[发明专利]电子传输层的制备方法、反应等离子体沉积设备和钙钛矿电池

说明书

本发明提供了一种电子传输层的制备方法、反应等离子体沉积设备和钙钛矿电池。该方法包括：采用反应等离子体沉积法在基底形成电子传输层，其中，反应等离子体沉积法的工艺气体包括氧气和惰性气体，氧气在工艺气体的体积占比为5％‑50％。采用该方法制备电子传输层时不会对基底造成损伤，制备的电子传输层具有较高的致密性和均匀性，且电子传输层可以高效地将钙钛矿吸收层产生的载流子抽取至外电路，从而提高了钙钛矿电池的转换效率，同时该方法可实现大面积制备电子传输层，进而推动产业化进行。

技术领域

本发明属于太阳能技术领域，具体涉及一种电子传输层的制备方法、反应等离子体沉积设备和钙钛矿电池。

背景技术

在各类光伏电池的发展历程中，钙钛矿电池的发展速度是最快的，自2009年第一片钙钛矿电池被制备出来效率仅3.8％，发展至现在实验室小尺寸钙钛矿电池的效率已经达到25.6％。由于钙钛矿新型太阳能电池对可见光吸收高、成膜工艺简单、光电转换效率提升快，从而受到全世界的关注。近几年，钙钛矿电池的产业化进程也快速向前推进。

电子传输层是钙钛矿电池重要的组成部分，它的存在能够使钙钛矿吸收层产生的电子空穴对快速分离，将电子通过电子传输层抽取出至外电路，同时阻挡空穴的通过，从而提高了电池的转换效率。控溅射是目前大面积薄膜制备最常用的方法之一，其可均匀的制备大面积膜层，工艺技术发展成熟，同时也能制备均匀且致密的膜层，但其缺点在于成膜过程中会产生大量的高能粒子，会对待成膜的基板造成损伤，所以不适合钙钛矿组件电子传输层的制备。电子束沉积镀膜具有成膜过程中粒子能量低，不损伤待镀膜基底的特点，但电子束沉积镀膜的膜层质量较差，同时大面积制备时膜层的均匀性不太好，也不适合用于大面积钙钛矿组件的生产。因此，现有的电子传输层的制备工艺有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种电子传输层的制备方法、反应等离子体沉积设备和钙钛矿电池。采用该方法制备电子传输层时不会对基底造成损伤，制备的电子传输层具有较高的致密性和均匀性，且电子传输层可以高效地将钙钛矿吸收层产生的载流子抽取至外电路，从而提高了钙钛矿电池的转换效率，同时该方法可实现大面积制备电子传输层，进而推动产业化进行。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备电子传输层的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：采用反应等离子体沉积法在基底形成电子传输层，其中，所述反应等离子体沉积法的工艺气体包括氧气和惰性气体，所述氧气在所述工艺气体的体积占比为5％-50％。

根据本发明上述实施例的制备电子传输层的方法，通过采用反应等离子体沉积法在基底形成电子传输层，因为反应等离子体沉积法在沉积过程中无高能能量粒子产生，因而不会损伤基底，且电子传输层的成膜粒子在达到基底前会经过一个等离子区域获得一定能量，从而提高了电子传输层成膜的致密性和均匀性，因而采用反应等离子体沉积法制备电子传输层可以有效提高了钙钛矿电池的转换效率，同时反应等离子体沉积法相比于磁控溅射沉积法，靶材的利用率更高，进一步地，反应等离子体沉积法的工艺气体包括氧气和惰性气体，氧气在工艺气体的体积占比为5％-50％，发明人发现，在反应等离子体沉积过程中，工艺气体掺杂氧气，可有效改变电子传输层的性能，特别是控制氧气在工艺气体的体积占比为5％-50％时，膜层的载流子浓度提高，载流子的迁移率更快，膜层的电阻率更低，电子传输层可以更高效地将钙钛矿吸收层产生的载流子抽取出来至外电路，从而有效提高了钙钛矿电池的短路电流和填充因子，进一步提升了钙钛矿电池的转换效率。由此，采用该方法制备电子传输层时不会对基底造成损伤，制备的电子传输层具有较高的致密性和均匀性，且电子传输层可以高效地将钙钛矿吸收层产生的载流子抽取至外电路，从而提高了钙钛矿电池的转换效率，同时该方法可实现大面积制备电子传输层，进而推动产业化进行。

另外，根据本发明上述实施例的制备电子传输层的方法还可以具有如下技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述反应等离子体沉积法的工艺腔室的气压为0.1pa-1.0pa。由此，可以提高了钙钛矿电池的转换效率。