【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳能电池，尤其是涉及一种原子层沉积薄膜的制备方法。
技术介绍
1、反式结构(p-i-n型)钙钛矿太阳能电池因具有优异的运行稳定，较低的迟滞，可低温加工，加工成本低等特性近年来备受关注。然而，反式钙钛矿太阳能电池的光电转化效率相比于传统正置结构钙钛矿太阳能电池依然存在差距，其中电子传输层对电池的光电转换效率有着重要的影响。原子层沉积(atomic layer deposition,ald)技术制备的氧化锡(ald-sno2)膜层可以用作反式结构钙钛矿太阳能电池中的电极材料，例如作为电子传输层或背电极。ald技术可以确保氧化锡膜层的均匀性和精确控制厚度，从而优化电池性能。该膜层在太阳能电池中有助于提供高效的电子传输和集电功能，同时提供良好的光透过性，减少光吸收损失。
2、ald-sno2膜层制备过程中一般需要用到水(h2o)、双氧水(h2o2)、臭氧(o3)或者等离子体氧(o2-plasma)作为反应物，然而这些反应物会导致钙钛矿太阳能电池吸收层的水解或者氧化，进而影响钙钛矿太阳能电池的光电转换效率，甚至导致失效。因此，ald-sno2膜层不能直接用作电子传输层，需要在钙钛矿吸光层和ald-sno2膜层之间插入一层富勒烯(碳60)或者富勒烯类衍生物(如[6,6]-苯基-c61-丁酸异甲酯，pcbm)，这种由ald-sno2膜层和富勒烯(或者富勒烯衍生物)共同组成的电子传输层被称为双电子传输层。双电子传输层钙钛矿太阳能电池结构为：玻璃/透明导电层/空穴传输层/钙钛矿吸光层/富勒烯(或者富勒烯衍生物)/ald
3、但是，缓冲层/ald-sno2双电子传输层在生产中存在以下问题：富勒烯一般采用蒸镀的方法实现成膜(蒸镀法成膜时间长，一般大于15分钟)，富勒烯衍生物一般采用涂布的方式实现成膜，ald-sno2则需要利用ald技术实现，因此，双电子传输层的制备至少需要两种不同类型的的镀膜设备实现，这会导致生产成本提高，生产流程的复杂化，生产效率低下。
4、基于此，亟需开发一种新型的原子层沉积薄膜的制备方法。以降低生产成本、简化生产流程、提高生产效率。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：
2、提供一种原子层沉积薄膜的制备方法。
3、为了解决所述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
4、一种原子层沉积薄膜的制备方法，包括以下步骤：
5、a1在原子层沉积系统内放置衬底并注入第一隔离气体；
6、a2通过通入第一前驱体和第一反应物，系统反应腔中形成由第一隔离气体区域分隔开的不接触的第一前驱体区域和第一反应物区域；
7、a3推动衬底往返运动，依次经过第一前驱体区域、第一隔离气体区域、第一反应物区域；
8、a4达到所需镀膜厚度后，得到衬底/ald-缓冲层，停止往返运动并抽真空，通入第二隔离气体；
9、a5通过通入第二前驱体和第二反应物，系统反应腔中形成由第二隔离气体区域分隔开的不接触的第二前驱体区域和第二反应物区域；
10、a6推动衬底/ald-缓冲层往返运动，依次经过第二前驱体区域、第二隔离气体区域、第二反应物区域；
11、a7达到所需镀膜厚度后，得到衬底/ald-缓冲层/ald-sno2膜层。
12、根据本专利技术的实施方式，所述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：
13、本专利技术提出利用ald技术同时制备ald-缓冲层和ald-sno2膜层，将钙钛矿太阳能电池电子传输层整合到一道工序中，以简化生产流程并提高生产效率。受益于ald技术出色的膜层性能，ald镀膜的缓冲层相较于蒸镀或涂布技术具有更高的致密性，可有效阻隔第二电子传输层ald制备过程中的反应物对钙钛矿吸收层的破坏。
14、本专利技术采用非水非氧化性ald技术沉积缓冲层(ald-缓冲层)，以替代传统的富勒烯或富勒烯衍生物缓冲层，用于反式结构(p-i-n)钙钛矿太阳能电池电子传输层的制备过程。同时，与常规的ald-sno2沉积技术结合，实现了电子传输层(ald-缓冲层/ald-sno2)的全ald技术流程制备。
15、进一步的，本专利技术中所述的ald-缓冲层和ald-sno2膜层可通过同一台ald设备在同一道生产工序中进行制备，极高的降低了生产成本、简化了生产流程、提高了生产效率。
16、根据本专利技术的一种实施方式，步骤a2中，为制备ald-缓冲层而通入的第一前驱体和第一反应物，皆采用非水和非氧化性的物质，所选取的前驱体和反应物均不造成钙钛矿吸收层的水解或者氧化。
17、根据本专利技术的一种实施方式，ald-缓冲层的膜层类型为金属氧化物或金属基有机无机杂化膜层。
18、根据本专利技术的一种实施方式，金属氧化物包括由ald技术制备的：氧化锡、氧化钛、氧化铝、氧化铪、氧化锆、氧化镍中的至少一种。
19、根据本专利技术的一种实施方式，金属基有机无机杂化膜层包括由ald技术制备的：铝基有机无机杂化材料、镓基有机无机杂化材料、铟基有机无机杂化材料、锑基有机无机杂化材料、铍基有机无机杂化材料、碲基有机无机杂化材料中的至少一种。
20、根据本专利技术的一种实施方式，所述第一前驱体包括金属烷氧基配合物和金属烷基化合物中的至少一种。
21、根据本专利技术的一种实施方式，所述金属烷氧基配合物包括叔丁醇锡、叔丁醇钛、叔丁醇铝、叔丁醇铪、叔丁醇锆、叔丁醇镍、异丙醇锡、异丙醇钛、异丙醇铝、异丙醇铪、异丙醇锆、异丙醇镍、仲丁醇锡、仲丁醇钛、仲丁醇铝、仲丁醇铪、仲丁醇锆、仲丁醇镍、异丁醇锡、异丁醇钛、异丁醇铝、异丁醇铪、异丁醇锆、异丁醇镍中的至少一种。
22、根据本专利技术的一种实施方式，所述金属烷基化合物包括三甲基铝、三乙基铝、二甲基锌、二乙基锌、三甲基镓、三乙基镓、三甲基铟、三乙基铟、三甲基锑、二乙基铍、二乙基碲中的至少一种。
23、根据本专利技术的一种实施方式，当第一前驱体为金属烷氧基配合物时，第一反应物为羧酸类物质，羧酸类物质包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸中的至少一种。
24、根据本专利技术的一种实施方式，当第一前驱体为金属烷氧基配合物时，应当认定，第一反应物可以为所有对钙钛矿吸收层无损伤的含羧基的烷基酸类反应物。
25、根据本专利技术的一种实施方式，当第一前驱体为金属烷基化合物时，第一反应物为多元羧酸或多元醇化合物。
26、根据本专利技术的一种实施方式，多元羧酸包括乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸中的至少一种。
27、根据本专利技术的一种实施方式，多元醇化合物包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇中的至少一种。
28、根据本专利技术的一种实施方式，当第一前驱体为金属烷基化合物时，应当认定，第一反应物可以为所有对钙钛矿吸收层无损伤的多元羧酸或醇类化合物。
29、根据本专利技术的一种实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种原子层沉积薄膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一前驱体包括金属烷氧基配合物和金属烷基化合物中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述金属烷氧基配合物包括叔丁醇锡、叔丁醇钛、叔丁醇铝、叔丁醇铪、叔丁醇锆、叔丁醇镍、异丙醇锡、异丙醇钛、异丙醇铝、异丙醇铪、异丙醇锆、异丙醇镍、仲丁醇锡、仲丁醇钛、仲丁醇铝、仲丁醇铪、仲丁醇锆、仲丁醇镍、异丁醇锡、异丁醇钛、异丁醇铝、异丁醇铪、异丁醇锆、异丁醇镍中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述金属烷基化合物包括三甲基铝、三乙基铝、二甲基锌、二乙基锌、三甲基镓、三乙基镓、三甲基铟、三乙基铟、三甲基锑、二乙基铍、二乙基碲中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：当第一前驱体为金属烷氧基配合物时，第一反应物为羧酸类物质，羧酸类物质包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸中的至少一种。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：当第一前驱
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第二前驱体包括四二甲胺基锡。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第二反应物包括水、双氧水、臭氧、等离子体氧中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述ALD-缓冲层的厚度为0.2-1nm。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤A3中衬底往返运动和步骤A6中衬底/ALD-缓冲层往返运动的速度皆为0.01-10m/s。
...【技术特征摘要】
1.一种原子层沉积薄膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一前驱体包括金属烷氧基配合物和金属烷基化合物中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述金属烷氧基配合物包括叔丁醇锡、叔丁醇钛、叔丁醇铝、叔丁醇铪、叔丁醇锆、叔丁醇镍、异丙醇锡、异丙醇钛、异丙醇铝、异丙醇铪、异丙醇锆、异丙醇镍、仲丁醇锡、仲丁醇钛、仲丁醇铝、仲丁醇铪、仲丁醇锆、仲丁醇镍、异丁醇锡、异丁醇钛、异丁醇铝、异丁醇铪、异丁醇锆、异丁醇镍中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述金属烷基化合物包括三甲基铝、三乙基铝、二甲基锌、二乙基锌、三甲基镓、三乙基镓、三甲基铟、三乙基铟、三甲基锑、二乙基铍、二乙基碲中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：深圳市原速光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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