[發明專利]錫氧化物薄膜及其制備方法、太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請號: 202110790590.2
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113481485B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 林京洋;吳文政;何顏玲
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: H10K30/82
• 分類號: H10K30/82;H10K30/40;H10K30/50;H10K71/00;H10K99/00;C23C16/40;C23C16/455
• 代理公司: 華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 李美

本發明涉及一種錫氧化物薄膜及其制備方法、太陽能電池及其制備方法。上述錫氧化物薄膜的制備方法包括如下步驟：將襯底置于原子層氣相沉積反應室內，進行如下步驟：步驟A：先通入氧源0.005s～0.015s，再通入保護氣體15s～30s，然后抽真空15s～30s；步驟B：先通入錫源0.65s～1s，再通入保護氣體20s～30s，然后抽真空20s～30s；以步驟A和步驟B為一個周期，重復15次～200次，得到錫氧化物薄膜。上述錫氧化物薄膜的制備方法能夠得到兼具適宜的功函數、導電性好和透過率高的錫氧化物薄膜，能夠用于ITO電極和電子傳輸層之間，提高太陽能電池的光電轉換效率。

技術領域

本發明涉及太陽能電池領域，特別是涉及一種錫氧化物薄膜及其制備方法、太陽能電池及其制備方法。

背景技術

太陽能電池包括正負電極、電子傳輸層、吸收層和空穴傳輸層等，其光電轉化過程包括以下方面：一、吸光層吸收光子，吸收的光子通過電子傳輸層(供體)和空穴傳輸層(受體)產生電子空穴對，并在內建電場的作用下分離成空穴和電子；二、自由電子通過相應的傳輸途徑轉移，被對應的電極接收并形成電流。因此，太陽能電池的正負極材料、電子傳輸層材料和空穴傳輸層材料等都會影響器件的性能。電子傳輸層材料(或空穴傳輸層材料)的LUMO/HOMO與電極材料的費米能級是否匹配關系到空穴和電子的運輸，如果兩者的差值越大，則電子和空穴在傳輸過程中需要克服的勢壘就越高。

匹配電子傳輸層材料(或空穴傳輸層材料)的禁帶寬度和電極材料的功函數是提高太陽能電池效率的有效手段之一。目前，在有機太陽能電池的研究中，多數采用ITO作為正電極。正電極ITO的功函數和電子傳輸層材料的能級匹配會影響太陽能電池的光電轉化效率，其最直接的影響就是電池的開路電壓。常規的降低勢壘的方法包括：在ITO電極和電子傳輸層之間生長勢壘過渡層，其功函數需要介于電子傳輸層材料和ITO之間。科研人員投入了很大的精力來尋找合適的過渡層，但由于該過渡層需要兼顧合適的功函數、良好的導電性和透過率等諸多性能，所以對材料的要求比較高。

發明內容

基于此，有必要提供一種兼顧合適的功函數、良好的導電性和透過率，能夠用在ITO電極和電子傳輸層之間的錫氧化物薄膜及其制備方法。

此外，還有必要提供一種有機太陽能電池及其制備方法。

一種錫氧化物薄膜的制備方法，將襯底置于原子層氣相沉積反應室內，進行如下步驟：

步驟A：先通入氧源0.005s～0.015s，再通入保護氣體15s～30s，然后抽真空15s～30s；

步驟B：先通入錫源0.65s～1s，再通入保護氣體20s～30s，然后抽真空20s～30s；

以步驟A和步驟B為一個周期，重復15次～200次，得到錫氧化物薄膜。

在其中一個實施例中，所述錫源為四(二甲氨基)錫；所述氧源為水或臭氧，所述保護氣體為氮氣或惰性氣體。

在其中一個實施例中，所述氧源的溫度為10℃～30℃；所述錫源的溫度為60℃～70℃，所述襯底的溫度為80℃～120℃。

在其中一個實施例中，所述錫氧化物薄膜的厚度為1nm～10nm，且所述錫氧化物薄膜中，Sn和O的化學計量比小于1/2。

一種錫氧化物薄膜，由上述的錫氧化物薄膜的制備方法制備得到。

一種太陽能電池，包括ITO電極、過渡層、電子傳輸層、吸光層、空穴傳輸層和陰極，所述過渡層設置在所述ITO電極和所述電子傳輸層之間，所述過渡層為上述的錫氧化物薄膜；

所述吸光層設置在所述電子傳輸層遠離所述ITO電極的一側，所述空穴傳輸層設置在所述吸光層遠離所述ITO電極的一側，所述陰極設置在所述空穴傳輸層遠離所述ITO電極的一側。

在其中一個實施例中，所述電子傳輸層的材料為二氧化錫量子點或二氧化錫納米粉末；