[發(fā)明專利]一種鈣鈦礦膜的制備方法以及裝置、鈣鈦礦太陽能電池

在審

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• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN113851587A
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發(fā)明（設計）人: 李明潔;蔣梁聰;王雪戈;邵君;于振瑞
• 申請（專利權）人: 無錫極電光能科技有限公司
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48;H01L51/42;H01L51/46
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 薛異榮

本發(fā)明提供一種鈣鈦礦膜的制備方法以及裝置、鈣鈦礦太陽能電池，鈣鈦礦膜的制備方法，包括：提供基片；在基片上形成金屬離子絡合膜；采用氣相輸運工藝在金屬離子絡合膜表面沉積有機組分，得到鈣鈦礦預制膜；對鈣鈦礦預制膜進行退火，得到鈣鈦礦膜。金屬離子絡合膜在與有機組分發(fā)生化學反應的過程中，金屬離子絡合膜中的配位有機物溢出，從而形成鈣鈦礦膜。上述反應降低了兩步法對金屬鹵化物的孔隙率要求，有利于形成質量較好的鈣鈦礦并提高工藝的穩(wěn)定性與可重復性。同時，氣相輸運工藝使有機組分能夠均勻沉積在金屬離子絡合膜表面，這使得在退火后得到均勻且質量較高的大面積鈣鈦礦膜。

技術領域

本發(fā)明涉及太陽能電池技術領域，具體涉及一種鈣鈦礦膜的制備方法以及裝置、鈣鈦礦太陽能電池。

背景技術

鈣鈦礦太陽能電池由于其不斷刷新的光電轉換效率而受到大量的關注，產業(yè)化的研究也在不斷的進行。鈣鈦礦太陽能電池的光吸收層的材料為鈣鈦礦膜。

采用一步溶液法制備鈣鈦礦膜層對工藝設備要求低，易于實現(xiàn)產業(yè)化。然而在鈣鈦礦太陽能電池放大過程中發(fā)現(xiàn)一步溶液法制備鈣鈦礦膜層存在結晶難、晶粒較小、工藝窗口短等問題。為解決上述問題，采用固-液反應兩步法制備鈣鈦礦膜層，既首先形成碘化物預制層，然后將碘化物預制層與有機組分的溶液反應得到鈣鈦礦膜層。

然而，固-液反應兩步法制備得到的鈣鈦礦膜層的質量對于預制層的孔隙率要求較高。具體的，過低的孔隙率會導致有機組分的溶液無法到達預制層的底部以形成鈣鈦礦，從而阻礙載流子的傳輸，過高的孔隙率會導致鈣鈦礦晶粒不致密無法完全覆蓋基底，孔隙率的過低或過高均會造成光電轉化效率較低乃至電池失效。同時，為了實現(xiàn)鈣鈦礦太陽能電池的產業(yè)化，鈣鈦礦的面積較大，而采用固-液反應兩步法難以保證大面積鈣鈦礦膜層的均勻性。即，采用固-液反應兩步法難以保證大面積鈣鈦礦膜層的質量。

發(fā)明內容

因此，本發(fā)明要解決的技術問題在于克服固-液反應兩步法無法保證大面積鈣鈦礦膜層的質量的缺陷，從而提供一種鈣鈦礦膜的制備方法以及裝置、鈣鈦礦太陽能電池。

本發(fā)明提供一種鈣鈦礦膜的制備方法，包括：提供基片；在所述基片上形成金屬離子絡合膜；采用氣相輸運工藝在所述金屬離子絡合膜表面沉積有機組分，得到鈣鈦礦預制膜；對所述鈣鈦礦預制膜進行退火，得到鈣鈦礦膜。

可選的，形成所述金屬離子絡合膜的步驟包括：在所述基片上形成前驅液膜，所述前驅液膜中包括金屬鹵化物、有機溶劑和配位有機物，所述配位有機物適于與所述金屬鹵化物配位；對所述前驅液膜進行靜置或吹掃，得到所述金屬離子絡合膜。

可選的，所述配位有機物包括二甲基亞砜、N-甲基吡咯烷酮或1,3-二甲基-2-咪唑啉酮。

可選的，所述配位有機物與所述金屬鹵化物的摩爾濃度之比為0.5-2。

可選的，形成前驅液膜采用的前驅液中，所述金屬鹵化物的濃度為0.2mol/L-1.5mol/L。

可選的，所述前驅液中還包括鹵化銫，所述鹵化銫的濃度為0.1mol/L-1mol/L。

可選的，所述氣相輸運工藝采用氣相輸運設備；所述氣相輸運設備包括：沉積腔室、輸運腔室以及位于沉積腔室和輸運腔室之間的第一閥門；所述輸運腔室內設置有濃度監(jiān)控件，所述濃度監(jiān)控件適于檢測所述輸運腔室內沉積蒸氣的濃度；在所述氣相輸運工藝中，根據(jù)所述輸運腔室內沉積蒸氣的濃度控制所述第一閥門的開啟，使沉積蒸氣進入所述沉積腔室中。

可選的，所述輸運腔室內還設置有若干個蒸發(fā)舟；所述氣相輸運設備還包括：位于所述輸運腔室側部的加料腔室，所述輸運腔室和所述加料腔室之間設置有第四閥門，所述加料腔室內設置有機械手并放置有容納待沉積材料的加料件；在所述氣相輸運工藝中，所述機械手抓取所述加料件并向所述蒸發(fā)舟加料。