【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，涉及一种气相辅助钙钛矿层添加剂的掺杂方法及应用。
技术介绍
1、随着人类社会的快速进步，可持续发展背景下的环境与能源问题成为各国关注的重点，而光伏技术作为目前市场应用最为广泛的清洁能源技术将成为未来发展的重心之一。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达到26.1％，可以与硅基电池效率相媲美。目前，针对于钙钛矿层添加剂材料的掺杂方式主要采用掺入到钙钛矿前驱体溶液的方式，这要求添加剂可以均匀的分散在其中，并在钙钛矿薄膜制备时可以均匀地分布在体相内。然而，这一方法不适用于无法溶解在前驱体溶液中溶剂(dmf、dmso、nmp等)的添加剂，这限制了添加剂的选择，使得很多具有优良电学性质的材料无法应用到钙钛矿薄膜的制备中。因此，针对钙钛矿功能层掺杂方法的升级创新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气相辅助
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气相辅助钙钛矿层添加剂的掺杂方法，包括以下步骤：
4、制备一层与钙钛矿层相邻的添加剂层；
5、通入辅助气体，使钙钛矿层与辅助气体反应生成准液相中间体薄膜；
6、将辅助气体从准液相中间体薄膜中去除，形成固态薄膜，完成钙钛矿层添加剂的掺杂。
7、在可选的实施方式中，添加剂层通过旋涂法、真空蒸镀法或原子层沉积法中的任一种方法制备而成。
8、在可选的实施方式中，辅助气体为氨气、甲胺、乙胺、丙胺、氯化甲铵饱和水溶液雾化蒸汽、n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或n-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
9、在可选的实施方式中，添加剂层材料为c60、石墨烯、pcbm、ptaa或用于钙钛矿太阳能电池制备的自组装分子添加剂、cf3-pa、甲胺盐酸盐、卵磷脂、氯化铷中的至少一种。
10、在可选的实施方式中，通过加热处理、真空处理、通入惰性气体或反溶剂浸泡法中的至少一种方法将辅助气体从所述准液相中间体薄膜中去除。
11、第二方面，本专利技术还提供了如前述实施方式任一项的气相辅助钙钛矿层添加剂的掺杂方法在钙钛矿太阳能电池模组制备中的应用。
12、第三方面，本专利技术还提供了一种钙钛矿太阳能电池模组的制备方法，包括以下步骤：
13、在图案化导电基底上制备空穴传输层；
14、在空穴传输层上制备钙钛矿层并通过如前述实施方式任一项的掺杂方法对钙钛矿层进行掺杂；
15、在掺杂后的钙钛矿吸光层上依次制备电子传输层、空穴阻挡层和金属电极。
16、在可选的实施方式中，对钙钛矿层进行掺杂的步骤中，辅助气体在气相辅助掺杂设备中与钙钛矿层反应；气相辅助掺杂设备包括主体和顶盖；主体和顶盖围闭形成密封腔室；主体上开设有用于连通进气管道的进气口和用于连通排气管道的排气口。
17、在可选的实施方式中，空穴传输层为有机/无机p型半导体材料。
18、在可选的实施方式中，空穴传输层通过涂覆或气相沉积制得。
19、在可选的实施方式中，空穴传输层的厚度小于或等于100nm。
20、在可选的实施方式中，电子传输层采用pc61bm、氧化钛、氧化锌、氧化锡、氧化镁、氧化铜、氧化亚铜、氧化钨中的任一种材料。
21、在可选的实施方式中，电子传输层通过涂覆或气相沉积制得。
22、在可选的实施方式中，电子传输层的厚度小于或等于100nm。
23、在可选的实施方式中，空穴阻挡层材料为bcp或tpbi。
24、在可选的实施方式中，空穴阻挡层通过涂覆或气相沉积制得。
25、在可选的实施方式中，空穴阻挡层的厚度小于或等于50nm。
26、在可选的实施方式中，金属电极材料为au、ag、cu中的任一种。
27、在可选的实施方式中，金属电极采用真空热蒸镀的方法制得。
28、在可选的实施方式中，钙钛矿层采用化学通式为abx3的材料，其中，a为ch3nh3+(ma+)、nh2＝chnh2+(fa+)、c4h9nh3+、cs+和rb+的至少一种；b为pb2+、sn2+、ge2+、sb3+、bi3+、ag+、au3+和ti4+中的至少一种；x为cl-、br-、i-或类卤素中的至少一种。
29、在可选的实施方式中，钙钛矿层通过狭缝涂布法、刮涂法、丝网印刷法、真空蒸镀法、喷墨打印法或气相沉积法中任一种制备方法制得。
30、在可选的实施方式中，钙钛矿层的厚度为500～2000nm。
31、本专利技术具有以下有益效果：
32、相比于现有技术，本专利技术通过在制备钙钛矿层之前或之后制备一层添加剂层，再通入辅助气体使钙钛矿层与辅助气体反应生成准液相中间体薄膜，由于该准液相中间体薄膜具有一定的粘性和流动性，使得与钙钛矿层相邻的添加剂层中的分子可以融入到该准液相中间体薄膜中，再将辅助气体从准液相中间体薄膜中去除，钙钛矿薄膜恢复固态，而添加剂则均匀地掺杂在钙钛矿体相内部。该掺杂方法可以有效解决由于添加剂不可溶或与钙钛矿无法结合所造成的掺杂后添加剂分散不均的问题，拓宽了掺杂剂的选择范围，从而有效改善钙钛矿的光电性能。
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1.一种气相辅助钙钛矿层添加剂的掺杂方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的掺杂方法，其特征在于，所述添加剂层通过旋涂法、真空蒸镀法或原子层沉积法中的任一种方法制备而成。
3.根据权利要求1所述的掺杂方法，其特征在于，所述辅助气体为氨气、甲胺、乙胺、丙胺、氯化甲铵饱和水溶液雾化蒸汽、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的掺杂方法，其特征在于，所述添加剂层的材料为C60、石墨烯、PCBM、PTAA或用于钙钛矿太阳能电池制备的自组装分子添加剂、CF3-PA、甲胺盐酸盐、卵磷脂、氯化铷中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的掺杂方法，其特征在于，通过加热处理、真空处理、通入惰性气体或反溶剂浸泡法中的至少一种方法将辅助气体从所述准液相中间体薄膜中去除。
6.如权利要求1～5任一项所述气相辅助钙钛矿层添加剂的掺杂方法在钙钛矿太阳能电池模组制备中的应用。
7.一种钙钛矿太阳能电池模组的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述空穴传输层为有机/无机P型半导体材料；
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿层采用化学通式为ABX3的材料，其中，A为CH3NH3+(MA+)、NH2＝CHNH2+(FA+)、C4H9NH3+、Cs+和Rb+的至少一种；B为Pb2+、Sn2+、Ge2+、Sb3+、Bi3+、Ag+、Au3+和Ti4+中的至少一种；X为Cl-、Br-、I-或类卤素中的至少一种；
...【技术特征摘要】
1.一种气相辅助钙钛矿层添加剂的掺杂方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的掺杂方法，其特征在于，所述添加剂层通过旋涂法、真空蒸镀法或原子层沉积法中的任一种方法制备而成。
3.根据权利要求1所述的掺杂方法，其特征在于，所述辅助气体为氨气、甲胺、乙胺、丙胺、氯化甲铵饱和水溶液雾化蒸汽、n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或n-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的掺杂方法，其特征在于，所述添加剂层的材料为c60、石墨烯、pcbm、ptaa或用于钙钛矿太阳能电池制备的自组装分子添加剂、cf3-pa、甲胺盐酸盐、卵磷脂、氯化铷中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的掺杂方法，其特征在于，通过加热处理、真空处理、通入惰性气体或反溶剂浸泡法中的至少一种方法将辅助气体从所述准液相中间体薄膜中去除。
6.如权利要求1～5任一项所述气相辅助钙钛矿层添加剂的掺杂方...
【专利技术属性】
技术研发人员：尚传振，杨晓宇，屈铎，涂用广，包征，
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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