[发明专利]半导体材料的制备方法、钙钛矿半导体器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种半导体材料的制备方法、钙钛矿半导体器件及其制备方法，半导体材料的制备方法包括以下步骤：沉积羧酸盐溶液，羧酸盐溶液选自羧酸铅溶液、羧酸锡溶液中的至少一种；沉积有机胺盐/脒盐溶液；在50℃～160℃进行退火。本发明使用羧酸盐和有机胺盐/脒盐作为原料，所用的溶剂可以不含DMF、DMSO等强极性且有毒溶剂，适合在极性溶剂敏感和极性溶剂不敏感的各种衬底上生长钙钛矿，并且对环境友好。本发明还利用羧酸盐溶液和有机胺盐/脒盐溶液作为钙钛矿前驱体材料，在碳电极中进行结晶，使得与钙钛矿层直接接触的碳电极材料被钙钛矿材料包裹，造成“钙钛矿/碳”异质结的接触面积增加，以提升器件光电转换性能和稳定性。

技术领域

本发明涉及半导体光电技术领域，尤其是涉及半导体材料的制备方法、钙钛矿半导体器件及其制备方法。

背景技术

半导体材料的制备方法经常决定了其使用范围及应用领域。目前制备钙钛矿薄膜的溶液法都要求衬底是极性溶剂不敏感的，并且使用强极性的DMF，DMSO等有毒溶剂，在将来的工业生产中会对环境造成不利影响。如目前制备高质量钙钛矿用到的反溶剂法，其溶解钙钛矿前驱盐的溶剂多为DMF，DMSO，属于强极性溶剂，不适合在极性溶剂敏感的衬底上生长。另外现有技术中的钙钛矿前驱体盐还使用碘化铅，碘化铅只有在DMF，DMSO等强极性溶剂中才具有良好的溶解度，限制了衬底的使用范围，并且对环境不友好，不适用于工业生产。

为了进一步的拓宽钙钛矿这类半导体材料的使用范围，以及促进相关半导体器件性能的进一步提升，需要开发新型的半导体制备方法。

利用半导体的光电性质开发能进行光电转换，光电探测，电光转换的半导体器件为社会生活带来了翻天覆地的变化。含卤钙钛矿半导体因为具有优异的载流子迁移率、高的吸收系数和低温溶液制备的特点，在半导体器件方面具有很优异的性能和较低的成本。碳材料具有成本低、化学稳定性高、耐高温等优点，并且其功函数与钙钛矿材料的价带匹配，有利于转移钙钛矿材料中的空穴载流子，同时石墨、炭黑、石墨烯、碳纳米管等碳的同素异形体具有较好的导电性，因此碳薄膜被用来作为钙钛矿太阳能电池中的电极，可以收集空穴并传输空穴到外电路。现有技术中有采用在钙钛矿薄膜表面直接涂覆碳浆的方式制备碳电极钙钛矿太阳能电池，钙钛矿与碳浆之间形成良好的结合，电池长期稳定性较好，但存在的缺点是碳电极与钙钛矿活性层之间界面缺陷多且界面阻抗大，所制备的太阳能电池的效率较低、稳定性差。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种半导体材料的制备方法，能够适用于对极性溶剂敏感或不敏感的各种衬底。

本发明还提出一种钙钛矿半导体器件的制备方法，能够有效改善碳电极与钙钛矿层的接触界面，减小界面缺陷和界面阻抗，从而大幅提高钙钛矿太阳能电池的效率和器件稳定性。

本发明还提出一种钙钛矿半导体器件。

本发明还提出钙钛矿半导体器件在太阳能电池发电、探测可见光信号中的应用。

本发明的第一方面，提供半导体材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)沉积羧酸盐溶液；或者先沉积有机胺盐或脒盐溶液，再沉积羧酸盐溶液；所述羧酸盐溶液选自羧酸铅溶液、羧酸锡溶液中的至少一种；

(2)沉积有机胺盐或脒盐溶液；

在50℃～160℃进行退火。

根据本发明实施例的半导体材料的制备方法，至少具有如下有益效果：

本发明实施例使用羧酸盐和有机胺盐作为原料，所用的溶剂可以不含DMF、DMSO等强极性且有毒溶剂，适合在极性溶剂敏感和极性溶剂不敏感的各种衬底上生长钙钛矿，并且对环境友好。