钙钛矿光电器件及其制备方法技术

本发明专利技术属于光电技术领域，公开了一种钙钛矿光电器件及其制备方法，方法包括：制备器件半成品，器件半成品包括依次连接的导电基底、第一电荷传输层和钙钛矿吸光层；在顶电极层上沉积第二电荷传输层并进行后处理，获得目标电极层；将目标电极层平整放置于器件半成品上，保持第二电荷传输层与钙钛矿吸光层背离第一电荷传输层的一面相贴合；进行加压处理获得钙钛矿光电器件。本发明专利技术通过将部分界面电荷传输层在顶电极层上制备后再压制在钙钛矿吸光层上方，无需引入溶剂制备钙钛矿吸光层上方的界面电荷传输层，可以避免电荷传输层的材料选择范围受限于溶剂，扩大电荷传输层的材料选择范围，同时降低钙钛矿光电器件的制备成本。同时降低钙钛矿光电器件的制备成本。同时降低钙钛矿光电器件的制备成本。

【技术实现步骤摘要】
钙钛矿光电器件及其制备方法


[0001]本专利技术属于光电
，具体涉及一种钙钛矿光电器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]杂化钙钛矿材料因具有高的双极性载流子传输性能、可调节的带隙、大的吸收系数、可低温溶液法制备等优点，以钙钛矿材料为核心的光电器件，包括太阳能电池、光电二极管、激光器以及光电探测器等，在近年来受到研究者的广泛关注并取得了令人瞩目的研究成果。
[0003]从电极至各界面电荷传输层均可采用低温溶液法制备这一特点赋予了钙钛矿为核心的光电器件更多的可能性，使得钙钛矿光电器件可采用刮涂法、喷墨打印法等低成本的大规模低温溶液法制备方式。
[0004]但是在采用低温溶液法制备钙钛矿光电器件时，界面溶剂之间必须是正交的，因此界面电荷传输层材料的选择往往受到溶剂选择的制约。例如，钙钛矿对水分敏感，为了避免对钙钛矿光电器件界面电荷传输层的质量及性能造成影响，采用溶液法制备电荷传输层时，沉积在钙钛矿吸光层上方的电荷传输层无法选择PEDOT:PSS等水基电荷传输材料，在一定程度上限制了电荷传输层的材料选择范围。
[0005]而且，目前钙钛矿光电器件的电极组合结构仍多为透明金属氧化物电极(ITO或FTO)背电极和金属顶电极，其中金属顶电极多由真空热蒸发法直接沉积于钙钛矿光电器件顶层。真空热蒸发所制备的金属电极虽具有高的导电性能，但其制备方法需要高纯金属颗粒在高真空条件下加热蒸发至光电器件界面层上，该方法不仅造成贵金属浪费，且制备方法相对昂贵，增加了钙钛矿光电器件的制备成本。
专利技术内容
[0006]本专利技术的目的在于提供一种钙钛矿光电器件及其制备方法，无需引入溶剂制备钙钛矿吸光层上方的界面电荷传输层，可以避免因溶剂限制了电荷传输层的材料选择范围，扩大电荷传输层的材料选择范围，同时降低钙钛矿光电器件的制备成本。
[0007]本专利技术第一方面提供一种钙钛矿光电器件的制备方法，包括：
[0008]制备器件半成品，所述器件半成品包括依次连接的导电基底、第一电荷传输层和钙钛矿吸光层；
[0009]在顶电极层上沉积第二电荷传输层并进行后处理，获得目标电极层；
[0010]将所述目标电极层平整放置于所述器件半成品上，保持所述第二电荷传输层与所述钙钛矿吸光层背离所述第一电荷传输层的一面相贴合；
[0011]对相贴合的所述目标电极层和所述器件半成品进行加压处理，加压处理完毕后获得钙钛矿光电器件。
[0012]在一些实施例中，所述对相贴合的所述目标电极层和所述器件半成品进行加压处理，包括：
[0013]对相贴合的所述目标电极层和所述器件半成品进行密封处理，然后放入加压设备，设置所述加压设备的加压参数，以使所述加压设备对密封好的所述目标电极层和所述器件半成品进行加压处理。
[0014]在一些实施例中，所述加压设备为冷等静压设备或者热压设备；若所述加压设备为冷等静压设备，所述加压参数包括第一压力值和第一保压时长；若所述加压设备为热压设备，所述加压参数包括第二压力值、第二保压时长和加热温度。
[0015]在一些实施例中，所述第一压力值的取值范围为150～350MPa，所述第一保压时长的取值范围为2～10分钟；所述第二压力值为0.1～10MPa，所述第二保压时长为1～120秒，所述加热温度为80～120℃。
[0016]在一些实施例中，所述在顶电极层上沉积第二电荷传输层并进行后处理获得目标电极层，包括：
[0017]在顶电极层上沉积界面修饰层，然后在界面修饰层上沉积第二电荷传输层并进行后处理，获得目标电极层。
[0018]在一些实施例中，所述在顶电极层上沉积第二电荷传输层并进行后处理，获得目标电极层，包括：
[0019]将顶电极层的表面清洗后充分干燥，平整放置于平板基底上；
[0020]在所述顶电极层上沉积第二电荷传输层并进行后处理，获得目标电极层；
[0021]将所述目标电极层从所述平板基底上取下，并裁剪成所需形状及大小。
[0022]在一些实施例中，所述制备器件半成品，包括：
[0023]采用旋涂、喷墨打印、喷涂或刮刀涂布的制备方法，在导电基底上依次制备第一电荷传输层和钙钛矿吸光层，获得界面层沉积完毕的器件半成品。
[0024]在一些实施例中，在所述制备器件半成品之前，所述方法还包括：
[0025]对导电基底进行超声清洗，随后进行干燥，以及待干燥后对导电基底进行亲水处理。
[0026]本专利技术第二方面提供一种钙钛矿光电器件，包括相压合的器件半成品和目标电极层；所述器件半成品包括依次连接的导电基底、第一电荷传输层和钙钛矿吸光层，所述目标电极层包括依次连接的顶电极层和第二电荷传输层，所述第二电荷传输层压合于所述钙钛矿吸光层背离所述第一电荷传输层的一面。
[0027]在一些实施例中，在第二电荷传输层和顶电极层之间、第一电荷传输层和钙钛矿吸光层之间、和/或导电基底与第一电荷传输层之间，还设置有界面修饰层。
[0028]本专利技术的有益效果在于，所提供的钙钛矿光电器件及其制备方法，通过分别制备含有第一电荷传输层和钙钛矿吸光层的器件半成品和包含第二电荷传输层的目标电极层之后再进行压合，即通过将部分界面电荷传输层在顶电极层上制备后，再压制在钙钛矿吸光层上方，无需引入溶剂制备钙钛矿吸光层上方的界面电荷传输层。由于是压合方式结合界面层，因此对界面采用溶剂的选择乃至材料的选择在一定程度上更宽泛，两压合界面层的溶剂不再局限于正交溶剂，避免了电荷传输层的材料选择范围受限于溶剂，因此可以扩大电荷传输层的材料选择范围。并且，通过具有外部机械作用的压合方式，可有效促进界面分子间接触，提高钙钛矿光电器件的性能。除此之外，摒弃了真空蒸发金属电极作为金属顶电极的制备方法，避免了真空蒸发带来的材料浪费，可以降低钙钛矿光电器件的材料成本，
进而降低钙钛矿光电器件的制备成本。
附图说明
[0029]图1是一种钙钛矿光电器件的制备方法的流程示意图；
[0030]图2是一种钙钛矿太阳能电池的结构示意图；
[0031]图3是另一种钙钛矿太阳能电池的结构示意图；
[0032]图4是一种平面光电导型钙钛矿光电探测器的结构示意图；
[0033]图5是一种钙钛矿发光二极管的结构示意图。
具体实施方式
[0034]为了便于理解本专利技术，下面将参照说明书附图对本专利技术的具体实施例进行更详细的描述。
[0035]除非特别说明或另有定义，本文所使用的“第一、第二
…”
仅仅是用于对名称的区分，不代表具体的数量或顺序。
[0036]除非特别说明或另有定义，本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0037]需要说明的是，本文中“固定于”、“连接于”，可以是直接固定或连接于一个元件，也可以是间接固定或连接于一个元件。
[0038]本专利技术公开一种钙钛矿光电器件，包括相压合的器件半成品和目标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.钙钛矿光电器件的制备方法，其特征在于，包括：制备器件半成品，所述器件半成品包括依次连接的导电基底、第一电荷传输层和钙钛矿吸光层；在顶电极层上沉积第二电荷传输层并进行后处理，获得目标电极层；将所述目标电极层平整放置于所述器件半成品上，保持所述第二电荷传输层与所述钙钛矿吸光层背离所述第一电荷传输层的一面相贴合；对相贴合的所述目标电极层和所述器件半成品进行加压处理，加压处理完毕后获得钙钛矿光电器件。2.如权利要求1所述的钙钛矿光电器件的制备方法，其特征在于，所述对相贴合的所述目标电极层和所述器件半成品进行加压处理，包括：对相贴合的所述目标电极层和所述器件半成品进行密封处理，然后放入加压设备，设置所述加压设备的加压参数，以使所述加压设备对密封好的所述目标电极层和所述器件半成品进行加压处理。3.如权利要求2所述的钙钛矿光电器件的制备方法，其特征在于，所述加压设备为冷等静压设备或者热压设备；若所述加压设备为冷等静压设备，所述加压参数包括第一压力值和第一保压时长；若所述加压设备为热压设备，所述加压参数包括第二压力值、第二保压时长和加热温度。4.如权利要求3所述的钙钛矿光电器件的制备方法，其特征在于，所述第一压力值的取值范围为150～350MPa，所述第一保压时长的取值范围为2～10分钟；所述第二压力值为0.1～10MPa，所述第二保压时长为1～120秒，所述加热温度为80～120℃。5.如权利要求1至4任一项所述的钙钛矿光电器件的制备方法，其特征在于，所述在顶电极层上沉积第二电荷传输层并...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙雪，黄锋，刘桂雄，马婷婷，张力玲，袁筱东，杨叶花，蔡永洪，
申请(专利权)人：广州计量检测技术研究院，
类型：发明
国别省市：