[發(fā)明專利]一種鈣鈦礦多晶薄膜的鈍化方法及應用

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• 申請日: 2023-04-13
• 公開（公告）號: CN116367568A
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設計）人: 王睿;薛晶晶;王思思
• 申請（專利權）人: 西湖大學
• 主分類號: H10K30/88
• 分類號: H10K30/88;H10K30/10;H10K30/50;H10K71/00
• 代理公司: 杭州匯和信專利代理有限公司 33475
• 代理人: 周竑

本發(fā)明提供一種鈣鈦礦多晶薄膜的鈍化方法及應用，將含有有機銨鹽的鈍化劑溶解在含有含氟醇的第一溶劑中配置得到鈍化劑溶液；在原始鈣鈦礦多晶薄膜上涂布鈍化劑溶液，得到中間鈣鈦礦薄膜；利用混少量異丙醇的含氟醇混合溶劑作為第二溶劑清洗所述中間鈣鈦礦薄膜并處理得到最終鈣鈦礦多晶薄膜。該方案提供了一種免于鈍化劑濃度優(yōu)化即可實現(xiàn)優(yōu)異的鈣鈦礦多晶薄膜的鈍化，減少非輻射復合，提高器件光電轉化效率的解決思路。

技術領域

本發(fā)明涉及鈣鈦礦多晶薄膜技術領域，尤其涉及一種鈣鈦礦多晶薄膜的鈍化方法及應用。

背景技術

金屬鹵化物鈣鈦礦(ABX3,A＝MA,FA,Cs等；B＝Pb，Sn；X＝Cl,Br,I等)材料是光電材料領域的“顛覆性的發(fā)現(xiàn)”，其優(yōu)異的光電性質在太陽能電池領域引起了廣泛的關注。短短10年時間，鈣鈦礦太陽能電池(perovskite?solar?cells,PSCs)的最新認證光電轉換效率已達到25.7％。在制備高效穩(wěn)定的鈣鈦礦光伏器件過程中，缺陷鈍化策略是必不可少的環(huán)節(jié)，也是當前鈣鈦礦領域的研究熱點之一。

然而，鈣鈦礦太陽能電池中缺陷的形成過程非常復雜，受到多種因素的影響，例如鈣鈦礦材料的選擇、薄膜沉積工藝、以及溫度、濕度和光照等環(huán)境條件。因此，不同批次制備的、不同化學組成的鈣鈦礦薄膜中的缺陷密度會有很大的變化。

為了實現(xiàn)器件性能的大幅度提升，缺陷鈍化工程需要精確調整優(yōu)化鈍化劑濃度，使其與鈣鈦礦表面的缺陷水平相適配。然而，過低的濃度會導致效果不佳，過高的濃度則會損害器件性能。這種優(yōu)化過程通常需要耗費大量時間，并且因缺陷水平的變化而具有挑戰(zhàn)性。具體而言，普通鈍化一般是用異丙醇來溶解銨鹽鈍化劑或者氯苯來溶解有機中性分子鈍化劑，而且濃度窗口非常小，比如某個鈍化劑分子A只有在0.5mg/mL這個濃度使用，才能獲得正向的效果，如果使用濃度為2mg/mL，反而會損害器件效率，這是因為鈍化劑與鈣鈦礦容易反應生成過量的低維相。

因此，市面上亟需一種不需要考慮鈍化劑濃度優(yōu)化的方案來提高鈣鈦礦多晶薄膜鈍化時所存在的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鈣鈦礦多晶薄膜的鈍化方法及應用，免于鈍化劑濃度優(yōu)化即可實現(xiàn)優(yōu)異的鈣鈦礦多晶薄膜的鈍化，減少非輻射復合，提高器件光電轉化效率。

為實現(xiàn)以上目的，第一方面，本方案提供了一種鈣鈦礦多晶薄膜的鈍化方法，包括以下步驟：

將含有有機銨鹽的鈍化劑溶解在含有含氟醇的第一溶劑中配置得到鈍化劑溶液；

在原始鈣鈦礦多晶薄膜上涂布鈍化劑溶液，得到中間鈣鈦礦薄膜；

利用混少量異丙醇的含氟醇混合溶劑作為第二溶劑清洗所述中間鈣鈦礦薄膜并處理得到最終鈣鈦礦多晶薄膜。

在一些實施例中，所述含有有機銨鹽的鈍化劑包括苯乙基碘化銨溶液、碘化全氟苯乙胺溶液、正辛胺碘溶液或1-萘甲基碘化銨溶液中的任意一種或至少兩種的組合。

在一些實施例中，所述第一溶劑包括六氟異丙醇、三氟乙醇、全氟烷基丙醇及全氟己基乙基醇等含氟醇的一種或至少兩種組合。

由于本方案采用的鈍化劑內(nèi)含有有機銨鹽，而所述第一溶劑中含有同有機銨鹽形成F…H氫鍵的結構，故第一溶劑除了可以溶解鈍化劑以外還可以抑制高濃度的有機銨鹽鈍化劑與鈣鈦礦反應生成過量的低維鈣鈦礦。第二溶劑中仍然以含氟醇為主，阻止了清洗過程中殘留在鈣鈦礦薄膜中的有機銨鹽與鈣鈦礦反應生成更多的低維相；其中少量的異丙醇保證有機銨鹽與鈣鈦礦形成少量的低維鈣鈦礦相，從而減少表面非輻射復合，提高器件開路電壓。因此本鈍化方法能夠免濃度優(yōu)化，并維持優(yōu)異的鈍化效果。

在一些實施例中，本方案配置的鈍化劑濃度可以高達20-100mM。