[發(fā)明專利]一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的復(fù)合薄膜封裝方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010020492.6
• 申請(qǐng)日: 2020-01-09
• 公開（公告）號(hào): CN111180594A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段羽;李澤;王振宇;王浩然;陳平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L51/44
• 分類號(hào): H01L51/44;H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 長(zhǎng)春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 劉世純;王恩遠(yuǎn)

一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的復(fù)合薄膜封裝方法，屬于薄膜封裝技術(shù)領(lǐng)域。具體是用十甲基環(huán)五硅氧烷稀釋PDMS兩種前驅(qū)體質(zhì)量1：1的混合物，將稀釋后的粘稠混合物旋涂在有機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的上表面及側(cè)表面上，再通過(guò)紫外線光固化成膜；然后通過(guò)遠(yuǎn)程等離子處理PDMS，形成一層致密的SiO_X薄膜；重復(fù)操作多次，得到PDMS/SiO_X疊層結(jié)構(gòu)，從而完成有機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的復(fù)合薄膜封裝。本發(fā)明所有封裝流程不需要高溫條件，從而避免了高溫對(duì)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的損傷；本發(fā)明應(yīng)用遠(yuǎn)程等離子技術(shù)，可以在低溫下生長(zhǎng)高水氧阻隔性能的封裝薄膜。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于薄膜封裝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的復(fù)合薄膜封裝方法，即利用遠(yuǎn)程氧氣等離子體處理聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)，使表面部分PDMS轉(zhuǎn)化成致密無(wú)機(jī)氧化硅(SiO_x)層，制備出PDMS/SiO_x有機(jī)無(wú)機(jī)疊層薄膜。

背景技術(shù)

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池(perovskite solar cells，PSC)因其高的載流子遷移率和長(zhǎng)的載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度等優(yōu)勢(shì)而受到了廣泛的關(guān)注。如今剛性PSC的功率轉(zhuǎn)換效率(powerconversion efficiency，PCE)已達(dá)到25.2％左右，但其穩(wěn)定性是該技術(shù)發(fā)展和商業(yè)應(yīng)用的主要瓶頸。PSC中的有機(jī)材料極易與大氣中的水分和氧氣發(fā)生反應(yīng)而溶解，因此導(dǎo)致PSC穩(wěn)定性差，此外水汽導(dǎo)致的銀離子遷移也會(huì)大幅降低器件的穩(wěn)定性。薄膜封裝工藝則是較容易采取的方法來(lái)阻擋外界環(huán)境的水氧從而提升PSC的穩(wěn)定性。

一些研究通過(guò)利用有機(jī)無(wú)機(jī)疊層薄膜將有機(jī)電子設(shè)備封裝起來(lái)，來(lái)保護(hù)有機(jī)電子設(shè)備免受水蒸氣的影響而提高其穩(wěn)定性。無(wú)機(jī)材料如氮化硅(SiN_X)，SiO₂和Al₂O₃，它們作為封裝層表現(xiàn)出優(yōu)異的水蒸氣阻隔性。無(wú)機(jī)材料通常通過(guò)真空工藝沉積，例如，原子層沉積(Atomic layer deposition，ALD)和等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(Plasma EnhancedChemical Vapor Deposition，PECVD)制造出高性能的阻隔膜。但是，這些薄膜通常工藝溫度范圍為80℃至300℃，如此高的溫度會(huì)導(dǎo)致PSC中的有機(jī)材料熱解變性使得PSC失效，所以需要開發(fā)新型低溫弱輻射條件下的PSC封裝層制備工藝。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的薄膜封裝方法。其具體是用十甲基環(huán)五硅氧烷(Decamethylcyclopentasiloxane，D5)稀釋PDMS的前驅(qū)體，將稀釋后的粘稠混合物旋涂在PSC表面，通過(guò)紫外線(Ultraviolet，UV)光固化成膜；然后通過(guò)遠(yuǎn)程等離子處理PDMS，2～5分鐘即可形成一層致密的SiO_X薄膜。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所述的一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的復(fù)合薄膜封裝方法，其步驟如下：

1)在干凈的剛性基底(如玻璃基底)上，于惰性氣氛下以ITO為下電極制備有機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，基底的長(zhǎng)度和寬度大于鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的長(zhǎng)度和寬度；

2)將PDMS的兩種前驅(qū)體以質(zhì)量1：1的比例混合3～6分鐘，得到粘稠混合物；然后用十甲基環(huán)五硅氧烷(Decamethylcyclopentasiloxane，D5)將該粘稠混合物稀釋到原質(zhì)量的8～12倍；

3)在充滿N₂的手套箱中，將步驟2)稀釋后的粘稠混合物以5000～8000rpm的轉(zhuǎn)速旋涂在步驟1)得到的有機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的上表面及側(cè)表面上，旋涂時(shí)間為20～40s，然后在手套箱中放置5～10分鐘，在室溫下蒸發(fā)過(guò)量的十甲基環(huán)五硅氧烷；

4)將步驟3)得到的器件在紫外光下固化50～80s，得到厚度80～150nm的固體PDMS層，即有機(jī)阻隔層；