一种钙钛矿电池电荷传输层的制备方法技术

本发明专利技术属于钙钛矿电池技术领域，具体为一种钙钛矿电池电荷传输层的制备方法。通过原子层沉积可以将各种金属氧化物制备成P型半导体电子传输层薄膜或N型半导体空穴传输层薄膜，薄膜的厚度可以通过原子层沉积系统中设定的工艺参数进行控制，厚度偏差控制到单原子直径的厚度。本发明专利技术具有操作简单，制成的薄膜纯度高、质量好，薄膜厚度可控制，效率高等优势，是制备钙钛矿电池电荷传输层的绝佳选择。对于正式结构的钙钛矿电池，制备的N型半导体空穴传输层薄膜可以作为钙钛矿半导体材料薄膜的保护层；对于反式结构的钙钛矿电池，制备的P型半导体电子传输层薄膜可以作为钙钛矿半导体材料薄膜的保护层。料薄膜的保护层。料薄膜的保护层。

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿电池电荷传输层的制备方法


[0001]本专利技术属于钙钛矿电池
，具体为一种钙钛矿电池电荷传输层的制备方法。

技术介绍

[0002]通常钙钛矿电池的电荷传输层由化学浴法制备，制备出的电荷传输层往往需要高温煅烧后才能起到传输电荷的目的，且无法制备大面积钙钛矿电池，不能实现产业化。
[0003]原子层沉积是通过气相前驱体、氧化剂脉冲交替地通入反应腔室中，并在基底上化学吸附，前驱体与氧化剂反应生成薄膜的技术。制备出的电荷传输层不需要高温煅烧，且可以大面积制备。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种利用原子层沉积系统制备钙钛矿电池电荷传输层的方法，该方法具有操作简单，制成的薄膜纯度高、质量好，薄膜厚度可控制，效率高等优势，是制备钙钛矿电池电荷传输层的绝佳选择。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0006]本专利技术一方面提供一种钙钛矿电池电荷传输层的制备方法，所述电荷传输层包括电子传输层和空穴传输层，所述方法包括以下步骤：
[0007]利用原子层沉积系统，将金属氧化物前驱体与氧化剂交替通入反应腔室内，进行制备电子传输层和/或空穴传输层。
[0008]上述技术方案中，进一步地，原子层沉积的工艺条件为：
[0009]反应温度：25～150℃；前驱体温度25～150℃；通入金属氧化物前驱体的时间：10～100ms，吹扫时间：1000～100000ms；通入氧化剂的时间：10～100ms，吹扫时间：1000～100000ms；真空度：≤5
×
10
‑2Pa。
[0010]上述技术方案中，进一步地，所述金属氧化物前驱体包括：TDMASn、TDMAT、二甲基锌、NiCp2。
[0011]上述技术方案中，进一步地，所述氧化剂为臭氧、氧气等离子体、去离子水或双氧水。
[0012]上述技术方案中，进一步地，吹扫气体为氩气。
[0013]本专利技术另一方面提供一种钙钛矿电池，所述电池的电子传输层和/或空穴传输层采用上述方法制备。
[0014]上述技术方案中，进一步地，所述电池包括正式结构和反式结构；
[0015]所述正式结构由下至上依次为：基底、透明导电层、P型半导体电子传输层、钙钛矿半导体层、N型半导体空穴传输层、薄膜电极；
[0016]所述反式结构由下至上依次为：基底、透明导电层、N型半导体空穴传输层、钙钛矿半导体层、P型半导体电子传输层、薄膜电极。
[0017]上述技术方案中，进一步地，所述基底材料玻璃、PET塑料、PEN塑料、PI塑料或不锈钢。
[0018]上述技术方案中，进一步地，所述透明导电层为为氧化铟锡(ITO)、掺氟氧化锡(FTO)、掺锌氧化锡(ZTO)、掺铝氧化锌(AZO)或掺硼氧化锌(BZO)。
[0019]上述技术方案中，进一步地，所述薄膜电极为金属电极或透明导电电极。
[0020]本专利技术的有益效果为：
[0021]本专利技术制备方法具有操作简单，制成的薄膜纯度高、质量好、效率高等优势，利用原子层沉积法制备电荷传输层，可以精准调控电荷传输层的厚度，误差为单原子直径厚度。
[0022]本专利技术制备的电荷传输层材料可以作为钙钛矿半导体层的保护层，保护钙钛矿半导体材料不被破坏。对于正式结构的钙钛矿电池，制备的N型半导体空穴传输层薄膜可以作为钙钛矿半导体材料薄膜的保护层；对于反式结构的钙钛矿电池，制备的P型半导体电子传输层薄膜可以作为钙钛矿半导体材料薄膜的保护层。
附图说明
[0023]图1：实施例1的钙钛矿电池性能测试图；
[0024]图2：实施例1的钙钛矿电池结构图；
[0025]图3：实施例2的钙钛矿电池结构图；
[0026]图4：实施例3的钙钛矿电池结构图；
[0027]图5：PET/FTO/二氧化锡基钙钛矿电池结构图；
[0028]图6：实施例4的钙钛矿电池结构图；
[0029]图7：PEN/FTO/二氧化锡基钙钛矿电池结构图；
[0030]图8：实施例8的钙钛矿电池结构图；
[0031]图9：PI/FTO/二氧化锡基钙钛矿电池结构图；
[0032]图10：不锈钢/ITO/二氧化锡基钙钛矿电池结构图；
[0033]图11：不锈钢/FTO/二氧化锡基钙钛矿电池结构图；
[0034]图12：玻璃/ITO/二氧化钛基钙钛矿电池结构图；
[0035]图13：玻璃/FTO/二氧化钛基钙钛矿电池结构图；
[0036]图14：PET/ITO/二氧化钛基钙钛矿电池结构图；
[0037]图15：PET/FTO/二氧化钛基钙钛矿电池结构图；
[0038]图16：PEN/ITO/二氧化钛基钙钛矿电池结构图；
[0039]图17：PEN/FTO/二氧化钛基钙钛矿电池结构图；
[0040]图18：PI/ITO/二氧化钛基钙钛矿电池结构图；
[0041]图19：PI/FTO/二氧化钛基钙钛矿电池结构图；
[0042]图20：不锈钢/ITO/二氧化钛基钙钛矿电池结构图；
[0043]图21：不锈钢/FTO/二氧化钛基钙钛矿电池结构图；
[0044]图22：玻璃/ITO/五氧化二铌基钙钛矿电池结构图；
[0045]图23：玻璃/FTO/五氧化二铌基钙钛矿电池结构图；
[0046]图24：PET/ITO/五氧化二铌基钙钛矿电池结构图；
[0047]图25：PET/FTO/五氧化二铌基钙钛矿电池结构图；
[0048]图26：PEN/ITO/五氧化二铌基钙钛矿电池结构图；
[0049]图27：PEN/FTO/五氧化二铌基钙钛矿电池结构图；
[0050]图28：PI/ITO/五氧化二铌基钙钛矿电池结构图；
[0051]图29：PI/FTO/五氧化二铌基钙钛矿电池结构图；
[0052]图30：不锈钢/ITO/五氧化二铌基钙钛矿电池结构图；
[0053]图31：不锈钢/FTO/五氧化二铌基钙钛矿电池结构图；
[0054]图32：实施例5的钙钛矿电池结构图；
[0055]图33：玻璃/FTO/氧化镍基钙钛矿电池结构图；
[0056]图34：实施例6的钙钛矿电池结构图；
[0057]图35：PET/FTO/氧化镍基钙钛矿电池结构图；
[0058]图36：实施例7的钙钛矿电池结构图；
[0059]图37：PEN/FTO/氧化镍基钙钛矿电池结构图；
[0060]图38：实施例10的钙钛矿电池结构图；
[0061]图39：PI/FTO/氧化镍基钙钛矿电池结构图；
[0062]图40：实施例9的钙钛矿电池结构图；
[0063]图41：不锈钢/FTO/氧化镍基钙钛矿电池结构图；
[0064]图42：不锈钢基二氧化锡保护层钙钛矿电池结构图；
[0065本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿电池电荷传输层的制备方法，所述电荷传输层包括电子传输层和空穴传输层，其特征在于，所述方法包括以下步骤：利用原子层沉积系统，将金属氧化物前驱体与氧化剂交替通入反应腔室内，进行制备电子传输层和/或空穴传输层。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，原子层沉积的工艺条件为：反应温度：25～150℃；前驱体温度25～150℃；通入金属氧化物前驱体的时间：10～100ms，吹扫时间：1000～100000ms；通入氧化剂的时间：10～100ms，吹扫时间：1000～100000ms；真空度：≤5
×
10
‑2Pa。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物前驱体包括：TDMASn、TDMAT、二甲基锌、NiCp2。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化剂为臭氧、氧气等离子体、去离子水或双氧水。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，吹扫气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘生忠，孙友名，冯江山，曹越先，杜敏永，朱学杰，刘洁琼，王辉，段连杰，焦玉骁，王立坤，杨少安，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：