6中的至少一种，所述空穴传输材料包括P3HT或PDIN中的至少一种。
[0027]可选的，所述第一传输层为空穴传输层，所述第一传输层的材料为PTAA，所述第二传输层为电子传输层，所述第二传输层的材料为PCBM，所述有机聚合物分子包括PMMA，所述载流子传输材料包括PCBM，PMMA和PCBM的质量比的范围为1:3～1:10，所述混合有机溶液的总浓度范围为4mg/mL～11mg/mL。
[0028]本申请实施例提供了一种钙钛矿型光电器件，包括：
[0029]基板上的第一电极层；
[0030]在所述第一电极层上的钙钛矿层，所述钙钛矿层中钙钛矿晶体被包覆材料包覆，所述包覆材料包括有机聚合物分子和载流子传输材料，所述载流子传输材料为电子传输材料或空穴传输材料；
[0031]在所述钙钛矿层上的第二电极层。
[0032]可选的，所述光电器件还包括：
[0033]在所述第一电极层和所述钙钛矿层之间的第一传输层；
[0034]在所述钙钛矿层和所述第二电极层之间的第二传输层；
[0035]若所述第一传输层为电子传输层，则所述第二传输层为空穴传输层，所述载流子传输材料为空穴传输材料；若所述第一传输层为空穴传输层，则所述第二传输层为电子传输层，所述载流子传输材料为电子传输材料。
[0036]可选的，所述混合有机溶液中的溶剂为甲苯，有机聚合物分子包括PMMA、PVA、PEG或PVK中的至少一种，所述电子传输材料包括PCBM或Y6中的至少一种，所述空穴传输材料包括P3HT或PDIN中的至少一种。
[0037]可选的，所述第一传输层为空穴传输层，所述第一传输层的材料为PTAA，所述第二传输层为电子传输层，所述第二传输层的材料为PCBM，所述有机聚合物分子包括PMMA，所述载流子传输材料包括PCBM，PMMA和PCBM的质量比的范围为1:3～1:10，所述混合有机溶液的总浓度范围为4mg/mL～11mg/mL。
[0038]本申请实施例提供了一种钙钛矿型光电器件及其制造方法，在基板上形成有第一电极层，在第一电极层上涂布钙钛矿前驱体溶液得到钙钛矿层，在钙钛矿层上涂布混合有机溶液，混合有机溶液中的溶质为包覆材料，包覆材料包括有机聚合物分子和载流子传输材料，载流子传输材料为电子传输材料或空穴传输材料，对钙钛矿层在第一温度下进行退火，以使钙钛矿层结晶，且形成的钙钛矿晶体被包覆材料所包覆，之后在钙钛矿层上形成第二电极层，由于有机聚合物分子具有易拉伸延展特性，使包覆材料可以包覆钙钛矿晶体，载流子传输材料具有电荷传输特征，使包覆材料本身具有电荷传输特性，因此包覆材料可以使钙钛矿层上表面一定深度范围内的晶界得到有效填充和钝化，有效调控钙钛矿层的生长过程，使钙钛矿晶粒尺寸更加均匀，降低缺陷密度，得到稳定高质量的钙钛矿薄膜，提高钙钛矿型光电器件的性能和光稳定性。
附图说明
[0039]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿型光电器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括：提供基板，所述基板上形成有第一电极层；在所述第一电极层上涂布钙钛矿前驱体溶液得到钙钛矿层；在所述钙钛矿层上涂布混合有机溶液，所述混合有机溶液中的溶质为包覆材料，所述包覆材料包括有机聚合物分子和载流子传输材料，所述载流子传输材料为电子传输材料或空穴传输材料；对所述钙钛矿层在第一温度下进行退火，以使所述钙钛矿层结晶，且形成的钙钛矿晶体被所述包覆材料包覆；在所述钙钛矿层上形成第二电极层。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述第一电极层上涂布钙钛矿前驱体溶液得到钙钛矿层，包括：利用旋涂工艺在所述第一电极层上涂布钙钛矿前驱体溶液；对所述钙钛矿层在第二温度下进行退火，所述第二温度小于所述第一温度；所述在所述钙钛矿层上涂布混合有机溶液，包括：利用旋涂工艺在所述钙钛矿层上涂布混合有机溶液。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述第一电极层上涂布钙钛矿前驱体溶液得到钙钛矿层，包括：利用狭缝涂布工艺在所述第一电极层上涂布钙钛矿前驱体溶液；对所述钙钛矿层在第二温度下进行退火，所述第二温度小于所述第一温度；所述在所述钙钛矿层上涂布混合有机溶液，包括：利用喷涂工艺在所述钙钛矿层上涂布混合有机溶液。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述第一温度的范围为100～120℃，所述第一温度下的退火时长范围为10～20分钟，所述第二温度的范围为55～65℃，所述第二温度下的退火时长范围为0.5～2分钟。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述第一电极层和所述钙钛矿层之间形成第一传输层；在所述钙钛矿层和所述第二电极层之间形成第二传输层；若所述第一传输层为电子传输层，则所述第二传输层为空穴传输层，所述载流子传输材料为空...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋奇，梁春军，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：