【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光电功能材料与器件，具体而言，涉及一种制备钙钛矿薄膜的装置和方法以及太阳能电池和太阳能电池的制备方法。
技术介绍
1、随着人类社会的快速进步，截至目前，单晶硅基太阳能电池凭借其高效率、高稳定的优势占据了95%以上的光伏市场，并累计为我国带来了非常可观的清洁能源供给。然而，硅基太阳能电池成本高、产业链长、上游企业高耗能等问题限制了其发展速度，同时硅基太阳能电池的效率也逐步接近理论极限（~29%），近些年来增长缓慢，因此，发展一种低成本、高理论效率、制造产业线路简明的新型光伏技术十分重要。
2、钙钛矿太阳能电池是一种低成本、高理论效率（~31%）的新型光伏技术。自2009年对其开展研究以来，目前其实验室小面积电池光电转换效率已接近26%，可以与硅基电池效率相媲美。尤其在2021年下半年，钙钛矿太阳能电池的产业化进程加快，实验室技术放大、中试产线搭建、样品展示等产业化初期尝试如火如荼。其中，将实验室常见小面积电池放大到产品级大面积电池而不影响电池效率及稳定性的难度仍然很大，且目前并没有适合钙钛矿的特殊放大工艺，而是沿用传统面板行业常用的狭缝涂布、刮涂等设备，产业化大面积钙钛矿电池的性能目前仍远远落后于实验室水平。因此，开发针对于钙钛矿材料、薄膜、电池的专有大面积工艺技术是实现高性能钙钛矿商业化组件的关键。
3、鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种制备钙钛矿薄膜的装置和方法以及太阳能电池和太阳能电池的制备方法，以改
2、本专利技术是这样实现的：
3、第一方面，本专利技术提供了一种制备钙钛矿薄膜的装置，其包括：
4、成膜控制容器，成膜控制容器为密闭容器，且成膜控制容器设置有用于放置大面积钙钛矿多晶薄膜的水平放置区，成膜控制容器设置有可选择性与大气连通的排气口，排气口对应设置有可控制开度的精密气阀。
5、第一加热装置，用于对所述成膜控制容器的放置区进行加热。
6、供气容器，供气容器通过连通管与成膜控制容器连通，且连通管上还设置有第一开闭气阀，连通管上或成膜控制容器上还设置有用于检测成膜控制容器内部压力的压力检测装置，供气容器还设置有大气连通导管，大气连通导管上设置有第二开关阀门。
7、第二方面，本专利技术还提供了一种利用上述装置制备大面积钙钛矿单晶薄膜的方法，其包括：
8、a.将大面积钙钛矿多晶薄膜放置于所述成膜控制容器的水平放置区，关闭所述精密阀门。
9、b.开启第一加热装置，调节加热温度为成膜预设温度，打开所述第一开闭气阀，通过所述供气容器向所述成膜控制容器持续输入反应气体至预设成膜压力，且所述大面积钙钛矿多晶薄膜变为中间液相状态，关闭所述第一开闭气阀。
10、c.确认所述成膜控制容器内的压力稳定后，打开所述精密气阀，排气至大气压，控制排气时间为3min~5h。
11、d.控制第一加热装置维持退火温度进行退火。
12、第三方面，本专利技术还提供了一种太阳能电池的制备方法，其包括：对上述方法制备得到的大面积钙钛矿单晶薄膜进行界面后处理优化，然后在优化后的大面积钙钛矿单晶薄膜上制备顶部传输层，再在顶部传输层上制备顶电极。
13、第四方面，本专利技术还提供了一种太阳能电池，其由上述太阳能电池的制备方法制备得到，该太阳能电池的光电转化效率大于20%。
14、本专利技术具有以下有益效果：通过搭建设计针对于钙钛矿的高压高温成膜控制装置，基于“固-液-固”钙钛矿薄膜成膜机理，通过将大面积钙钛矿多晶薄膜放置于成膜控制容器，再结合供气容器为成膜控制容器供气，使得大面积钙钛矿多晶薄膜能够在第一加热装置提供的温度以及供气容器提供的反应气体的压力下，由多晶薄膜转化为中间液相状态，再在气压辅助下重结晶方法下调控中间相转变时间从而获得单晶或类单晶级大面积钙钛矿薄膜，将体相缺陷降到最低，组装成器件后性能大幅提升。并且由于初始多晶薄膜的厚度确定，因此最终生长的薄膜厚度变化不大，为大面积超薄钙钛矿单晶薄膜的制备提供了有效的工艺思路。相对于传统的狭缝涂布法、刮涂法、真空多源蒸发法等工艺，本专利技术的装置和方法通过均匀高压气体控制薄膜的重结晶再生长将使得薄膜均匀性得到大大改善，达到传统溶液工艺无法得到的薄膜均匀与平整度。
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1.一种制备钙钛矿薄膜的装置，其特征在于，其包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括可选择性和所述大气连通导管连接的气源设备。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述供气容器设置有用于容纳气体发生材料的容纳区，所述装置还包括用于对所述容纳区进行加热的第二加热装置，所述连通管还设置有管道控温装置。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述精密气阀为针型阀门、调节阀、膜片阀或球阀；
5.一种利用如权利要求1~4任一项所述的装置制备大面积钙钛矿单晶薄膜的方法，其特征在于，其包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述大面积钙钛矿多晶薄膜覆盖于底部传输层，所述底部传输层结合于透明导电基体上，步骤a中，将所述大面积钙钛矿多晶薄膜、底部传输层以及所述透明导电基体构成的三层结构放置于所述成膜控制容器的水平放置区；所述底部传输层为电子传输层或空穴传输层；
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤b中，通过所述供气容器向所述成膜控制容器持续输入反应气体至预设成膜压力为：在所述供气容
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括步骤：e.将退火后得到的大面积钙钛矿单晶薄膜取出并在外界室温条件下自然冷却。
9.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，其包括：对权利要求5~8任一项所述的方法制备得到的大面积钙钛矿单晶薄膜进行界面后处理优化，然后在优化后的大面积钙钛矿单晶薄膜上制备顶部传输层，再在所述顶部传输层上制备顶电极。
10.一种太阳能电池，其特征在于，其由权利要求9所述的太阳能电池的制备方法制备得到，所述太阳能电池的光电转化效率大于20%。
...【技术特征摘要】
1.一种制备钙钛矿薄膜的装置，其特征在于，其包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括可选择性和所述大气连通导管连接的气源设备。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述供气容器设置有用于容纳气体发生材料的容纳区，所述装置还包括用于对所述容纳区进行加热的第二加热装置，所述连通管还设置有管道控温装置。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述精密气阀为针型阀门、调节阀、膜片阀或球阀；
5.一种利用如权利要求1~4任一项所述的装置制备大面积钙钛矿单晶薄膜的方法，其特征在于，其包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述大面积钙钛矿多晶薄膜覆盖于底部传输层，所述底部传输层结合于透明导电基体上，步骤a中，将所述大面积钙钛矿多晶薄膜、底部传输层以及所述透明导电基体构成的三层结构放置于所述成膜控制容器的水平放置区；所述底部...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓宇，涂用广，包征，叶冯俊，
申请(专利权)人：北京烁威光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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