[發明專利]一種提高鈣鈦礦薄膜穩定性的方法

有效

• 申請號: 202010136324.3
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111435709B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 杭州纖納光電科技有限公司
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48;H01L51/42
• 代理公司: 杭州奧創知識產權代理有限公司 33272
• 代理人: 楊文華

本發明涉及一種提高鈣鈦礦薄膜穩定性的方法，包括如下步驟：將表面含有鈣鈦礦薄膜的基片置于反應腔體，用惰性氣體反復清洗反應腔體；向反應腔體內通入硫化氫氣體使其與鈣鈦礦薄膜分子發生反應后在鈣鈦礦薄膜表面生成硫化物層；待反應結束后，用惰性氣體反復清洗反應腔體，充氣至常壓，待反應腔體冷卻后取出反應后的基片。本發明通過在鈣鈦礦薄膜材料的晶界與表面生成納米級的硫化鉛層，改變了鈣鈦礦材料表面及晶界處的化學組成，抑制鈣鈦礦的降解，從而提高鈣鈦礦薄膜材料的性能并延長其穩定性。

技術領域

本發明屬于鈣鈦礦太陽能電池制備技術領域，特別涉及一種提高鈣鈦礦薄膜穩定性的方法。

背景技術

一般地，在高效太陽能電池中應用的鈣鈦礦材料是一種無機-有機的ABX₃型混合結構。其中，A主要是甲胺基（CH₃NH₃⁺）、甲脒基（CH(NH₂)₂⁺）等一價有機陽離子以及K⁺、Rb⁺、Cs⁺等一價無機陽離子中的一種或幾種任意比例組成，B主要是二價鉛離子（Pb²⁺），X主要是鹵素陰離子（Cl^-，Br^-，I^-）。研究表明，鈣鈦礦材料的降解主要從表面以及晶界出開始，這是因為鈣鈦礦材料的表面和晶界處具有大量的缺陷，這些缺陷具有高的反應活性，在水、氧、光照等因素下，極易發生化學反應，引發鈣鈦礦材料自外而內的降解。為了提高鈣鈦礦的穩定性，普遍的做法是對鈣鈦礦表面做鈍化處理，減少活性缺陷的濃度，抑制缺陷位點的反應活性，比如公布號為CN109686843A的專利。也有一些研究通過嵌入水氧阻隔層達到提高鈣鈦礦穩定性的效果，比如公布號為CN105161623A的專利。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種提高鈣鈦礦薄膜穩定性的方法，通過在鈣鈦礦薄膜材料的晶界與表面生成納米級的硫化鉛層，改變了鈣鈦礦材料表面及晶界處的化學組成，抑制鈣鈦礦的降解，從而提高鈣鈦礦薄膜材料的性能并延長其穩定性。

本發明是這樣實現的，提供一種提高鈣鈦礦薄膜穩定性的方法，包括如下步驟：

步驟一、將表面含有鈣鈦礦薄膜的基片置于反應腔體，用惰性氣體反復清洗反應腔體；

步驟二、向反應腔體內通入硫化氫氣體使其與鈣鈦礦薄膜分子發生反應后在鈣鈦礦薄膜表面生成硫化物層；

步驟三、待反應結束后，用惰性氣體反復清洗反應腔體，充氣至常壓，待反應腔體冷卻后取出反應后的基片。

進一步地，所述惰性氣體包括氬氣或者氮氣。

進一步地，在步驟一和步驟三中，用惰性氣體反復清洗反應腔體分別是指先對反應腔體抽真空，再充入惰性氣體，重復多次執行抽氣和充氣操作，使反應腔體凈化。

進一步地，在步驟二中，通入硫化氫氣體的體積比為0.1~10%，反應腔體的溫度不超過300℃。

進一步地，在所述鈣鈦礦薄膜中含有分子結構式為ABX₃的鈣鈦礦化合物，其中，A為甲胺基（CH₃NH₃⁺）或甲脒基（CH(NH₂)₂⁺）一價有機陽離子，或者為K⁺、Rb⁺、Cs⁺一價無機陽離子中的至少一種，B為鉛離子（Pb²⁺）或亞錫離子（Sn²⁺）二價主陽離子，X為Cl^-、Br^-、I^-中任意一種一價鹵素陰離子，或者為硫氰酸根（SCN^-）或醋酸根離子(CH₃COO^-)一價陰離子。