[发明专利]一种用于制备钙钛矿太阳能电池的团簇式真空沉积系统

说明书

本发明涉及太阳能电池制造技术领域，特别涉及一种用于制备钙钛矿太阳能电池的团簇式真空沉积系统。包括进/出样腔室、中央腔室、机械传输装置及多个沉积腔室，其中进/出样腔室及多个沉积腔室沿周向设置于中央腔室的周围、且均与中央腔室连通，进/出样腔室及多个沉积腔室与中央腔室之间均设有闸板阀，机械传输装置设置于中央腔室内，且用于将装有样品基底的托架在各腔室之间传输，多个沉积腔室内沉积制备钙钛矿太阳能电池的各层结构。本发明全部使用真空沉积法机械化自动制备各层薄膜，有助于提高钛矿太阳能电池的稳定性和均匀性，也能在大规模生产中提高产品的良率。

技术领域

本发明涉及太阳能电池制造技术领域，特别涉及一种用于制备钙钛矿太阳能电池的团簇式真空沉积系统。

背景技术

钙钛矿结构是一种具有ABX3晶型的奇特结构，呈现出丰富多彩的物理性质包括绝缘体、铁电、反铁磁、巨磁/庞磁效应，著名的是具有超导电性。这种ABX3型钙钛矿结构以金属Pb原子为八面体核心、卤素Br原子为八面体顶角、有机甲氨基团位于面心立方晶格顶角位置。在2009年，Akihiro Kojima首次将CH₃NH₃Pbl₃和CH₃NH₃PbBr₃制备成量子点(9～10mm)应用到太阳能电池(DSSC)中，研究了在可见光范围内，该类材料敏化TiO₂太阳电池的性能，获得3.8％的光电转换效率。钙钛矿太阳能电池从2009年至今，发展十分迅速，已有20％的光电转化率。但是由于部分金属卤化物在液态电解质中发生溶解，很大程度上降低了电池的稳定性与使用寿命，这是该电池的致命缺点。解决这一问题，就是将Spiro-OMeTAD作为有机空穴传输材料应用到钙钛矿太阳能电池中，换上这种材料后，电池的稳定性和工艺重复性得到了提高。

Mitzi等人首创的应用于场效应晶体管的有机-无机杂化钙钛矿半导体材料，由于其优越的光吸收、良好的双极性载流子传输性和明显的缺陷耐受性，引起了广泛研究。此外，由于其可以低温制备和基底间的兼容性，基于其平面结构的研究也变得活跃。然而，钙钛矿薄膜的不均匀性和不完整性已经成为影响其组件性能的主要因素。已经有大量研究关于与提升钙钛矿薄膜的形貌控制，例如通过调整前躯体溶液的浓度，优化退火温度和时间，修饰界面层和开发钙钛矿薄膜沉积的新方法，如溶液沉积法、真空沉积法等。在这些方法中，PbCl₂和CH₃NH₃I的热共沉法和顺序沉积法被认为是制备高均匀性、表面覆盖好的钙钛矿薄膜的有效手段。目前为止，基于真空沉积的钙钛矿太阳能电池的最高效率已经超过了15％。然而，只有有限几个真空沉积法的成功案例被发表了出来，其问题可能源于制备出的钙钛矿太阳能电池组件的不稳定性和不均匀性。

在现有的钙钛矿太阳能电池组件的制备技术中，或多或少会遇到诸如旋涂、手套箱操作、界面修饰等需要手动进行操作的步骤，甚至运用真空沉积法时，在不同沉积设备之间的样品转移也会遇到手动操作的情况。所以，对于敏感的钙钛矿薄膜材料来说，多一个手动的步骤就多一分变量，以至最后造成了钙钛矿太阳能电池组件的不稳定性和不均匀性。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供了一种用于制备钙钛矿太阳能电池的团簇式真空沉积系统，以解决现有制备方法造成了钙钛矿太阳能电池组件的不稳定性和不均匀性的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于制备钙钛矿太阳能电池的团簇式真空沉积系统，包括进/出样腔室、中央腔室、机械传输装置及多个沉积腔室，其中进/出样腔室及多个沉积腔室沿周向设置于中央腔室的周围、且均与所述中央腔室连通，所述进/出样腔室及多个沉积腔室与所述中央腔室之间均设有闸板阀，所述机械传输装置设置于所述中央腔室内，且用于将装有样品基底的托架在各腔室之间传输，多个沉积腔室内沉积制备钙钛矿太阳能电池的各层结构。