[发明专利]钙钛矿吸收层的制备方法及钙钛矿太阳能电池的加工方法

说明书

本发明提供一种钙钛矿吸收层的制备方法及钙钛矿太阳能电池的加工方法。其中该钙钛矿吸收层的制备方法，包括如下步骤：在气体发生腔内形成含有气态有机源的工艺气或者含有无机源的工艺气，并控制工艺气的温度达到预设工艺温度；将工艺气自气体发生腔引入反应腔，使反应腔内的压力达到预设反应压力、温度达到预设反应温度；将载有无机薄膜的衬底置入反应腔内，使无机薄膜与气态有机源或无机源反应，从而在衬底上形成钙钛矿吸收层。本发明提供的钙钛矿吸收层的制备方法，在独立的密闭腔室内形成气态有机源或无机源以及进行气固反应，降低反应初期因气态有机源或无机源浓度不均所造成的影响，提高钙钛矿吸收层的质量。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术，尤其涉及一种钙钛矿吸收层的制备方法及钙钛矿太阳能电池的加工方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells)是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池。近年来，钙钛矿太阳能电池的最高光电转换效率从3.8％提高到了23.2％。该光电转换效率不仅超过了发展较早的其它薄膜太阳能电池，更是已经逼平甚至超过了诸如多晶硅太阳能电池等发展多年的产业化太阳能电池技术，有巨大的产业开发前景。

钙钛矿太阳能电池一般包括两个电极：透明导电玻璃与金属电极、位于两个电极之间的空穴传输层和电子传输层(致密层)、以及空穴传输层与电子传输层之间的钙钛矿吸收层。其中钙钛矿吸收层的主要作用是吸收太阳光并产生电子-空穴对，其薄膜质量对钙钛矿太阳能电池整体的光电转换效率影响甚大。

现阶段钙钛矿吸收层的制备，多是采用液相法或气相法，其中在采用液相法制备钙钛矿吸收层的过程中，不可避免地会用到各种有机溶剂，对人体健康和环境安全都有不利影响，因此液相法难以得到大规模应用；而采用气相法制备钙钛矿吸收层会避免产生此类问题。在现有的气相法制备钙钛矿吸收层的技术中，多是将气态的有机源或无机源与固态的无机薄膜进行气固化学反应，得到钙钛矿吸收层。专利申请201810257299.7中记载了一种原位气固反应形成段钙钛矿吸收层的方法，具体是将有机源与铅的卤化物薄膜相对放置于同一密闭腔体中，加热有机源使其气化并与铅的卤化物薄膜发生反应，形成最终的钙钛矿吸收层。该方法存在气相反应物浓度不易调控的问题，易导致沉积过量，需增加清洗步骤，从而增加工序并造成原料的浪费。专利申请201610066196.3在制备有机-无机钙钛矿薄膜时，是先在导电基板上制备氧化铅薄膜，然后经卤化氢(HCl、HBr或HI)蒸气熏蒸后再经甲胺蒸汽、乙胺蒸汽或甲脒蒸气熏蒸，制备出钙钛矿吸收层吸收层。该方法步骤较为繁琐，且同样存在气相反应物浓度不易调控的问题。专利申请201580044633.5是分别将有机源粉末AX和载有BX₂薄膜的衬底放置在一个腔室的前端和后端，在低气压的环境下通过惰性载气将有机源粉末蒸气载至衬底表面并与BX₂薄膜发生化学反应，形成钙钛矿薄膜。该制备工艺同样存在气相反应物在腔室内分布不均而导致的钙钛矿吸收层成分不均，进而影响钙钛矿太阳能电池的性能。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供一种钙钛矿吸收层的制备方法，在独立且连通的两个密闭腔室内分别形成含气相反应物的工艺气以及进行气相反应物与无机薄膜的反应，降低反应初期因气相反应物浓度不均所造成的影响，提高钙钛矿吸收层的质量。

本发明提供一种用于实现上述制备方法的系统。

本发明还提供一种钙钛矿太阳能电池的加工方法，包括按照前述制备方法制备钙钛矿吸收层，从而能够获得性能良好的钙钛矿太阳能电池。

为实现上述目的，本发明的第一个方面是提供一种钙钛矿吸收层的制备方法，包括如下步骤：

在气体发生腔内形成含气态有机源的工艺气或者含有无机源的工艺气，并控制工艺气的温度达到预设工艺温度；

将达到预设工艺温度的工艺气自气体发生腔引入反应腔，并使反应腔内的压力达到预设反应压力、温度达到预设反应温度；