一种钙钛矿光电转换器件结构的制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种钙钛矿光电转换器件结构的制备方法与应用，制备方法包括：首先在具有导电层的衬底上依次沉积电子传输层

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿光电转换器件结构的制备方法与应用


[0001]本专利技术属于太阳电池和发光器件
，涉及一种钙钛矿光电转换器件结构的制备方法与应用
。

技术介绍

[0002]钙钛矿光电转换器件作为一种新型薄膜太阳电池，在过去
10
年内，器件的光电转换效率提升至
25
％，并且制备工艺简单，成本低廉，极具商业发展潜力
。
钙钛矿光电转换器件除了应用在大规模发电站发电以外，还可以应用与光伏建筑一体化，便携式
、
柔性及消费电子领域
。
显现出广泛的应用前景，同时，作为发光器件也受到了广泛的注目
。
因此，钙钛矿光电转换器件已经成为新能源领域研究的热点
。
[0003]然而，目前的钙钛矿光电器件的转换效率还低于理论效率，而且稳定性还没有达到商品化的要求
。
因此，进一步提高效率和稳定性是今后的研究课题
。
值得注意的是，钙钛矿光电器件是由不同材料构成的多层结构，这使得各个层之间还存在能级不匹配问题
。
其中，背电极和钙钛矿光活性层之间的能级匹配还有需要进一步改善
。
此外，高效且稳定的钙钛矿光电转换器件常采用金等贵金属作为背电极材料
。
然而，上述贵金属电极占据了近半的总原材料成本，且贵金属电极熔点较高，提高了设备要求及制备成本
。
同时，金等贵金属电极仍会在钙钛矿光吸收层中产生深能级缺陷，从而降低器件的长期稳定性
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是提供一种钙钛矿光电转换器件结构的制备方法与应用
。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]一种钙钛矿光电转换器件结构的制备方法，包括以下步骤：
[0007]1)
在具有导电层的衬底上依次沉积电子传输层
、
钙钛矿光活性层
、
空穴传输层；
[0008]2)
将金属卤化物沉积于空穴传输层上，形成绝缘缓冲层；
[0009]其中，所述的金属卤化物中，金属元素包括银
、
铝
、
钛
、
铜中的一种，卤族元素包括氯
、
溴
、
碘中的至少一种；
[0010]沉积方法包括以下方法中的一种：
[0011]A
：通过热蒸发工艺将金属卤化物沉积在空穴传输层上；
[0012]B
：配制金属卤化物悬浊液并旋涂于空穴传输层上；
[0013]C
：通过热蒸发在空穴传输层上沉积金属层，再采用卤族蒸气处理热蒸发金属层；
[0014]3)
在绝缘缓冲层上沉积背电极，并得到钙钛矿光电转换器件结构
。
[0015]进一步地，步骤
2)
中，所述的金属卤化物包括氯化银
、
碘化银
、
溴化银或碘化亚铜中的至少一种
。
[0016]进一步地，步骤
2)
中，所述的绝缘缓冲层还可通过电子束蒸发
(EBD)、
溅射
(sputtering)、
热丝化学气相法
(HWCVD)、
原子层沉积
(ALD)、
物理气相沉积
(PVD)、
活性等离子体沉积
(RPD)、
刮刀涂布法
(doctor blading)、
狭缝涂布法
(slot die)
中的一种方法得
到
。
[0017]进一步地，步骤
2)
中，所述的绝缘缓冲层的覆盖率为
70
％以上，优选覆盖率为
100
％，厚度为1‑
30nm
，优选厚度为1‑
20nm。
[0018]进一步地，步骤
2)
中，沉积方法
A
中，热蒸发工艺的工艺条件包括：真空度为
(2
‑
7)
×
10
‑7Torr
，基板温度为
17
‑
20℃
；
[0019]沉积方法
B
中，旋涂过程中，金属卤化物悬浊液的质量浓度为1‑
5mg/mL
；
[0020]沉积方法
C
中，真空度为
(2
‑
7)
×
10
‑7Torr
，基板温度为
17
‑
20℃。
[0021]进一步地，步骤
1)
中，所述的空穴传输层的厚度为1‑
30nm
，由有机材料和
/
或无机材料组成；
[0022]所述的有机材料包括酞菁铜
、3
‑
己基噻吩的聚合物
、
聚咔唑
‑
噻吩
‑
苯并噻二唑
‑
噻吩
、2,2',7,7'
‑
四
[N,N
‑
二
(4
‑
甲氧基苯基
)
氨基
]‑
9,9'
‑
螺二芴
(spiro
‑
OMeTAD)、
聚
[
双
(4
‑
苯基
)(2,4,6
‑
三甲基苯基
)
胺
]中的至少一种；
[0023]所述的无机材料包括
CuSCN、CuI、CuS、CuGaO2、MoS2、
钼氧化物
、
铜镍复合氧化物
、
镍氧化物
、WO3、
矾氧化物中的至少一种；
[0024]所述的空穴传输层的沉积方法包括旋涂法
、
丝网印刷法
、
物理气相沉积
(PVD)、
活性等离子体沉积
(RPD)、
刮刀涂布法
(doctor blading)、
狭缝涂布法
(slot die)
中的至少一种
。
[0025]进一步地，步骤
3)
中，所述的背电极包括金属背电极
、
碳材料背电极
、
陶瓷背电极中的至少一种；
[0026]所述的金属背电极包括金电极
、
银电极
、
钛电极
、
铜电极或铝电极中的至少一种；
[0027]所述的碳材料背电极包括碳量子点电极
、
石墨烯电极
、
碳纳米管电极
、
碳纳米片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种钙钛矿光电转换器件结构的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)
在具有导电层的衬底上依次沉积电子传输层
、
钙钛矿光活性层
、
空穴传输层；
2)
将金属卤化物沉积于空穴传输层上，形成绝缘缓冲层；其中，所述的金属卤化物中，金属元素包括银
、
铝
、
钛
、
铜中的一种，卤族元素包括氯
、
溴
、
碘中的至少一种；沉积方法包括以下方法中的一种：
A
：通过热蒸发工艺将金属卤化物沉积在空穴传输层上；
B
：配制金属卤化物悬浊液并旋涂于空穴传输层上；
C
：通过热蒸发在空穴传输层上沉积金属层，再采用卤族蒸气处理热蒸发金属层；
3)
在绝缘缓冲层上沉积背电极，并得到钙钛矿光电转换器件结构
。2.
根据权利要求1所述的一种钙钛矿光电转换器件结构的制备方法，其特征在于，步骤
2)
中，所述的金属卤化物包括氯化银
、
碘化银
、
溴化银或碘化亚铜中的至少一种，所述的绝缘缓冲层的厚度为1‑
30nm。3.
根据权利要求1所述的一种钙钛矿光电转换器件结构的制备方法，其特征在于，步骤
2)
中，沉积方法
A
中，热蒸发工艺的工艺条件包括：真空度为
(2
‑
7)
×
10
‑7Torr
，基板温度为
17
‑
20℃
；沉积方法
B
中，旋涂过程中，金属卤化物悬浊液的质量浓度为1‑
5mg/mL
，旋涂转速为
3000
‑
7000rpm
；沉积方法
C
中，热蒸发工艺的工艺条件包括：真空度为
(2
‑
7)
×
10
‑7Torr
，基板温度为
17
‑
20℃。4.
根据权利要求1所述的一种钙钛矿光电转换器件结构的制备方法，其特征在于，步骤
1)
中，所述的空穴传输层的厚度为1‑
30nm
，由有机材料和
/
或无机材料组成；所述的有机材料包括酞菁铜
、3
‑
己基噻吩的聚合物
、
聚咔唑
‑
噻吩
‑
苯并噻二唑
‑
噻吩
、2,2',7,7'
‑
四
[N,N
‑
二
(4
‑
甲氧基苯基
)
氨基
]
‑
9,9'
‑
螺二芴
、
聚
[
双
(4
‑
苯基
)(2,4,6
‑
三甲基苯基
)
胺
]
中的至少一种；所述的无机材料包括
CuSCN、CuI、CuS、CuGaO2、MoS2、
钼氧化物
、
铜镍复合氧化物
、
镍氧化物
、WO3、
矾氧化物中的至少一种；所述的空穴传输层的沉积方法包括旋涂法
、
丝网印刷法
、
物理气相沉积
、
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王言博，林雪松，韩礼元，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：