一种钙钛矿薄膜制备方法、设备及太阳能电池与流程

本发明属于半导体器件，具体涉及一种钙钛矿薄膜制备方法、设备及太阳能电池。

背景技术：

1、钙钛矿薄膜是一种基于钙钛矿结构材料的薄膜，近年来在光伏领域（特别是太阳能电池）中表现出了极大的潜力。由于其优异的光电性能，钙钛矿材料被广泛用于光伏器件中。

2、钙钛矿薄膜可以通过沉积技术制备，常见的沉积方法有旋涂法以及喷雾沉积法。

3、然而，旋涂法容易受到溶液浓度、旋涂速度、环境条件等因素的影响，导致薄膜厚度和成分的均匀性较差，尤其是在大面积制备时更为明显。

4、喷雾沉积法容易受到喷雾颗粒大小、喷雾方向和速度等因素的影响，同样会导致薄膜厚度和均匀性较差，尤其在大面积制备时，这个问题更为突出。

技术实现思路

1、为了解决传统的旋涂法容易受到溶液浓度、旋涂速度、环境条件等因素的影响，喷雾沉积法容易受到喷雾颗粒大小、喷雾方向和速度等因素的影响，导致薄膜厚度和成分的均匀性较差，尤其是在大面积制备时更为明显的技术问题，本发明提供一种钙钛矿薄膜制备方法、设备及太阳能电池。

2、本发明的第一方面提供了一种钙钛矿薄膜制备方法，包括：

3、s1：以金属卤化物pbcl2作为第一沉积源材料，以甲基铵碘化物mai作为第二沉积源材料；

4、s2：设置待制备钙钛矿薄膜的目标厚度；

5、s3：以提升钙钛矿薄膜的光伏性能、均匀性以及疲劳强度为目标，确定在各种所述目标厚度下的最佳制备参数；

6、s4：对基板进行清洗，并安装到基板固定台；

7、s5：对基板进行加热；

8、s6：先加热所述第一沉积源材料，并通过第一传感器监控所述第一沉积源材料的沉积速率；

9、s7：随后加热所述第二沉积源材料，并通过第二传感器监控所述第二沉积源材料的沉积速率，在加热过程中，控制沉降过程保持在所述最佳制备参数；

10、s8：当所述第一沉积源材料和所述第二沉积源材料在所述基板上相遇时，通过化学反应形成钙钛矿薄膜；

11、s9：当所述基板上的钙钛矿薄膜达到所述目标厚度时，立即停止对于所述第一沉积源材料与所述第二沉积源材料的加热；

12、s10：对钙钛矿薄膜进行退火处理。

13、本发明的第二方面提供了一种钙钛矿薄膜制备设备，用于实施第一方面所述的钙钛矿薄膜制备方法，所述钙钛矿薄膜制备设备包括：壳体、基板固定台、基板、基板遮蔽板、第一坩埚、第一加热丝、第一传感器、第二坩埚、第二加热丝、第二传感器、抽气系统以及智能控制器；

14、所述壳体内部设置有真空环境的容置空间；

15、所述容置空间内设置有所述基板固定台、所述基板、所述基板遮蔽板、所述第一坩埚、所述第一加热丝、所述第一传感器、所述第二坩埚、所述第二加热丝、所述第二传感器以及所述智能控制器；

16、所述基板固定台与所述壳体的顶面固定连接；

17、所述基板固定台上设置有所述基板；

18、所述基板固定台下方设置有所述基板遮蔽板，所述基板遮蔽板用于避免沉积源材料加热后直接沉积在所述基板上；

19、所述第一坩埚配置有所述第一加热丝，通过所述第一加热丝对所述第一坩埚内的第一沉积源材料进行加热蒸发；

20、所述第一传感器用于监测所述第一沉积源材料的沉积速率；

21、所述第二坩埚配置有所述第二加热丝，通过所述第二加热丝对所述第二坩埚内的第二沉积源材料进行加热蒸发；

22、所述第二传感器用于监测所述第二沉积源材料的沉积速率；

23、所述抽气系统通过管道与所述壳体内部连接，所述抽气系统用于精确控制所述第二沉积源材料的沉积速率；

24、所述智能控制器与所述第一加热丝、所述第二加热丝以及所述抽气系统连接。

25、本发明的第三方面提供了一种太阳能电池，设置有通过第一方面所述的钙钛矿薄膜制备方法制备得到的钙钛矿薄膜。

26、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益技术效果：

27、（1）在本发明中，以金属卤化物pbcl2作为第一沉积源材料，以甲基铵碘化物mai作为第二沉积源材料，进行混合真空蒸发沉积来制备钙钛矿薄膜，在真空环境下，通过蒸发源的加热，可以非常精确地控制pbcl2和mai的蒸发速率，提升薄膜厚度的均匀性，有利于大面积制备。

28、（2）在本发明中，以提升钙钛矿薄膜的光伏性能、均匀性以及疲劳强度为目标，确定在各种所述目标厚度下的最佳制备参数，并在加热过程中，控制沉降过程保持在所述最佳制备参数，可以精确地控制沉积过程，确保沉积过程的稳定性和一致性，有助于薄膜的厚度均匀，减少厚度和成分的局部差异，从而提高薄膜的整体均匀性、光伏性能以及疲劳强度。

技术特征：

1.一种钙钛矿薄膜制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜制备方法，其特征在于，在所述s6之后，还包括：

3.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜制备方法，其特征在于，所述s7中的控制沉降过程保持在所述最佳制备参数，具体为：

4.根据权利要求3所述的钙钛矿薄膜制备方法，其特征在于，所述s7中的控制沉降过程保持在所述最佳制备参数，具体包括：

5.一种钙钛矿薄膜制备设备，其特征在于，用于实施权利要求1至4任一项所述的钙钛矿薄膜制备方法，所述钙钛矿薄膜制备设备包括：壳体（1）、基板固定台（2）、基板（3）、基板遮蔽板（4）、第一坩埚（5）、第一加热丝（6）、第一传感器（7）、第二坩埚（8）、第二加热丝（9）、第二传感器（10）、抽气系统（11）以及智能控制器（12）；

6.根据权利要求5所述的钙钛矿薄膜制备设备，其特征在于，还包括：隔板（13）；

7.根据权利要求5所述的钙钛矿薄膜制备设备，其特征在于，还包括：第三坩埚（14）、第三加热丝（15）以及第三传感器（16）；

8.一种太阳能电池，其特征在于，设置有通过权利要求1至4任一项所述的钙钛矿薄膜制备方法制备得到的钙钛矿薄膜。

技术总结
本发明公开了一种钙钛矿薄膜制备方法、设备及太阳能电池，属于半导体器件技术领域，制备方法包括：以金属卤化物PbCl<subgt;2</subgt;作为第一沉积源材料，以甲基铵碘化物MAI作为第二沉积源材料；设置待制备钙钛矿薄膜的目标厚度；以提升钙钛矿薄膜的光伏性能、均匀性以及疲劳强度为目标，确定在各种目标厚度下的最佳制备参数；对基板进行清洗，并安装到基板固定台；对基板进行加热；先加热第一沉积源材料；随后加热第二沉积源材料，控制沉降过程保持在最佳制备参数；当第一沉积源材料和第二沉积源材料在基板上相遇时，通过化学反应形成钙钛矿薄膜；当基板上的钙钛矿薄膜达到目标厚度时，立即停止加热；对钙钛矿薄膜进行退火处理。

技术研发人员：咸浩
受保护的技术使用者：无锡众能光储科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/31