权利要求
1.一种用于制备
钙钛矿薄膜的气相输运设备,其特征在于,所述的干法设备包括反应腔、下载板进料腔、下载板出料腔、下载板上料台、下载板下料台、上载板进料腔、上载板出料腔、上载板上料台和上载板下料台,所述的反应腔包括真空腔体、下载板、上载板、下载板滚轴及安装滚轴的开孔、下载板进出腔门、上载板滚轴及安装滚轴的开孔、上载板进出腔门、上加热板、可升降下加热板、进气管道、抽气管道、
真空泵,所述的真空腔体底部和顶部中间位置预留安装电机的开孔,所述的是下载板上设计均匀排布的凹槽,沉积钙钛矿薄膜的衬底放置在此凹槽内,凹槽底部为非镂空设计,所述的下载板滚轴及安装滚轴的开孔中的滚轴位于左右腔室壁的下部两侧均匀间隔排列,所述的下载板进出腔门位于前后腔室壁的下部,所述的上载板滚轴及安装滚轴的开孔中的滚轴位于前后腔室壁的两侧上部均匀间隔排列,所述的上载板进出腔门位于左右室壁的上部,所述的上加热板与可升降下加热板相互平行对称,所述的可升降下加热板通过电机控制升降,调控下载板与上载板间距,所述的进气管道可选择性的位于腔体顶部,进气管道通入设备运行所需要的气体,所述的抽气管道可选择性的位于腔体底部,抽气管道与真空泵相连,所述的真空泵采用具备蝶阀控制的干泵,所述的下载板进料腔和下载板出料腔与反应腔的区别在于下载板进料腔和下载板出料腔均均没有上加热板、上载板滚轴及安装滚轴的开孔,其余均相同,下载板进料腔和下载板出料腔与反应腔连接一体,共用一个下载板进出腔门,所述的下载板上料台与下载板进料腔连接,所述的下载板下料台与下载板出料腔连接,所述的上载板进料腔和上载板出料腔与反应腔的区别在于上载板进料腔和上载板出料腔均没有可升降下加热板、下载板滚轴及安装滚轴的开孔,其余均相同,所述的上载板上料台与上载板进料腔连接,所述的上载板下料台与上载板出料腔连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于制备钙钛矿薄膜的气相输运设备,其特征在于,所述的真空腔体设计为方形,真空腔体表层材料采用304不锈钢材质与316不锈钢材质中的一种,腔体内壁具备加热功能。
3.根据权利要求1所述的一种用于制备钙钛矿薄膜的气相输运设备,其特征在于,所述的下载板材料采用304不锈钢与316不锈钢材质中的一种,所述的上载板材料采用玻璃材质、304不锈钢材质、316不锈钢材质及其他耐腐蚀材料中的一种,上载板边缘与滚轴接触区域通过磨砂打磨处理。
4.根据权利要求1所述的一种用于制备钙钛矿薄膜的气相输运设备,其特征在于,所述的下载板滚轴及安装滚轴的开孔中的滚轴材料采用304不锈钢与316不锈钢材质中的一种,所述的下载板滚轴一端位于腔室内部,下载板滚轴支撑传输载板,下载板滚轴的另一端位于腔室外,下载板滚轴通过电机和皮带联动为传输载板提供动力。
5.根据权利要求1所述的一种用于制备钙钛矿薄膜的气相输运设备,其特征在于,所述的下载板从下载板进出腔门前腔门进入腔体,反应结束后从下载板进出腔门后腔门出腔体,所述的下载板进出腔体内外设有光电
传感器。
6.根据权利要求1所述的一种用于制备钙钛矿薄膜的气相输运设备,其特征在于,所述的上载板滚轴及安装滚轴的开孔中的上载板滚轴材料采用304不锈钢材质与316不锈钢材质中的一种,所述的上载板滚轴一端位于腔室内部,上载板滚轴支撑传输载板,上载板滚轴另一端位于腔室外,上载板滚轴通过电机和皮带联动为传输载板提供动力。
7.根据权利要求1所述的一种用于制备钙钛矿薄膜的气相输运设备,其特征在于,所述的上载板从上载板进出腔门的左腔门进入腔体,反应结束后从上载板进出腔门的右腔门出腔体;所述的上载板进出腔体内外设有光电传感器。
8.根据权利要求1所述的一种用于制备钙钛矿薄膜的气相输运设备,其特征在于,所述的上加热板表层材料采用304不锈钢材质与316不锈钢材质中的一种,上加热板顶部与电机一端相连固定,电机另一端位于腔体外;上载板进入腔体后,上加热板通过电机控制下降,与上载板贴合。
9.根据权利要求1所述的一种用于制备钙钛矿薄膜的气相输运设备,其特征在于,所述的可升降下加热板表层材料采用304不锈钢材质与316不锈钢材质中的一种,可升降下加热板底部与电机一端相连固定,电机另一端位于腔体外;下载板进入腔体后,可升降下加热板通过电机控制上升,与下载板贴合。
10.一种用于制备钙钛矿薄膜的气相输运方法及
钙钛矿电池的制备工艺方法,其特征在于,所述的气相输运方法及钙钛矿电池的制备工艺方法的步骤如下;
S1、激光刻蚀和清洗FTO玻璃片
将整片FTO切割为长为2.5cm、宽为2cm的玻璃片,然后用激光在FTO一面沿宽边平行方向刻蚀出一道宽100um的凹槽,凹槽与宽边边缘距离0.5cm,凹槽处FTO薄膜去除干净;将FTO玻璃片依次用洗洁精超声清洗20min,纯水超声清洗20min,酒精超声清洗20min,异丙醇超声清洗20min,纯水超声清洗20min,然后放入烘箱烘干,烘箱温度60℃,烘干时间2h;再用紫外臭氧处理15min;
S2、制备空穴传输层
先采用磁控溅射设备沉积氧化
镍膜,使用金属镍靶材,通入Ar和O2,在正面沉积氧化镍膜,Ar与O2的流量比为1.3:1-1.5:1,溅射功率为200~300W之间,压力为0.5~0.7Pa,沉积膜厚为5-15nm;然后对氧化镍膜进行退火处理,退火温度为200-250℃,退火时间为30~60min;
再采用蒸镀设备,SAM层材料选择MeO-2PACz、MeO-4PACz至少一种,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为2~6nm;
S3、制备下界面钝化层
采用ALD设备沉积一层
氧化铝膜,反应温度控制在100℃,依次交替通入纯水和TMA反应制备氧化铝薄膜,氧化铝膜厚度控制为3-8nm;
S4、制备钙钛矿层
首先,制备无机盐骨架层,采用蒸镀设备制备钙钛矿先驱体层,材料选择CsBr、CsI、PbI2、PbBr2,使用分步蒸镀方法,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,先蒸镀CsBr、CsI至少一种,蒸镀速率控制在0.35Å/s;再蒸镀PbI2、PbBr2至少一种,蒸镀速率控制在4Å/s;蒸镀完成后钙钛矿先驱体层总厚度控制在350nm-450nm;
其次,制备反应源,采用上载板为衬底,依次用纯水、酒精、纯水各清洗3分钟,烘干后,使用喷涂设备或喷墨打印设备制备反应源,具体制备步骤为,先将上载板放置在喷涂或喷墨打印平台上预热5分钟,预热温度为90℃;然后将掩膜版覆盖在上载板上,使上载板边缘与滚轴接触区域无反应源,将FAI和FACl的混合乙醇溶液喷涂或喷墨打印在上载板上,FAI与FACl的质量比为4:1-2:1;然后移除掩膜版,将制备反应源的玻璃放置在退火台上退火,退火温度110-130℃,退火时间3~8min,让乙醇充分挥发干净;
将制备好反应源的上载板放置在设备上载板上料台上,制备FAI与FACl的一面向下,然后将其传输至上载板进料腔,进料腔温度与反应腔温度相同,预热2~6min,然后在常压下将其传输进反应腔,控制上加热板下降与上载板上面一面接触贴合好;
将制备好无机盐骨架层的衬底放置在下载板上,制备无机盐骨架层一面向上,然后将其放置在下载板上并传输至下载板进料腔,进料腔温度与反应腔温度相同,预热2~6min,然后在常压下将其传输进反应腔,可升降下加热板上升与下载板接触贴合好;操作时待上载板进入反应腔后,再将下载板传输至反应腔;
然后,进行气相输运反应,进一步控制可升降下加热板上升,确定上载板下表面与下载板衬底上表面的间距即气相输运间距后开始抽真空,间距控制在400um-60000um之间,然后开始计时进行反应,反应压力控制在30~100Pa之间,反应温度控制在160-185℃之间,反应时间控制在3~10min之间,使无机盐骨架层与FAI和FACl发生反应形成钙钛矿膜,反应结束后下载板先传输出反应腔至下载板出料腔,下载板出料腔温度与反应腔温度相同;然后上载板传输出反应腔至上载板出料腔,上载板出料腔温度与反应腔温度相同;进一步分别将下载板和上载板传输至各自下料台;
最后,钙钛矿退火处理,将制备好钙钛矿层的衬底进行退火处理,退火温度为140-170℃,退火时间为10~40min,使钙钛矿层再结晶提升钙钛矿膜质量;
S5、制备上界面钝化层
采用蒸镀设备制备钝化层,材料选择LiF,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s;钝化层厚度控制在1nm-3nm;
S6、制备电子传输层
采用蒸镀设备先制备C60薄膜,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.16Å/s,膜厚控制为30~50nm;然后制备BCP薄膜,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为3~5nm;
S7、制备银电极层
采用蒸镀设备,按照银电极图形将衬底放置在对应的掩膜版上并固定好,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在1Å/s,膜厚控制为200nm。
说明书
技术领域
[0001]本文属于钙钛矿
太阳能电池制备的技术领域,具体涉及一种用于制备钙钛矿薄膜的气相输运方法和设备。
背景技术
[0002]干法钙钛矿技术相比于湿法钙钛矿技术具有避免有机溶剂的使用、无环保压力,薄膜厚度容易精确调控且均匀性好、适合大面积制备;薄膜保型性好,可适应不平整的绒面基底;批次间稳定性高,可重复性强,被视为推进钙钛矿技术量产的关键技术。
[0003]干法制备钙钛矿的原理主要是依靠真空蒸镀设备的蒸发源加热,使钙钛矿层需要的有机、无机靶材蒸发升华气态物质,气态物质快速从蒸发源向基片表面运动,并附着在基片表面成核、长大,形成固体薄膜,因此又称为干法, 干法主要可分为双源共蒸、单源蒸发、气相沉积法,双源共蒸法相当于溶液制备方法中的一步法,采用 PbX2和 MAX或FAX 作为两个分立源同时蒸发的方法实现真空沉积,此种方法两种材料以气相存在并均匀混合反应,缺少一些有效的晶体调控手段且无机材料与有机材料升华温度差异大,共蒸时存在“窜扰效应”导致钙钛矿组分不可控,很难实现产业化;单源蒸发采用瞬蒸法,即将材料温度瞬间提高到蒸发温度,使材料蒸发出来沉积到衬底,但是MAPbX3、FAPbX3在高温下会发生分解,所以不直接采用MAPbX3、FAPbX3作为蒸发源,而采用蒸发原料的方法;气相沉积法先采用PbX3蒸镀无机盐骨架,然后与MAX、FAX气体进行反应形成钙钛矿薄膜,此种方法可调控组分以及反应压力、温度和时间,制备的钙钛矿薄膜质量好。
[0004]综上所述,现有气相沉积设备结构和工艺方法存在反应间距不可调,反应压力不可控,反应时间长,反应源无法自动控制进出问题,导致形成的钙钛矿薄膜质量不可控,批次间稳定性差,重复性差问题,仅适合实验室进行研究,不适合产业化发展。
发明内容
[0005]为了解决上述问题,本文提出了一种用于制备钙钛矿薄膜的气相输运方法和设备,所述的干法设备包括反应腔、下载板进料腔、下载板出料腔、下载板上料台、下载板下料台、上载板进料腔、上载板出料腔、上载板上料台和上载板下料台,所述的反应腔包括真空腔体、下载板、上载板、下载板滚轴及安装滚轴的开孔、下载板进出腔门、上载板滚轴及安装滚轴的开孔、上载板进出腔门、上加热板、可升降下加热板、进气管道、抽气管道、真空泵,所述的真空腔体底部和顶部中间位置预留安装电机的开孔,所述的是下载板上设计均匀排布的凹槽,沉积钙钛矿薄膜的衬底放置在此凹槽内,凹槽底部为非镂空设计,所述的下载板滚轴及安装滚轴的开孔中的滚轴位于左右腔室壁的下部两侧均匀间隔排列,所述的下载板进出腔门位于前后腔室壁的下部,所述的上载板滚轴及安装滚轴的开孔中的滚轴位于前后腔室壁的两侧上部均匀间隔排列,所述的上载板进出腔门位于左右室壁的上部,所述的上加热板与可升降下加热板相互平行对称,所述的可升降下加热板通过电机控制升降,调控下载板与上载板间距,所述的进气管道可选择性的位于腔体顶部,进气管道通入设备运行所需要的气体,所述的抽气管道可选择性的位于腔体底部,抽气管道与真空泵相连,所述的真空泵采用具备蝶阀控制的干泵,所述的下载板进料腔和下载板出料腔与反应腔的区别在于下载板进料腔和下载板出料腔均均没有上加热板、上载板滚轴及安装滚轴的开孔,其余均相同,下载板进料腔和下载板出料腔与反应腔连接一体,共用一个下载板进出腔门,所述的下载板上料台与下载板进料腔连接,所述的下载板下料台与下载板出料腔连接,所述的上载板进料腔和上载板出料腔与反应腔的区别在于上载板进料腔和上载板出料腔均没有可升降下加热板、下载板滚轴及安装滚轴的开孔,其余均相同,所述的上载板上料台与上载板进料腔连接,所述的上载板下料台与上载板出料腔连接,通过上载板进料腔和上载板出料腔与反应腔连接一体,共用一个上载板进出腔门,实现上载板与下载板在设备内的独立传输与精准对接,各设备协同工作使得整个制备过程实现连续化生产,能够有效避免外界环境对薄膜质量的干扰,显著提升制备效率与薄膜一致性。
[0006]真空腔体设计为方形,真空腔体表层材料采用304不锈钢材质与316不锈钢材质中的一种,腔体内壁具备加热功能,通过真空腔体采用不锈钢材质且腔体内壁具备加热功能不仅能够有效提升腔体的耐高温性能和化学稳定性,避免在高温反应过程中释放杂质影响薄膜质量,还能通过内壁均匀加热确保整个腔室温度稳定均匀,为钙钛矿前驱体的气相输运和沉积提供稳定的热力学环境,进一步保障薄膜生长的均匀性和结晶质量。
[0007]下载板材料采用304不锈钢与316不锈钢材质中的一种,所述的上载板材料采用玻璃材质、304不锈钢材质、316不锈钢材质及其他耐腐蚀材料中的一种,上载板边缘与滚轴接触区域通过磨砂打磨处理,通过上载板边缘与滚轴接触区域通过磨砂处理避免因打滑导致的位置偏移。
[0008]下载板滚轴及安装滚轴的开孔中的滚轴材料采用304不锈钢与316不锈钢材质中的一种,所述的下载板滚轴一端位于腔室内部,下载板滚轴支撑传输载板,下载板滚轴的另一端位于腔室外,下载板滚轴通过电机和皮带联动为传输载板提供动力,通过采用不锈钢材质的下载板滚轴能够增强其耐磨性和抗腐蚀性,避免在长期使用过程中因表面磨损或锈蚀产生颗粒杂质污染载板及薄膜,同时电机与皮带的联动设计可实现传输速度的精准调控,确保下载板在传输过程中保持稳定的速率和位置精度,为钙钛矿薄膜的均匀沉积提供可靠的机械传输保障。
[0009]下载板从下载板进出腔门前腔门进入腔体,反应结束后从下载板进出腔门后腔门出腔体,所述的下载板进出腔体内外设有光电传感器,通过下载板进出腔体内外设有光电传感器能够实时监测下载板的位置状态,精确控制载板位置,这种实时监测与反馈机制能够有效避免因机械传动误差或外部干扰导致的位置偏差。
[0010]上载板滚轴及安装滚轴的开孔中的上载板滚轴材料采用304不锈钢材质与316不锈钢材质中的一种,所述的上载板滚轴一端位于腔室内部,上载板滚轴支撑传输载板,上载板滚轴另一端位于腔室外,上载板滚轴通过电机和皮带联动为传输载板提供动力,通过上载板滚轴表面经过精密加工处理,保证其与载板之间的摩擦力均匀,避免上载板在传输过程中发生打滑或偏移现象。
[0011]上载板从上载板进出腔门的左腔门进入腔体,反应结束后从上载板进出腔门的右腔门出腔体;所述的上载板进出腔体内外设有光电传感器,通过上载板进出腔体内外设有光电传感器能够实时监测载板的位置状态,为整个气相输运制备流程的连续化和智能化提供了关键的位置检测与控制支持。
[0012]上加热板表层材料采用304不锈钢材质与316不锈钢材质中的一种,上加热板顶部与电机一端相连固定,电机另一端位于腔体外;上载板进入腔体后,上加热板通过电机控制下降,与上载板贴合,通过上加热板表层材料采用不锈钢材质,具有良好的耐高温性能和化学稳定性,能够在气相输运所需的高温环境下长期稳定工作,电机的精准控制则保证了上加热板和上载板贴合压力的一致性,避免压力过大对上载板造成损伤或压力过小影响传热效果。
[0013]可升降下加热板表层材料采用304不锈钢材质与316不锈钢材质中的一种,可升降下加热板底部与电机一端相连固定,电机另一端位于腔体外;下载板进入腔体后,可升降下加热板通过电机控制上升,与下载板贴合,通过可升降下加热板表层材料采用不锈钢材质,具备出色的导热性能,而且其机械强度可有效支撑下载板及上方物料的重量,防止长期使用后出现变形问题,电机驱动的升降结构设计,使得可升降下加热板在与下载板贴合。
[0014]气相输运方法及钙钛矿电池的制备工艺方法的步骤如下;
[0015]激光刻蚀和清洗FTO玻璃片,将整片FTO切割为长为2.5cm、宽为2cm的玻璃片,然后用激光在FTO一面沿宽边平行方向刻蚀出一道宽100um的凹槽,凹槽与宽边边缘距离0.5cm,凹槽处FTO薄膜去除干净;将FTO玻璃片依次用洗洁精超声清洗20min,纯水超声清洗20min,酒精超声清洗20min,异丙醇超声清洗20min,纯水超声清洗20min,然后放入烘箱烘干,烘箱温度60℃,烘干时间2h;再用紫外臭氧处理15min;先采用磁控溅射设备沉积氧化镍膜,使用金属镍靶材,通入Ar和O2,在正面沉积氧化镍膜,Ar与O2的流量比为1.3:1-1.5:1,溅射功率为200~300W之间,压力为0.5~0.7Pa,沉积膜厚为5-15nm;然后对氧化镍膜进行退火处理,退火温度为200-250℃,退火时间为30~60min;再采用蒸镀设备,SAM层材料选择MeO-2PACz、MeO-4PACz至少一种,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为2~6nm;制备下界面钝化层,采用ALD设备沉积一层氧化铝膜,反应温度控制在100℃,依次交替通入纯水和TMA反应制备氧化铝薄膜,氧化铝膜厚度控制为3-8nm;制备钙钛矿层,首先,制备无机盐骨架层,采用蒸镀设备制备钙钛矿先驱体层,材料选择CsBr、CsI、PbI2、PbBr2,使用分步蒸镀方法,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,先蒸镀CsBr、CsI至少一种,蒸镀速率控制在0.35Å/s;再蒸镀PbI2、PbBr2至少一种,蒸镀速率控制在4Å/s;蒸镀完成后钙钛矿先驱体层总厚度控制在350nm-450nm;其次,制备反应源,采用上载板为衬底,依次用纯水、酒精、纯水各清洗3分钟,烘干后,使用喷涂设备或喷墨打印设备制备反应源,具体制备步骤为,先将上载板放置在喷涂或喷墨打印平台上预热5分钟,预热温度为90℃;然后将掩膜版覆盖在上载板上,使上载板边缘与滚轴接触区域无反应源,将FAI和FACl的混合乙醇溶液喷涂或喷墨打印在上载板上,FAI与FACl的质量比为4:1-2:1;然后移除掩膜版,将制备反应源的玻璃放置在退火台上退火,退火温度110-130℃,退火时间3~8min,让乙醇充分挥发干净;将制备好反应源的上载板放置在设备上载板上料台上,制备FAI与FACl的一面向下,然后将其传输至上载板进料腔,进料腔温度与反应腔温度相同,预热2~6min,然后在常压下将其传输进反应腔,控制上加热板下降与上载板上面一面接触贴合好;将制备好无机盐骨架层的衬底放置在下载板上,制备无机盐骨架层一面向上,然后将其放置在下载板上并传输至下载板进料腔,进料腔温度与反应腔温度相同,预热2~6min,然后在常压下将其传输进反应腔,可升降下加热板上升与下载板接触贴合好;操作时待上载板进入反应腔后,再将下载板传输至反应腔;然后,进行气相输运反应,进一步控制可升降下加热板上升,确定上载板下表面与下载板衬底上表面的间距即气相输运间距后开始抽真空,间距控制在400um-60000um之间,然后开始计时进行反应,反应压力控制在30~100Pa之间,反应温度控制在160-185℃之间,反应时间控制在3~10min之间,使无机盐骨架层与FAI和FACl发生反应形成钙钛矿膜,反应结束后下载板先传输出反应腔至下载板出料腔,下载板出料腔温度与反应腔温度相同;然后上载板传输出反应腔至上载板出料腔,上载板出料腔温度与反应腔温度相同;进一步分别将下载板和上载板传输至各自下料台;最后,钙钛矿退火处理,将制备好钙钛矿层的衬底进行退火处理,退火温度为140-170℃,退火时间为10~40min,使钙钛矿层再结晶提升钙钛矿膜质量;制备上界面钝化层,采用蒸镀设备制备钝化层,材料选择LiF,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s;钝化层厚度控制在1nm-3nm;制备电子传输层,采用蒸镀设备先制备C60薄膜,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.16Å/s,膜厚控制为30~50nm;然后制备BCP薄膜,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为3~5nm;制备银电极层,采用蒸镀设备,按照银电极图形将衬底放置在对应的掩膜版上并固定好,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在1Å/s,膜厚控制为200nm。
[0016]有益效果:
[0017]相较于现有的气相输运装置,本发明通过可升降加热板的设计,实现了气相输运间距精确可调,这种精确调控使得反应能够在更优的间距条件下进行,促进了反应物之间的充分接触和反应,从而使反应效果更好,制备出的钙钛矿薄膜质量更高,同时,可调节的间距能够适应不同厚度的衬底制备钙钛矿膜,大大增加了工艺调节窗口,使本发明的设备和方法应用范围更广,能够满足不同生产需求和科研探索。
[0018]本发明通过更换有机反应源无需开腔自动更换,且腔体内壁包含加热功能,腔体温度、压力更加稳定,且避免杂质进入腔体,使得反应效果更好,制备的钙钛矿薄膜质量更优,批次间的一致性更高。
[0019]本发明通过优化设备结构和工艺步骤,降低了工艺运行时间,提高了生产效率,同时,精确控制的反应参数和稳定的反应环境使得批次间稳定性好,工艺重复性好,这些优势使得本发明的气相输运方法和设备非常适合产业化应用,能够满足大规模生产高质量钙钛矿薄膜的需求,为
钙钛矿太阳能电池的产业化发展提供了有力支持。
附图说明
[0020]图1是一种用于制备钙钛矿薄膜的气相输运方法和设备的下载板进出方向的反应腔示意图;
[0021]图2是一种用于制备钙钛矿薄膜的气相输运方法和设备的上载板进出方向的反应腔示意图;
[0022]图3是一种用于制备钙钛矿薄膜的气相输运方法和设备的下载板示意图;
[0023]图4是一种用于制备钙钛矿薄膜的气相输运方法和设备的上载板示意图;
[0024]图5是一种用于制备钙钛矿薄膜的气相输运方法和设备的钙铁矿电池结构示意图;
[0025]图6是一种用于制备钙钛矿薄膜的气相输运方法和设备的钙钛矿电池实施例和对比例的电性能参数表;
[0026]图中;1、下加热板升降电机;2、抽气管道,3、可升降下加热板,4、上载板滚轴,5、上加热板,6、进气管道,7、上加热板升降电机;8、下载板进出腔门;9、下载板滚轴;10、上载板进出腔门;11、样品放置区域;12、边缘与滚轴接触区域;13、制备CVD反应源区域;14、玻璃衬底;15、凹槽;16、FTO导电层;17、空穴传输层;18、下界面钝化层;19、钙铁矿吸光层;20、上界面钝化层;21、电子传输层;22、银电极层。
具体实施方式
[0027]为了加深对本发明的理解,下面将结合实施例和附图对本发明进一步详述,该实施例仅用于解释本发明,并不构成对本发明保护范围的限定。
[0028]下加热板升降电机1;抽气管道2;可升降下加热板3;上载板滚轴4;上加热板5;进气管道6;上加热板升降电机7;下载板进出腔门8;下载板滚轴9;上载板进出腔门10;样品放置区域11;边缘与滚轴接触区域12;制备CVD反应源区域13;玻璃衬底14;凹槽15;FTO导电层16;空穴传输层17;下界面钝化层18;钙铁矿吸光层19;上界面钝化层20;电子传输层21;银电极层22。
[0029]如图1、2、3、4、5、6所示;
[0030]一种用于制备钙钛矿薄膜的气相输运方法和设备,所述的干法设备包括反应腔、下载板进料腔、下载板出料腔、下载板上料台、下载板下料台、上载板进料腔、上载板出料腔、上载板上料台和上载板下料台,所述的反应腔包括真空腔体、下载板、上载板、下载板滚轴9及安装滚轴的开孔、下载板进出腔门8、上载板滚轴4及安装滚轴的开孔、上载板进出腔门10、上加热板5、可升降下加热板3、进气管道6、抽气管道2、真空泵,所述的真空腔体底部和顶部中间位置预留安装电机的开孔,所述的是下载板上设计均匀排布的凹槽15,沉积钙钛矿薄膜的衬底放置在此凹槽15内,凹槽15底部为非镂空设计,所述的下载板滚轴9及安装滚轴的开孔中的滚轴位于左右腔室壁的下部两侧均匀间隔排列,所述的下载板进出腔门8位于前后腔室壁的下部,所述的上载板滚轴4及安装滚轴的开孔中的滚轴位于前后腔室壁的两侧上部均匀间隔排列,所述的上载板进出腔门10位于左右室壁的上部,所述的上加热板5与可升降下加热板3相互平行对称,所述的可升降下加热板3通过电机控制升降,调控下载板与上载板间距,所述的进气管道6可选择性的位于腔体顶部,进气管道6通入设备运行所需要的气体,所述的抽气管道2可选择性的位于腔体底部,抽气管道2与真空泵相连,所述的真空泵采用具备蝶阀控制的干泵,所述的下载板进料腔和下载板出料腔与反应腔的区别在于下载板进料腔和下载板出料腔均没有上加热板5、上载板滚轴4及安装滚轴的开孔,其余均相同,下载板进料腔和下载板出料腔与反应腔连接一体,共用一个下载板进出腔门8,所述的下载板上料台与下载板进料腔连接,所述的下载板下料台与下载板出料腔连接,所述的上载板进料腔和上载板出料腔与反应腔的区别在于上载板进料腔和上载板出料腔均没有可升降下加热板3、下载板滚轴9及安装滚轴的开孔,其余均相同,所述的上载板上料台与上载板进料腔连接,所述的上载板下料台与上载板出料腔连接,所述的真空腔体设计为方形,真空腔体表层材料采用304不锈钢材质与316不锈钢材质中的一种,腔体内壁具备加热功能,所述的下载板材料采用304不锈钢与316不锈钢材质中的一种,所述的上载板材料采用玻璃材质、304不锈钢材质、316不锈钢材质及其他耐腐蚀材料中的一种,上载板边缘与滚轴接触区域12通过磨砂打磨处理,所述的下载板滚轴9及安装滚轴的开孔中的滚轴材料采用304不锈钢与316不锈钢材质中的一种,所述的下载板滚轴9一端位于腔室内部,下载板滚轴9支撑传输载板,下载板滚轴9的另一端位于腔室外,下载板滚轴9通过电机和皮带联动为传输载板提供动力,所述的下载板从下载板进出腔门8前腔门进入腔体,反应结束后从下载板进出腔门8后腔门出腔体,所述的下载板进出腔体内外设有光电传感器,所述的上载板滚轴4及安装滚轴的开孔中的上载板滚轴4材料采用304不锈钢材质与316不锈钢材质中的一种,所述的上载板滚轴4一端位于腔室内部,上载板滚轴4支撑传输载板,上载板滚轴4另一端位于腔室外,上载板滚轴4通过电机和皮带联动为传输载板提供动力,所述的上载板从上载板进出腔门10的左腔门进入腔体,反应结束后从上载板进出腔门10的右腔门出腔体;所述的上载板进出腔体内外设有光电传感器,所述的上加热板5表层材料采用304不锈钢材质与316不锈钢材质中的一种,上加热板5顶部与电机一端相连固定,电机另一端位于腔体外;上载板进入腔体后,上加热板5通过电机控制下降,与上载板贴合,所述的可升降下加热板3表层材料采用304不锈钢材质与316不锈钢材质中的一种,可升降下加热板3底部与电机一端相连固定,电机另一端位于腔体外;下载板进入腔体后,可升降下加热板3通过电机控制上升,与下载板贴合。
[0031]实施例1
[0032]S1、激光刻蚀和清洗FTO玻璃片
[0033]将整片FTO切割为长为2.5cm、宽为2cm的玻璃片,然后用激光在FTO一面沿宽边平行方向刻蚀出一道宽100um的凹槽15,凹槽15与宽边边缘距离0.5cm,凹槽15处FTO薄膜去除干净;将FTO玻璃片依次用洗洁精超声清洗20min,纯水超声清洗20min,酒精超声清洗20min,异丙醇超声清洗20min,纯水超声清洗20min,然后放入烘箱烘干,烘箱温度60℃,烘干时间2h;再用紫外臭氧处理15min;
[0034]S2、制备空穴传输层
[0035]先采用磁控溅射设备沉积氧化镍膜,使用金属镍靶材,通入Ar和O2,在正面沉积氧化镍膜,Ar与O2的流量比为1.5:1,溅射功率为250W之间,压力为0.6Pa,沉积膜厚为10nm;然后对氧化镍膜进行退火处理,退火温度为200℃,退火时间为60min;
[0036]再采用蒸镀设备,SAM层材料选择MeO-2PACz,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为4nm;
[0037]S3、制备下界面钝化层
[0038]采用ALD设备沉积一层氧化铝膜,反应温度控制在100℃,依次交替通入纯水和TMA反应制备氧化铝薄膜,氧化铝膜厚度控制为5nm;
[0039]S4、制备钙钛矿层
[0040]首先,制备无机盐骨架层,采用蒸镀设备制备钙钛矿先驱体层,材料选择CsBr、CsI、PbI2、PbBr2,使用分步蒸镀方法,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,先蒸镀CsBr,蒸镀速率控制在0.35Å/s;蒸镀厚度为32nm;再蒸镀PbI2,蒸镀速率控制在4Å/s,蒸镀厚度为380nm;
[0041]其次,制备反应源,采用上载板为衬底,依次用纯水、酒精、纯水各清洗3分钟,烘干后,使用喷涂设备制备反应源,具体制备步骤为,先将上载板放置在喷涂平台上预热5分钟,预热温度为90℃;然后将掩膜版覆盖在上载板上,使上载板边缘与滚轴接触区域12无反应源,将FAI和FACl的混合乙醇溶液喷涂或喷墨打印在上载板上,FAI与FACl的质量比为4:1;然后移除掩膜版,将制备好反应源的玻璃放置在退火台上退火,退火温度120℃,退火时间5min,让乙醇充分挥发干净;
[0042]将制备好反应源的上载板放置在气相输运设备上载板上料台上,制备FAI与FACl的一面向下,然后将其传输至上载板进料腔,进料腔温度与CVD反应腔温度相同,预热4min,然后在常压下将其传输进CVD反应腔,控制上加热板5下降与上载板上面一面接触贴合好;
[0043]将制备好无机盐骨架层的衬底放置在下载板上,制备无机盐骨架层一面向上,然后将其放置在下载板上并传输至下载板进料腔,进料腔温度与反应腔温度相同,预热4min,然后在常压下将其传输进反应腔,可升降下加热板3上升与下载板接触贴合好;操作时待上载板进入反应腔后,再将下载板传输至反应腔;
[0044]然后,进行气相输运反应,进一步控制可升降下加热板3上升,确定上载板下表面与下载板衬底上表面的间距即气相输运间距,间距控制在600um后开始抽真空,然后开始计时进行气相输运反应,反应压力控制在60Pa,反应温度控制在175℃,反应时间控制在4min,使无机盐骨架层与FAI和FACl发生CVD反应形成钙钛矿膜,反应结束后下载板先传输出反应腔至下载板出料腔,下载板出料腔温度与反应腔温度相同;然后上载板传输出反应腔至上载板出料腔,上载板出料腔温度与反应腔温度相同;进一步地分别将下载板和上载板传输至各自下料台;
[0045]最后,钙钛矿退火处理,将制备好钙钛矿层的衬底进行退火处理,退火温度为160℃,退火时间为15min,使钙钛矿层再结晶提升钙钛矿膜质量;
[0046]S5、制备上界面钝化层
[0047]采用蒸镀设备制备钝化层,材料选择LiF,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s;钝化层厚度控制在2nm;
[0048]S6、制备电子传输层
[0049]采用蒸镀设备先制备C60薄膜,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.16Å/s,膜厚控制为40nm;然后制备BCP薄膜,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为4nm;
[0050]S7、制备银电极层
[0051]采用蒸镀设备,按照银电极图形将衬底放置在对应的掩膜版上并固定好,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在1Å/s,膜厚控制为200nm。
[0052]实施例2
[0053]S1、激光刻蚀和清洗FTO玻璃片
[0054]将整片FTO切割为长为2.5cm、宽为2cm的玻璃片,然后用激光在FTO一面沿宽边平行方向刻蚀出一道宽100um的凹槽15,凹槽15与宽边边缘距离0.5cm,凹槽15处FTO薄膜去除干净;将FTO玻璃片依次用洗洁精超声清洗20min,纯水超声清洗20min,酒精超声清洗20min,异丙醇超声清洗20min,纯水超声清洗20min,然后放入烘箱烘干,烘箱温度60℃,烘干时间2h;再用紫外臭氧处理15min;
[0055]S2、制备空穴传输层
[0056]先采用磁控溅射设备沉积氧化镍膜,使用金属镍靶材,通入Ar和O2,在正面沉积氧化镍膜,Ar与O2的流量比为1.5:1,溅射功率为250W之间,压力为0.6Pa,沉积膜厚为10nm;然后对氧化镍膜进行退火处理,退火温度为200℃,退火时间为60min;
[0057]再采用蒸镀设备,SAM层材料选择MeO-2PACz,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为4nm;
[0058]S3、制备下界面钝化层
[0059]采用ALD设备沉积一层氧化铝膜,反应温度控制在100℃,依次交替通入纯水和TMA反应制备氧化铝薄膜,氧化铝膜厚度控制为5nm;
[0060]S4、制备钙钛矿层
[0061]首先,制备无机盐骨架层,采用蒸镀设备制备钙钛矿先驱体层,材料选择CsBr、CsI、PbI2、PbBr2,使用分步蒸镀方法,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,先蒸镀CsBr,蒸镀速率控制在0.35Å/s;蒸镀厚度为32nm;再蒸镀PbI2,蒸镀速率控制在4Å/s,蒸镀厚度为380nm;
[0062]其次,制备反应源,采用上载板为衬底,依次用纯水、酒精、纯水各清洗3分钟,烘干后,使用喷涂设备制备反应源,具体制备步骤为,先将上载板放置在喷涂平台上预热5分钟,预热温度为90℃;然后将掩膜版覆盖在上载板上,使上载板边缘与滚轴接触区域12无反应源,将FAI和FACl的混合乙醇溶液喷涂或喷墨打印在上载板上,FAI与FACl的质量比为4:1;然后移除掩膜版,将制备好反应源的玻璃放置在退火台上退火,退火温度120℃,退火时间5min,让乙醇充分挥发干净;
[0063]将制备好反应源的上载板放置在气相输运设备上载板上料台上,制备FAI与FACl的一面向下,然后将其传输至上载板进料腔,进料腔温度与CVD反应腔温度相同,预热4min,然后在常压下将其传输进CVD反应腔,控制上加热板5下降与上载板上面一面接触贴合好;
[0064]将制备好无机盐骨架层的衬底放置在下载板上,制备无机盐骨架层一面向上,然后将其放置在下载板上并传输至下载板进料腔,进料腔温度与反应腔温度相同,预热4min,然后在常压下将其传输进反应腔,可升降下加热板3上升与下载板接触贴合好;操作时待上载板进入反应腔后,再将下载板传输至反应腔;
[0065]然后,进行气相输运反应,进一步控制可升降下加热板3上升,确定上载板下表面与下载板衬底上表面的间距即气相输运间距,间距控制在800um后开始抽真空,然后开始计时进行气相输运反应,反应压力控制在60Pa,反应温度控制在175℃,反应时间控制在4min,使无机盐骨架层与FAI和FACl发生CVD反应形成钙钛矿膜,反应结束后下载板先传输出反应腔至下载板出料腔,下载板出料腔温度与反应腔温度相同;然后上载板传输出反应腔至上载板出料腔,上载板出料腔温度与反应腔温度相同;进一步地分别将下载板和上载板传输至各自下料台;
[0066]最后,钙钛矿退火处理,将制备好钙钛矿层的衬底进行退火处理,退火温度为160℃,退火时间为15min,使钙钛矿层再结晶提升钙钛矿膜质量;
[0067]S5、制备上界面钝化层
[0068]采用蒸镀设备制备钝化层,材料选择LiF,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s;钝化层厚度控制在2nm;
[0069]S6、制备电子传输层
[0070]采用蒸镀设备先制备C60薄膜,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.16Å/s,膜厚控制为40nm;然后制备BCP薄膜,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为4nm;
[0071]S7、制备银电极层
[0072]采用蒸镀设备,按照银电极图形将衬底放置在对应的掩膜版上并固定好,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在1Å/s,膜厚控制为200nm。
[0073]实施例3
[0074]S1、激光刻蚀和清洗FTO玻璃片
[0075]将整片FTO切割为长为2.5cm、宽为2cm的玻璃片,然后用激光在FTO一面沿宽边平行方向刻蚀出一道宽100um的凹槽15,凹槽15与宽边边缘距离0.5cm,凹槽15处FTO薄膜去除干净;将FTO玻璃片依次用洗洁精超声清洗20min,纯水超声清洗20min,酒精超声清洗20min,异丙醇超声清洗20min,纯水超声清洗20min,然后放入烘箱烘干,烘箱温度60℃,烘干时间2h;再用紫外臭氧处理15min;
[0076]S2、制备空穴传输层
[0077]先采用磁控溅射设备沉积氧化镍膜,使用金属镍靶材,通入Ar和O2,在正面沉积氧化镍膜,Ar与O2的流量比为1.5:1,溅射功率为250W之间,压力为0.6Pa,沉积膜厚为10nm;然后对氧化镍膜进行退火处理,退火温度为200℃,退火时间为60min;
[0078]再采用蒸镀设备,SAM层材料选择MeO-2PACz,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为4nm;
[0079]S3、制备下界面钝化层
[0080]采用ALD设备沉积一层氧化铝膜,反应温度控制在100℃,依次交替通入纯水和TMA反应制备氧化铝薄膜,氧化铝膜厚度控制为5nm;
[0081]S4、制备钙钛矿层
[0082]首先,制备无机盐骨架层,采用蒸镀设备制备钙钛矿先驱体层,材料选择CsBr、CsI、PbI2、PbBr2,使用分步蒸镀方法,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,先蒸镀CsBr,蒸镀速率控制在0.35Å/s;蒸镀厚度为32nm;再蒸镀PbI2,蒸镀速率控制在4Å/s,蒸镀厚度为380nm;
[0083]其次,制备反应源,采用上载板为衬底,依次用纯水、酒精、纯水各清洗3分钟,烘干后,使用喷涂设备制备反应源,具体制备步骤为,先将上载板放置在喷涂平台上预热5分钟,预热温度为90℃;然后将掩膜版覆盖在上载板上,使上载板边缘与滚轴接触区域12无反应源,将FAI和FACl的混合乙醇溶液喷涂或喷墨打印在上载板上,FAI与FACl的质量比为4:1;然后移除掩膜版,将制备好反应源的玻璃放置在退火台上退火,退火温度120℃,退火时间5min,让乙醇充分挥发干净;
[0084]将制备好反应源的上载板放置在气相输运设备上载板上料台上,制备FAI与FACl的一面向下,然后将其传输至上载板进料腔,进料腔温度与CVD反应腔温度相同,预热4min,然后在常压下将其传输进CVD反应腔,控制上加热板5下降与上载板上面一面接触贴合好;
[0085]将制备好无机盐骨架层的衬底放置在下载板上,制备无机盐骨架层一面向上,然后将其放置在下载板上并传输至下载板进料腔,进料腔温度与反应腔温度相同,预热4min,然后在常压下将其传输进反应腔,可升降下加热板3上升与下载板接触贴合好;操作时待上载板进入反应腔后,再将下载板传输至反应腔;
[0086]然后,进行气相输运反应,进一步控制可升降下加热板3上升,确定上载板下表面与下载板衬底上表面的间距即气相输运间距,间距控制在1000um后开始抽真空,然后开始计时进行气相输运反应,反应压力控制在60Pa,反应温度控制在175℃,反应时间控制在4min,使无机盐骨架层与FAI和FACl发生CVD反应形成钙钛矿膜,反应结束后下载板先传输出反应腔至下载板出料腔,下载板出料腔温度与反应腔温度相同;然后上载板传输出反应腔至上载板出料腔,上载板出料腔温度与反应腔温度相同;进一步地分别将下载板和上载板传输至各自下料台;
[0087]最后,钙钛矿退火处理,将制备好钙钛矿层的衬底进行退火处理,退火温度为160℃,退火时间为15min,使钙钛矿层再结晶提升钙钛矿膜质量;
[0088]S5、制备上界面钝化层
[0089]采用蒸镀设备制备钝化层,材料选择LiF,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s;钝化层厚度控制在2nm;
[0090]S6、制备电子传输层
[0091]采用蒸镀设备先制备C60薄膜,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.16Å/s,膜厚控制为40nm;然后制备BCP薄膜,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为4nm;
[0092]S7、制备银电极层
[0093]采用蒸镀设备,按照银电极图形将衬底放置在对应的掩膜版上并固定好,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在1Å/s,膜厚控制为200nm。
[0094]实施例4
[0095]S1、激光刻蚀和清洗FTO玻璃片
[0096]将整片FTO切割为长为2.5cm、宽为2cm的玻璃片,然后用激光在FTO一面沿宽边平行方向刻蚀出一道宽100um的凹槽15,凹槽15与宽边边缘距离0.5cm,凹槽15处FTO薄膜去除干净;将FTO玻璃片依次用洗洁精超声清洗20min,纯水超声清洗20min,酒精超声清洗20min,异丙醇超声清洗20min,纯水超声清洗20min,然后放入烘箱烘干,烘箱温度60℃,烘干时间2h;再用紫外臭氧处理15min;
[0097]S2、制备空穴传输层
[0098]先采用磁控溅射设备沉积氧化镍膜,使用金属镍靶材,通入Ar和O2,在正面沉积氧化镍膜,Ar与O2的流量比为1.5:1,溅射功率为250W之间,压力为0.6Pa,沉积膜厚为10nm;然后对氧化镍膜进行退火处理,退火温度为200℃,退火时间为60min;
[0099]再采用蒸镀设备,SAM层材料选择MeO-2PACz,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为4nm;
[0100]S3、制备下界面钝化层
[0101]采用ALD设备沉积一层氧化铝膜,反应温度控制在100℃,依次交替通入纯水和TMA反应制备氧化铝薄膜,氧化铝膜厚度控制为5nm;
[0102]S4、制备钙钛矿层
[0103]首先,制备无机盐骨架层,采用蒸镀设备制备钙钛矿先驱体层,材料选择CsBr、CsI、PbI2、PbBr2,使用分步蒸镀方法,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,先蒸镀CsBr,蒸镀速率控制在0.35Å/s;蒸镀厚度为32nm;再蒸镀PbI2,蒸镀速率控制在4Å/s,蒸镀厚度为380nm;
[0104]其次,制备反应源,采用上载板为衬底,依次用纯水、酒精、纯水各清洗3分钟,烘干后,使用喷涂设备制备反应源,具体制备步骤为,先将上载板放置在喷涂平台上预热5分钟,预热温度为90℃;然后将掩膜版覆盖在上载板上,使上载板边缘与滚轴接触区域12无反应源,将FAI和FACl的混合乙醇溶液喷涂或喷墨打印在上载板上,FAI与FACl的质量比为4:1;然后移除掩膜版,将制备好反应源的玻璃放置在退火台上退火,退火温度120℃,退火时间5min,让乙醇充分挥发干净;
[0105]将制备好反应源的上载板放置在气相输运设备上载板上料台上,制备FAI与FACl的一面向下,然后将其传输至上载板进料腔,进料腔温度与CVD反应腔温度相同,预热4min,然后在常压下将其传输进CVD反应腔,控制上加热板5下降与上载板上面一面接触贴合好;
[0106]将制备好无机盐骨架层的衬底放置在下载板上,制备无机盐骨架层一面向上,然后将其放置在下载板上并传输至下载板进料腔,进料腔温度与反应腔温度相同,预热4min,然后在常压下将其传输进反应腔,可升降下加热板3上升与下载板接触贴合好;操作时待上载板进入反应腔后,再将下载板传输至反应腔;
[0107]然后,进行气相输运反应,进一步控制可升降下加热板3上升,确定上载板下表面与下载板衬底上表面的间距即气相输运间距,间距控制在1200um后开始抽真空,然后开始计时进行气相输运反应,反应压力控制在60Pa,反应温度控制在175℃,反应时间控制在4min,使无机盐骨架层与FAI和FACl发生CVD反应形成钙钛矿膜,反应结束后下载板先传输出反应腔至下载板出料腔,下载板出料腔温度与反应腔温度相同;然后上载板传输出反应腔至上载板出料腔,上载板出料腔温度与反应腔温度相同;进一步地分别将下载板和上载板传输至各自下料台;
[0108]最后,钙钛矿退火处理,将制备好钙钛矿层的衬底进行退火处理,退火温度为160℃,退火时间为15min,使钙钛矿层再结晶提升钙钛矿膜质量;
[0109]S5、制备上界面钝化层
[0110]采用蒸镀设备制备钝化层,材料选择LiF,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s;钝化层厚度控制在2nm;
[0111]S6、制备电子传输层
[0112]采用蒸镀设备先制备C60薄膜,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.16Å/s,膜厚控制为40nm;然后制备BCP薄膜,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为4nm;
[0113]S7、制备银电极层
[0114]采用蒸镀设备,按照银电极图形将衬底放置在对应的掩膜版上并固定好,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在1Å/s,膜厚控制为200nm。
[0115]实施例5
[0116]S1、激光刻蚀和清洗FTO玻璃片
[0117]将整片FTO切割为长为2.5cm、宽为2cm的玻璃片,然后用激光在FTO一面沿宽边平行方向刻蚀出一道宽100um的凹槽15,凹槽15与宽边边缘距离0.5cm,凹槽15处FTO薄膜去除干净;将FTO玻璃片依次用洗洁精超声清洗20min,纯水超声清洗20min,酒精超声清洗20min,异丙醇超声清洗20min,纯水超声清洗20min,然后放入烘箱烘干,烘箱温度60℃,烘干时间2h;再用紫外臭氧处理15min;
[0118]S2、制备空穴传输层
[0119]先采用磁控溅射设备沉积氧化镍膜,使用金属镍靶材,通入Ar和O2,在正面沉积氧化镍膜,Ar与O2的流量比为1.5:1,溅射功率为250W之间,压力为0.6Pa,沉积膜厚为10nm;然后对氧化镍膜进行退火处理,退火温度为200℃,退火时间为60min;
[0120]再采用蒸镀设备,SAM层材料选择MeO-2PACz,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为4nm;
[0121]S3、制备下界面钝化层
[0122]采用ALD设备沉积一层氧化铝膜,反应温度控制在100℃,依次交替通入纯水和TMA反应制备氧化铝薄膜,氧化铝膜厚度控制为5nm;
[0123]S4、制备钙钛矿层
[0124]首先,制备无机盐骨架层,采用蒸镀设备制备钙钛矿先驱体层,材料选择CsBr、CsI、PbI2、PbBr2,使用分步蒸镀方法,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,先蒸镀CsBr,蒸镀速率控制在0.35Å/s;蒸镀厚度为32nm;再蒸镀PbI2,蒸镀速率控制在4Å/s,蒸镀厚度为380nm;
[0125]其次,制备反应源,采用上载板为衬底,依次用纯水、酒精、纯水各清洗3分钟,烘干后,使用喷涂设备制备反应源,具体制备步骤为,先将上载板放置在喷涂平台上预热5分钟,预热温度为90℃;然后将掩膜版覆盖在上载板上,使上载板边缘与滚轴接触区域12无反应源,将FAI和FACl的混合乙醇溶液喷涂或喷墨打印在上载板上,FAI与FACl的质量比为4:1;然后移除掩膜版,将制备好反应源的玻璃放置在退火台上退火,退火温度120℃,退火时间5min,让乙醇充分挥发干净;
[0126]将制备好反应源的上载板放置在气相输运设备上载板上料台上,制备FAI与FACl的一面向下,然后将其传输至上载板进料腔,进料腔温度与CVD反应腔温度相同,预热4min,然后在常压下将其传输进CVD反应腔,控制上加热板5下降与上载板上面一面接触贴合好;
[0127]将制备好无机盐骨架层的衬底放置在下载板上,制备无机盐骨架层一面向上,然后将其放置在下载板上并传输至下载板进料腔,进料腔温度与反应腔温度相同,预热4min,然后在常压下将其传输进反应腔,可升降下加热板3上升与下载板接触贴合好;操作时待上载板进入反应腔后,再将下载板传输至反应腔;
[0128]然后,进行气相输运反应,进一步控制可升降下加热板3上升,确定上载板下表面与下载板衬底上表面的间距即气相输运间距,间距控制在1400um后开始抽真空,然后开始计时进行气相输运反应,反应压力控制在60Pa,反应温度控制在175℃,反应时间控制在4min,使无机盐骨架层与FAI和FACl发生CVD反应形成钙钛矿膜,反应结束后下载板先传输出反应腔至下载板出料腔,下载板出料腔温度与反应腔温度相同;然后上载板传输出反应腔至上载板出料腔,上载板出料腔温度与反应腔温度相同;进一步地分别将下载板和上载板传输至各自下料台;
[0129]最后,钙钛矿退火处理,将制备好钙钛矿层的衬底进行退火处理,退火温度为160℃,退火时间为15min,使钙钛矿层再结晶提升钙钛矿膜质量;
[0130]S5、制备上界面钝化层
[0131]采用蒸镀设备制备钝化层,材料选择LiF,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s;钝化层厚度控制在2nm;
[0132]S6、制备电子传输层
[0133]采用蒸镀设备先制备C60薄膜,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.16Å/s,膜厚控制为40nm;然后制备BCP薄膜,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为4nm;
[0134]S7、制备银电极层
[0135]采用蒸镀设备,按照银电极图形将衬底放置在对应的掩膜版上并固定好,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在1Å/s,膜厚控制为200nm。
[0136]实施例6
[0137]S1、激光刻蚀和清洗FTO玻璃片
[0138]将整片FTO切割为长为2.5cm、宽为2cm的玻璃片,然后用激光在FTO一面沿宽边平行方向刻蚀出一道宽100um的凹槽15,凹槽15与宽边边缘距离0.5cm,凹槽15处FTO薄膜去除干净;将FTO玻璃片依次用洗洁精超声清洗20min,纯水超声清洗20min,酒精超声清洗20min,异丙醇超声清洗20min,纯水超声清洗20min,然后放入烘箱烘干,烘箱温度60℃,烘干时间2h;再用紫外臭氧处理15min;
[0139]S2、制备空穴传输层
[0140]先采用磁控溅射设备沉积氧化镍膜,使用金属镍靶材,通入Ar和O2,在正面沉积氧化镍膜,Ar与O2的流量比为1.5:1,溅射功率为250W之间,压力为0.6Pa,沉积膜厚为10nm;然后对氧化镍膜进行退火处理,退火温度为200℃,退火时间为60min;
[0141]再采用蒸镀设备,SAM层材料选择MeO-2PACz,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为4nm;
[0142]S3、制备下界面钝化层
[0143]采用ALD设备沉积一层氧化铝膜,反应温度控制在100℃,依次交替通入纯水和TMA反应制备氧化铝薄膜,氧化铝膜厚度控制为5nm;
[0144]S4、制备钙钛矿层
[0145]首先,制备无机盐骨架层,采用蒸镀设备制备钙钛矿先驱体层,材料选择CsBr、CsI、PbI2、PbBr2,使用分步蒸镀方法,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,先蒸镀CsBr,蒸镀速率控制在0.35Å/s;蒸镀厚度为32nm;再蒸镀PbI2,蒸镀速率控制在4Å/s,蒸镀厚度为380nm;
[0146]其次,制备反应源,采用上载板为衬底,依次用纯水、酒精、纯水各清洗3分钟,烘干后,使用喷涂设备制备反应源,具体制备步骤为,先将上载板放置在喷涂平台上预热5分钟,预热温度为90℃;然后将掩膜版覆盖在上载板上,使上载板边缘与滚轴接触区域12无反应源,将FAI和FACl的混合乙醇溶液喷涂或喷墨打印在上载板上,FAI与FACl的质量比为4:1;然后移除掩膜版,将制备好反应源的玻璃放置在退火台上退火,退火温度120℃,退火时间5min,让乙醇充分挥发干净;
[0147]将制备好反应源的上载板放置在气相输运设备上载板上料台上,制备FAI与FACl的一面向下,然后将其传输至上载板进料腔,进料腔温度与CVD反应腔温度相同,预热4min,然后在常压下将其传输进CVD反应腔,控制上加热板5下降与上载板上面一面接触贴合好;
[0148]将制备好无机盐骨架层的衬底放置在下载板上,制备无机盐骨架层一面向上,然后将其放置在下载板上并传输至下载板进料腔,进料腔温度与反应腔温度相同,预热4min,然后在常压下将其传输进反应腔,可升降下加热板3上升与下载板接触贴合好;操作时待上载板进入反应腔后,再将下载板传输至反应腔;
[0149]然后,进行气相输运反应,进一步控制可升降下加热板3上升,确定上载板下表面与下载板衬底上表面的间距即气相输运间距,间距控制在1200um后开始抽真空,然后开始计时进行气相输运反应,反应压力控制在56Pa,反应温度控制在175℃,反应时间控制在4min,使无机盐骨架层与FAI和FACl发生CVD反应形成钙钛矿膜,反应结束后下载板先传输出反应腔至下载板出料腔,下载板出料腔温度与反应腔温度相同;然后上载板传输出反应腔至上载板出料腔,上载板出料腔温度与反应腔温度相同;进一步地分别将下载板和上载板传输至各自下料台;
[0150]最后,钙钛矿退火处理,将制备好钙钛矿层的衬底进行退火处理,退火温度为160℃,退火时间为15min,使钙钛矿层再结晶提升钙钛矿膜质量;
[0151]S5、制备上界面钝化层
[0152]采用蒸镀设备制备钝化层,材料选择LiF,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s;钝化层厚度控制在2nm;
[0153]S6、制备电子传输层
[0154]采用蒸镀设备先制备C60薄膜,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.16Å/s,膜厚控制为40nm;然后制备BCP薄膜,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为4nm;
[0155]S7、制备银电极层
[0156]采用蒸镀设备,按照银电极图形将衬底放置在对应的掩膜版上并固定好,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在1Å/s,膜厚控制为200nm。
[0157]实施例7
[0158]S1、激光刻蚀和清洗FTO玻璃片
[0159]将整片FTO切割为长为2.5cm、宽为2cm的玻璃片,然后用激光在FTO一面沿宽边平行方向刻蚀出一道宽100um的凹槽15,凹槽15与宽边边缘距离0.5cm,凹槽15处FTO薄膜去除干净;将FTO玻璃片依次用洗洁精超声清洗20min,纯水超声清洗20min,酒精超声清洗20min,异丙醇超声清洗20min,纯水超声清洗20min,然后放入烘箱烘干,烘箱温度60℃,烘干时间2h;再用紫外臭氧处理15min;
[0160]S2、制备空穴传输层
[0161]先采用磁控溅射设备沉积氧化镍膜,使用金属镍靶材,通入Ar和O2,在正面沉积氧化镍膜,Ar与O2的流量比为1.5:1,溅射功率为250W之间,压力为0.6Pa,沉积膜厚为10nm;然后对氧化镍膜进行退火处理,退火温度为200℃,退火时间为60min;
[0162]再采用蒸镀设备,SAM层材料选择MeO-2PACz,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为4nm;
[0163]S3、制备下界面钝化层
[0164]采用ALD设备沉积一层氧化铝膜,反应温度控制在100℃,依次交替通入纯水和TMA反应制备氧化铝薄膜,氧化铝膜厚度控制为5nm;
[0165]S4、制备钙钛矿层
[0166]首先,制备无机盐骨架层,采用蒸镀设备制备钙钛矿先驱体层,材料选择CsBr、CsI、PbI2、PbBr2,使用分步蒸镀方法,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,先蒸镀CsBr,蒸镀速率控制在0.35Å/s;蒸镀厚度为32nm;再蒸镀PbI2,蒸镀速率控制在4Å/s,蒸镀厚度为380nm;
[0167]其次,制备反应源,采用上载板为衬底,依次用纯水、酒精、纯水各清洗3分钟,烘干后,使用喷涂设备制备反应源,具体制备步骤为,先将上载板放置在喷涂平台上预热5分钟,预热温度为90℃;然后将掩膜版覆盖在上载板上,使上载板边缘与滚轴接触区域12无反应源,将FAI和FACl的混合乙醇溶液喷涂或喷墨打印在上载板上,FAI与FACl的质量比为4:1;然后移除掩膜版,将制备好反应源的玻璃放置在退火台上退火,退火温度120℃,退火时间5min,让乙醇充分挥发干净;
[0168]将制备好反应源的上载板放置在气相输运设备上载板上料台上,制备FAI与FACl的一面向下,然后将其传输至上载板进料腔,进料腔温度与CVD反应腔温度相同,预热4min,然后在常压下将其传输进CVD反应腔,控制上加热板5下降与上载板上面一面接触贴合好;
[0169]将制备好无机盐骨架层的衬底放置在下载板上,制备无机盐骨架层一面向上,然后将其放置在下载板上并传输至下载板进料腔,进料腔温度与反应腔温度相同,预热4min,然后在常压下将其传输进反应腔,可升降下加热板3上升与下载板接触贴合好;操作时待上载板进入反应腔后,再将下载板传输至反应腔;
[0170]然后,进行气相输运反应,进一步控制可升降下加热板3上升,确定上载板下表面与下载板衬底上表面的间距即气相输运间距,间距控制在1200um后开始抽真空,然后开始计时进行气相输运反应,反应压力控制在58Pa,反应温度控制在175℃,反应时间控制在4min,使无机盐骨架层与FAI和FACl发生CVD反应形成钙钛矿膜,反应结束后下载板先传输出反应腔至下载板出料腔,下载板出料腔温度与反应腔温度相同;然后上载板传输出反应腔至上载板出料腔,上载板出料腔温度与反应腔温度相同;进一步地分别将下载板和上载板传输至各自下料台;
[0171]最后,钙钛矿退火处理,将制备好钙钛矿层的衬底进行退火处理,退火温度为160℃,退火时间为15min,使钙钛矿层再结晶提升钙钛矿膜质量;
[0172]S5、制备上界面钝化层
[0173]采用蒸镀设备制备钝化层,材料选择LiF,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s;钝化层厚度控制在2nm;
[0174]S6、制备电子传输层
[0175]采用蒸镀设备先制备C60薄膜,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.16Å/s,膜厚控制为40nm;然后制备BCP薄膜,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为4nm;
[0176]S7、制备银电极层
[0177]采用蒸镀设备,按照银电极图形将衬底放置在对应的掩膜版上并固定好,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在1Å/s,膜厚控制为200nm。
[0178]实施例8
[0179]S1、激光刻蚀和清洗FTO玻璃片
[0180]将整片FTO切割为长为2.5cm、宽为2cm的玻璃片,然后用激光在FTO一面沿宽边平行方向刻蚀出一道宽100um的凹槽15,凹槽15与宽边边缘距离0.5cm,凹槽15处FTO薄膜去除干净;将FTO玻璃片依次用洗洁精超声清洗20min,纯水超声清洗20min,酒精超声清洗20min,异丙醇超声清洗20min,纯水超声清洗20min,然后放入烘箱烘干,烘箱温度60℃,烘干时间2h;再用紫外臭氧处理15min;
[0181]S2、制备空穴传输层
[0182]先采用磁控溅射设备沉积氧化镍膜,使用金属镍靶材,通入Ar和O2,在正面沉积氧化镍膜,Ar与O2的流量比为1.5:1,溅射功率为250W之间,压力为0.6Pa,沉积膜厚为10nm;然后对氧化镍膜进行退火处理,退火温度为200℃,退火时间为60min;
[0183]再采用蒸镀设备,SAM层材料选择MeO-2PACz,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为4nm;
[0184]S3、制备下界面钝化层
[0185]采用ALD设备沉积一层氧化铝膜,反应温度控制在100℃,依次交替通入纯水和TMA反应制备氧化铝薄膜,氧化铝膜厚度控制为5nm;
[0186]S4、制备钙钛矿层
[0187]首先,制备无机盐骨架层,采用蒸镀设备制备钙钛矿先驱体层,材料选择CsBr、CsI、PbI2、PbBr2,使用分步蒸镀方法,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,先蒸镀CsBr,蒸镀速率控制在0.35Å/s;蒸镀厚度为32nm;再蒸镀PbI2,蒸镀速率控制在4Å/s,蒸镀厚度为380nm;
[0188]其次,制备反应源,采用上载板为衬底,依次用纯水、酒精、纯水各清洗3分钟,烘干后,使用喷涂设备制备反应源,具体制备步骤为,先将上载板放置在喷涂平台上预热5分钟,预热温度为90℃;然后将掩膜版覆盖在上载板上,使上载板边缘与滚轴接触区域12无反应源,将FAI和FACl的混合乙醇溶液喷涂或喷墨打印在上载板上,FAI与FACl的质量比为4:1;然后移除掩膜版,将制备好反应源的玻璃放置在退火台上退火,退火温度120℃,退火时间5min,让乙醇充分挥发干净;
[0189]将制备好反应源的上载板放置在气相输运设备上载板上料台上,制备FAI与FACl的一面向下,然后将其传输至上载板进料腔,进料腔温度与CVD反应腔温度相同,预热4min,然后在常压下将其传输进CVD反应腔,控制上加热板5下降与上载板上面一面接触贴合好;
[0190]将制备好无机盐骨架层的衬底放置在下载板上,制备无机盐骨架层一面向上,然后将其放置在下载板上并传输至下载板进料腔,进料腔温度与反应腔温度相同,预热4min,然后在常压下将其传输进反应腔,可升降下加热板3上升与下载板接触贴合好;操作时待上载板进入反应腔后,再将下载板传输至反应腔;
[0191]然后,进行气相输运反应,进一步控制可升降下加热板3上升,确定上载板下表面与下载板衬底上表面的间距即气相输运间距,间距控制在1200um后开始抽真空,然后开始计时进行气相输运反应,反应压力控制在60Pa,反应温度控制在175℃,反应时间控制在4min,使无机盐骨架层与FAI和FACl发生CVD反应形成钙钛矿膜,反应结束后下载板先传输出反应腔至下载板出料腔,下载板出料腔温度与反应腔温度相同;然后上载板传输出反应腔至上载板出料腔,上载板出料腔温度与反应腔温度相同;进一步地分别将下载板和上载板传输至各自下料台;
[0192]最后,钙钛矿退火处理,将制备好钙钛矿层的衬底进行退火处理,退火温度为160℃,退火时间为15min,使钙钛矿层再结晶提升钙钛矿膜质量;
[0193]S5、制备上界面钝化层
[0194]采用蒸镀设备制备钝化层,材料选择LiF,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s;钝化层厚度控制在2nm;
[0195]S6、制备电子传输层
[0196]采用蒸镀设备先制备C60薄膜,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.16Å/s,膜厚控制为40nm;然后制备BCP薄膜,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为4nm;
[0197]S7、制备银电极层
[0198]采用蒸镀设备,按照银电极图形将衬底放置在对应的掩膜版上并固定好,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在1Å/s,膜厚控制为200nm。
[0199]实施例9
[0200]S1、激光刻蚀和清洗FTO玻璃片
[0201]将整片FTO切割为长为2.5cm、宽为2cm的玻璃片,然后用激光在FTO一面沿宽边平行方向刻蚀出一道宽100um的凹槽15,凹槽15与宽边边缘距离0.5cm,凹槽15处FTO薄膜去除干净;将FTO玻璃片依次用洗洁精超声清洗20min,纯水超声清洗20min,酒精超声清洗20min,异丙醇超声清洗20min,纯水超声清洗20min,然后放入烘箱烘干,烘箱温度60℃,烘干时间2h;再用紫外臭氧处理15min;
[0202]S2、制备空穴传输层
[0203]先采用磁控溅射设备沉积氧化镍膜,使用金属镍靶材,通入Ar和O2,在正面沉积氧化镍膜,Ar与O2的流量比为1.5:1,溅射功率为250W之间,压力为0.6Pa,沉积膜厚为10nm;然后对氧化镍膜进行退火处理,退火温度为200℃,退火时间为60min;
[0204]再采用蒸镀设备,SAM层材料选择MeO-2PACz,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为4nm;
[0205]S3、制备下界面钝化层
[0206]采用ALD设备沉积一层氧化铝膜,反应温度控制在100℃,依次交替通入纯水和TMA反应制备氧化铝薄膜,氧化铝膜厚度控制为5nm;
[0207]S4、制备钙钛矿层
[0208]首先,制备无机盐骨架层,采用蒸镀设备制备钙钛矿先驱体层,材料选择CsBr、CsI、PbI2、PbBr2,使用分步蒸镀方法,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,先蒸镀CsBr,蒸镀速率控制在0.35Å/s;蒸镀厚度为32nm;再蒸镀PbI2,蒸镀速率控制在4Å/s,蒸镀厚度为380nm;
[0209]其次,制备反应源,采用上载板为衬底,依次用纯水、酒精、纯水各清洗3分钟,烘干后,使用喷涂设备制备反应源,具体制备步骤为,先将上载板放置在喷涂平台上预热5分钟,预热温度为90℃;然后将掩膜版覆盖在上载板上,使上载板边缘与滚轴接触区域12无反应源,将FAI和FACl的混合乙醇溶液喷涂或喷墨打印在上载板上,FAI与FACl的质量比为4:1;然后移除掩膜版,将制备好反应源的玻璃放置在退火台上退火,退火温度120℃,退火时间5min,让乙醇充分挥发干净;
[0210]将制备好反应源的上载板放置在气相输运设备上载板上料台上,制备FAI与FACl的一面向下,然后将其传输至上载板进料腔,进料腔温度与CVD反应腔温度相同,预热4min,然后在常压下将其传输进CVD反应腔,控制上加热板5下降与上载板上面一面接触贴合好;
[0211]将制备好无机盐骨架层的衬底放置在下载板上,制备无机盐骨架层一面向上,然后将其放置在下载板上并传输至下载板进料腔,进料腔温度与反应腔温度相同,预热4min,然后在常压下将其传输进反应腔,可升降下加热板3上升与下载板接触贴合好;操作时待上载板进入反应腔后,再将下载板传输至反应腔;
[0212]然后,进行气相输运反应,进一步控制可升降下加热板3上升,确定上载板下表面与下载板衬底上表面的间距即气相输运间距,间距控制在1200um后开始抽真空,然后开始计时进行气相输运反应,反应压力控制在62Pa,反应温度控制在175℃,反应时间控制在4min,使无机盐骨架层与FAI和FACl发生CVD反应形成钙钛矿膜,反应结束后下载板先传输出反应腔至下载板出料腔,下载板出料腔温度与反应腔温度相同;然后上载板传输出反应腔至上载板出料腔,上载板出料腔温度与反应腔温度相同;进一步地分别将下载板和上载板传输至各自下料台;
[0213]最后,钙钛矿退火处理,将制备好钙钛矿层的衬底进行退火处理,退火温度为160℃,退火时间为15min,使钙钛矿层再结晶提升钙钛矿膜质量;
[0214]S5、制备上界面钝化层
[0215]采用蒸镀设备制备钝化层,材料选择LiF,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s;钝化层厚度控制在2nm;
[0216]S6、制备电子传输层
[0217]采用蒸镀设备先制备C60薄膜,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.16Å/s,膜厚控制为40nm;然后制备BCP薄膜,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为4nm;
[0218]S7、制备银电极层
[0219]采用蒸镀设备,按照银电极图形将衬底放置在对应的掩膜版上并固定好,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在1Å/s,膜厚控制为200nm。
[0220]实施例10
[0221]S1、激光刻蚀和清洗FTO玻璃片
[0222]将整片FTO切割为长为2.5cm、宽为2cm的玻璃片,然后用激光在FTO一面沿宽边平行方向刻蚀出一道宽100um的凹槽15,凹槽15与宽边边缘距离0.5cm,凹槽15处FTO薄膜去除干净;将FTO玻璃片依次用洗洁精超声清洗20min,纯水超声清洗20min,酒精超声清洗20min,异丙醇超声清洗20min,纯水超声清洗20min,然后放入烘箱烘干,烘箱温度60℃,烘干时间2h;再用紫外臭氧处理15min;
[0223]S2、制备空穴传输层
[0224]先采用磁控溅射设备沉积氧化镍膜,使用金属镍靶材,通入Ar和O2,在正面沉积氧化镍膜,Ar与O2的流量比为1.5:1,溅射功率为250W之间,压力为0.6Pa,沉积膜厚为10nm;然后对氧化镍膜进行退火处理,退火温度为200℃,退火时间为60min;
[0225]再采用蒸镀设备,SAM层材料选择MeO-2PACz,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为4nm;
[0226]S3、制备下界面钝化层
[0227]采用ALD设备沉积一层氧化铝膜,反应温度控制在100℃,依次交替通入纯水和TMA反应制备氧化铝薄膜,氧化铝膜厚度控制为5nm;
[0228]S4、制备钙钛矿层
[0229]首先,制备无机盐骨架层,采用蒸镀设备制备钙钛矿先驱体层,材料选择CsBr、CsI、PbI2、PbBr2,使用分步蒸镀方法,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,先蒸镀CsBr,蒸镀速率控制在0.35Å/s;蒸镀厚度为32nm;再蒸镀PbI2,蒸镀速率控制在4Å/s,蒸镀厚度为380nm;
[0230]其次,制备反应源,采用上载板为衬底,依次用纯水、酒精、纯水各清洗3分钟,烘干后,使用喷涂设备制备反应源,具体制备步骤为,先将上载板放置在喷涂平台上预热5分钟,预热温度为90℃;然后将掩膜版覆盖在上载板上,使上载板边缘与滚轴接触区域12无反应源,将FAI和FACl的混合乙醇溶液喷涂或喷墨打印在上载板上,FAI与FACl的质量比为4:1;然后移除掩膜版,将制备好反应源的玻璃放置在退火台上退火,退火温度120℃,退火时间5min,让乙醇充分挥发干净;
[0231]将制备好反应源的上载板放置在气相输运设备上载板上料台上,制备FAI与FACl的一面向下,然后将其传输至上载板进料腔,进料腔温度与CVD反应腔温度相同,预热4min,然后在常压下将其传输进CVD反应腔,控制上加热板5下降与上载板上面一面接触贴合好;
[0232]将制备好无机盐骨架层的衬底放置在下载板上,制备无机盐骨架层一面向上,然后将其放置在下载板上并传输至下载板进料腔,进料腔温度与反应腔温度相同,预热4min,然后在常压下将其传输进反应腔,可升降下加热板3上升与下载板接触贴合好;操作时待上载板进入反应腔后,再将下载板传输至反应腔;
[0233]然后,进行气相输运反应,进一步控制可升降下加热板3上升,确定上载板下表面与下载板衬底上表面的间距即气相输运间距,间距控制在1200um后开始抽真空,然后开始计时进行气相输运反应,反应压力控制在64Pa,反应温度控制在175℃,反应时间控制在4min,使无机盐骨架层与FAI和FACl发生CVD反应形成钙钛矿膜,反应结束后下载板先传输出反应腔至下载板出料腔,下载板出料腔温度与反应腔温度相同;然后上载板传输出反应腔至上载板出料腔,上载板出料腔温度与反应腔温度相同;进一步地分别将下载板和上载板传输至各自下料台;
[0234]最后,钙钛矿退火处理,将制备好钙钛矿层的衬底进行退火处理,退火温度为160℃,退火时间为15min,使钙钛矿层再结晶提升钙钛矿膜质量;
[0235]S5、制备上界面钝化层
[0236]采用蒸镀设备制备钝化层,材料选择LiF,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s;钝化层厚度控制在2nm;
[0237]S6、制备电子传输层
[0238]采用蒸镀设备先制备C60薄膜,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.16Å/s,膜厚控制为40nm;然后制备BCP薄膜,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为4nm;
[0239]S7、制备银电极层
[0240]采用蒸镀设备,按照银电极图形将衬底放置在对应的掩膜版上并固定好,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在1Å/s,膜厚控制为200nm。
[0241]实施例11
[0242]S1、激光刻蚀和清洗FTO玻璃片
[0243]将整片FTO切割为长为2.5cm、宽为2cm的玻璃片,然后用激光在FTO一面沿宽边平行方向刻蚀出一道宽100um的凹槽15,凹槽15与宽边边缘距离0.5cm,凹槽15处FTO薄膜去除干净;将FTO玻璃片依次用洗洁精超声清洗20min,纯水超声清洗20min,酒精超声清洗20min,异丙醇超声清洗20min,纯水超声清洗20min,然后放入烘箱烘干,烘箱温度60℃,烘干时间2h;再用紫外臭氧处理15min;
[0244]S2、制备空穴传输层
[0245]先采用磁控溅射设备沉积氧化镍膜,使用金属镍靶材,通入Ar和O2,在正面沉积氧化镍膜,Ar与O2的流量比为1.5:1,溅射功率为250W之间,压力为0.6Pa,沉积膜厚为10nm;然后对氧化镍膜进行退火处理,退火温度为200℃,退火时间为60min;
[0246]再采用蒸镀设备,SAM层材料选择MeO-2PACz,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为4nm;
[0247]S3、制备下界面钝化层
[0248]采用ALD设备沉积一层氧化铝膜,反应温度控制在100℃,依次交替通入纯水和TMA反应制备氧化铝薄膜,氧化铝膜厚度控制为5nm;
[0249]S4、制备钙钛矿层
[0250]首先,制备无机盐骨架层,采用蒸镀设备制备钙钛矿先驱体层,材料选择CsBr、CsI、PbI2、PbBr2,使用分步蒸镀方法,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,先蒸镀CsBr,蒸镀速率控制在0.35Å/s;蒸镀厚度为32nm;再蒸镀PbI2,蒸镀速率控制在4Å/s,蒸镀厚度为380nm;
[0251]其次,制备反应源,采用上载板为衬底,依次用纯水、酒精、纯水各清洗3分钟,烘干后,使用喷涂设备制备反应源,具体制备步骤为,先将上载板放置在喷涂平台上预热5分钟,预热温度为90℃;然后将掩膜版覆盖在上载板上,使上载板边缘与滚轴接触区域12无反应源,将FAI和FACl的混合乙醇溶液喷涂或喷墨打印在上载板上,FAI与FACl的质量比为4:1;然后移除掩膜版,将制备好反应源的玻璃放置在退火台上退火,退火温度120℃,退火时间5min,让乙醇充分挥发干净;
[0252]将制备好反应源的上载板放置在气相输运设备上载板上料台上,制备FAI与FACl的一面向下,然后将其传输至上载板进料腔,进料腔温度与CVD反应腔温度相同,预热4min,然后在常压下将其传输进CVD反应腔,控制上加热板5下降与上载板上面一面接触贴合好;
[0253]将制备好无机盐骨架层的衬底放置在下载板上,制备无机盐骨架层一面向上,然后将其放置在下载板上并传输至下载板进料腔,进料腔温度与反应腔温度相同,预热4min,然后在常压下将其传输进反应腔,可升降下加热板3上升与下载板接触贴合好;操作时待上载板进入反应腔后,再将下载板传输至反应腔;
[0254]然后,进行气相输运反应,进一步控制可升降下加热板3上升,确定上载板下表面与下载板衬底上表面的间距即气相输运间距,间距控制在1200um后开始抽真空,然后开始计时进行气相输运反应,反应压力控制在62Pa,反应温度控制在175℃,反应时间控制在3.5min,使无机盐骨架层与FAI和FACl发生CVD反应形成钙钛矿膜,反应结束后下载板先传输出反应腔至下载板出料腔,下载板出料腔温度与反应腔温度相同;然后上载板传输出反应腔至上载板出料腔,上载板出料腔温度与反应腔温度相同;进一步地分别将下载板和上载板传输至各自下料台;
[0255]最后,钙钛矿退火处理,将制备好钙钛矿层的衬底进行退火处理,退火温度为160℃,退火时间为15min,使钙钛矿层再结晶提升钙钛矿膜质量;
[0256]S5、制备上界面钝化层
[0257]采用蒸镀设备制备钝化层,材料选择LiF,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s;钝化层厚度控制在2nm;
[0258]S6、制备电子传输层
[0259]采用蒸镀设备先制备C60薄膜,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.16Å/s,膜厚控制为40nm;然后制备BCP薄膜,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为4nm;
[0260]S7、制备银电极层
[0261]采用蒸镀设备,按照银电极图形将衬底放置在对应的掩膜版上并固定好,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在1Å/s,膜厚控制为200nm。
[0262]实施例12
[0263]S1、激光刻蚀和清洗FTO玻璃片
[0264]将整片FTO切割为长为2.5cm、宽为2cm的玻璃片,然后用激光在FTO一面沿宽边平行方向刻蚀出一道宽100um的凹槽15,凹槽15与宽边边缘距离0.5cm,凹槽15处FTO薄膜去除干净;将FTO玻璃片依次用洗洁精超声清洗20min,纯水超声清洗20min,酒精超声清洗20min,异丙醇超声清洗20min,纯水超声清洗20min,然后放入烘箱烘干,烘箱温度60℃,烘干时间2h;再用紫外臭氧处理15min;
[0265]S2、制备空穴传输层
[0266]先采用磁控溅射设备沉积氧化镍膜,使用金属镍靶材,通入Ar和O2,在正面沉积氧化镍膜,Ar与O2的流量比为1.5:1,溅射功率为250W之间,压力为0.6Pa,沉积膜厚为10nm;然后对氧化镍膜进行退火处理,退火温度为200℃,退火时间为60min;
[0267]再采用蒸镀设备,SAM层材料选择MeO-2PACz,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为4nm;
[0268]S3、制备下界面钝化层
[0269]采用ALD设备沉积一层氧化铝膜,反应温度控制在100℃,依次交替通入纯水和TMA反应制备氧化铝薄膜,氧化铝膜厚度控制为5nm;
[0270]S4、制备钙钛矿层
[0271]首先,制备无机盐骨架层,采用蒸镀设备制备钙钛矿先驱体层,材料选择CsBr、CsI、PbI2、PbBr2,使用分步蒸镀方法,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,先蒸镀CsBr,蒸镀速率控制在0.35Å/s;蒸镀厚度为32nm;再蒸镀PbI2,蒸镀速率控制在4Å/s,蒸镀厚度为380nm;
[0272]其次,制备反应源,采用上载板为衬底,依次用纯水、酒精、纯水各清洗3分钟,烘干后,使用喷涂设备制备反应源,具体制备步骤为,先将上载板放置在喷涂平台上预热5分钟,预热温度为90℃;然后将掩膜版覆盖在上载板上,使上载板边缘与滚轴接触区域12无反应源,将FAI和FACl的混合乙醇溶液喷涂或喷墨打印在上载板上,FAI与FACl的质量比为4:1;然后移除掩膜版,将制备好反应源的玻璃放置在退火台上退火,退火温度120℃,退火时间5min,让乙醇充分挥发干净;
[0273]将制备好反应源的上载板放置在气相输运设备上载板上料台上,制备FAI与FACl的一面向下,然后将其传输至上载板进料腔,进料腔温度与CVD反应腔温度相同,预热4min,然后在常压下将其传输进CVD反应腔,控制上加热板5下降与上载板上面一面接触贴合好;
[0274]将制备好无机盐骨架层的衬底放置在下载板上,制备无机盐骨架层一面向上,然后将其放置在下载板上并传输至下载板进料腔,进料腔温度与反应腔温度相同,预热4min,然后在常压下将其传输进反应腔,可升降下加热板3上升与下载板接触贴合好;操作时待上载板进入反应腔后,再将下载板传输至反应腔;
[0275]然后,进行气相输运反应,进一步控制可升降下加热板3上升,确定上载板下表面与下载板衬底上表面的间距即气相输运间距,间距控制在1200um后开始抽真空,然后开始计时进行气相输运反应,反应压力控制在62Pa,反应温度控制在175℃,反应时间控制在4.5min,使无机盐骨架层与FAI和FACl发生CVD反应形成钙钛矿膜,反应结束后下载板先传输出反应腔至下载板出料腔,下载板出料腔温度与反应腔温度相同;然后上载板传输出反应腔至上载板出料腔,上载板出料腔温度与反应腔温度相同;进一步地分别将下载板和上载板传输至各自下料台;
[0276]最后,钙钛矿退火处理,将制备好钙钛矿层的衬底进行退火处理,退火温度为160℃,退火时间为15min,使钙钛矿层再结晶提升钙钛矿膜质量;
[0277]S5、制备上界面钝化层
[0278]采用蒸镀设备制备钝化层,材料选择LiF,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s;钝化层厚度控制在2nm;
[0279]S6、制备电子传输层
[0280]采用蒸镀设备先制备C60薄膜,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.16Å/s,膜厚控制为40nm;然后制备BCP薄膜,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为4nm;
[0281]S7、制备银电极层
[0282]采用蒸镀设备,按照银电极图形将衬底放置在对应的掩膜版上并固定好,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在1Å/s,膜厚控制为200nm。
[0283]实施例13
[0284]S1、激光刻蚀和清洗FTO玻璃片
[0285]将整片FTO切割为长为2.5cm、宽为2cm的玻璃片,然后用激光在FTO一面沿宽边平行方向刻蚀出一道宽100um的凹槽15,凹槽15与宽边边缘距离0.5cm,凹槽15处FTO薄膜去除干净;将FTO玻璃片依次用洗洁精超声清洗20min,纯水超声清洗20min,酒精超声清洗20min,异丙醇超声清洗20min,纯水超声清洗20min,然后放入烘箱烘干,烘箱温度60℃,烘干时间2h;再用紫外臭氧处理15min;
[0286]S2、制备空穴传输层
[0287]先采用磁控溅射设备沉积氧化镍膜,使用金属镍靶材,通入Ar和O2,在正面沉积氧化镍膜,Ar与O2的流量比为1.5:1,溅射功率为250W之间,压力为0.6Pa,沉积膜厚为10nm;然后对氧化镍膜进行退火处理,退火温度为200℃,退火时间为60min;
[0288]再采用蒸镀设备,SAM层材料选择MeO-2PACz,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为4nm;
[0289]S3、制备下界面钝化层
[0290]采用ALD设备沉积一层氧化铝膜,反应温度控制在100℃,依次交替通入纯水和TMA反应制备氧化铝薄膜,氧化铝膜厚度控制为5nm;
[0291]S4、制备钙钛矿层
[0292]首先,制备无机盐骨架层,采用蒸镀设备制备钙钛矿先驱体层,材料选择CsBr、CsI、PbI2、PbBr2,使用分步蒸镀方法,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,先蒸镀CsBr,蒸镀速率控制在0.35Å/s;蒸镀厚度为32nm;再蒸镀PbI2,蒸镀速率控制在4Å/s,蒸镀厚度为380nm;
[0293]其次,制备反应源,采用上载板为衬底,依次用纯水、酒精、纯水各清洗3分钟,烘干后,使用喷涂设备制备反应源,具体制备步骤为,先将上载板放置在喷涂平台上预热5分钟,预热温度为90℃;然后将掩膜版覆盖在上载板上,使上载板边缘与滚轴接触区域12无反应源,将FAI和FACl的混合乙醇溶液喷涂或喷墨打印在上载板上,FAI与FACl的质量比为4:1;然后移除掩膜版,将制备好反应源的玻璃放置在退火台上退火,退火温度120℃,退火时间5min,让乙醇充分挥发干净;
[0294]将制备好反应源的上载板放置在气相输运设备上载板上料台上,制备FAI与FACl的一面向下,然后将其传输至上载板进料腔,进料腔温度与CVD反应腔温度相同,预热4min,然后在常压下将其传输进CVD反应腔,控制上加热板5下降与上载板上面一面接触贴合好;
[0295]将制备好无机盐骨架层的衬底放置在下载板上,制备无机盐骨架层一面向上,然后将其放置在下载板上并传输至下载板进料腔,进料腔温度与反应腔温度相同,预热4min,然后在常压下将其传输进反应腔,可升降下加热板3上升与下载板接触贴合好;操作时待上载板进入反应腔后,再将下载板传输至反应腔;
[0296]然后,进行气相输运反应,进一步控制可升降下加热板3上升,确定上载板下表面与下载板衬底上表面的间距即气相输运间距,间距控制在1200um后开始抽真空,然后开始计时进行气相输运反应,反应压力控制在62Pa,反应温度控制在175℃,反应时间控制在5min,使无机盐骨架层与FAI和FACl发生CVD反应形成钙钛矿膜,反应结束后下载板先传输出反应腔至下载板出料腔,下载板出料腔温度与反应腔温度相同;然后上载板传输出反应腔至上载板出料腔,上载板出料腔温度与反应腔温度相同;进一步地分别将下载板和上载板传输至各自下料台;
[0297]最后,钙钛矿退火处理,将制备好钙钛矿层的衬底进行退火处理,退火温度为160℃,退火时间为15min,使钙钛矿层再结晶提升钙钛矿膜质量;
[0298]S5、制备上界面钝化层
[0299]采用蒸镀设备制备钝化层,材料选择LiF,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s;钝化层厚度控制在2nm;
[0300]S6、制备电子传输层
[0301]采用蒸镀设备先制备C60薄膜,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.16Å/s,膜厚控制为40nm;然后制备BCP薄膜,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为4nm;
[0302]S7、制备银电极层
[0303]采用蒸镀设备,按照银电极图形将衬底放置在对应的掩膜版上并固定好,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在1Å/s,膜厚控制为200nm。
[0304]实施例14
[0305]S1、激光刻蚀和清洗FTO玻璃片
[0306]将整片FTO切割为长为2.5cm、宽为2cm的玻璃片,然后用激光在FTO一面沿宽边平行方向刻蚀出一道宽100um的凹槽15,凹槽15与宽边边缘距离0.5cm,凹槽15处FTO薄膜去除干净;将FTO玻璃片依次用洗洁精超声清洗20min,纯水超声清洗20min,酒精超声清洗20min,异丙醇超声清洗20min,纯水超声清洗20min,然后放入烘箱烘干,烘箱温度60℃,烘干时间2h;再用紫外臭氧处理15min;
[0307]S2、制备空穴传输层
[0308]先采用磁控溅射设备沉积氧化镍膜,使用金属镍靶材,通入Ar和O2,在正面沉积氧化镍膜,Ar与O2的流量比为1.5:1,溅射功率为250W之间,压力为0.6Pa,沉积膜厚为10nm;然后对氧化镍膜进行退火处理,退火温度为200℃,退火时间为60min;
[0309]再采用蒸镀设备,SAM层材料选择MeO-2PACz,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为4nm;
[0310]S3、制备下界面钝化层
[0311]采用ALD设备沉积一层氧化铝膜,反应温度控制在100℃,依次交替通入纯水和TMA反应制备氧化铝薄膜,氧化铝膜厚度控制为5nm;
[0312]S4、制备钙钛矿层
[0313]首先,制备无机盐骨架层,采用蒸镀设备制备钙钛矿先驱体层,材料选择CsBr、CsI、PbI2、PbBr2,使用分步蒸镀方法,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,先蒸镀CsBr,蒸镀速率控制在0.35Å/s;蒸镀厚度为32nm;再蒸镀PbI2,蒸镀速率控制在4Å/s,蒸镀厚度为380nm;
[0314]其次,制备反应源,采用上载板为衬底,依次用纯水、酒精、纯水各清洗3分钟,烘干后,使用喷涂设备制备反应源,具体制备步骤为,先将上载板放置在喷涂平台上预热5分钟,预热温度为90℃;然后将掩膜版覆盖在上载板上,使上载板边缘与滚轴接触区域12无反应源,将FAI和FACl的混合乙醇溶液喷涂或喷墨打印在上载板上,FAI与FACl的质量比为4:1;然后移除掩膜版,将制备好反应源的玻璃放置在退火台上退火,退火温度120℃,退火时间5min,让乙醇充分挥发干净;
[0315]将制备好反应源的上载板放置在气相输运设备上载板上料台上,制备FAI与FACl的一面向下,然后将其传输至上载板进料腔,进料腔温度与CVD反应腔温度相同,预热4min,然后在常压下将其传输进CVD反应腔,控制上加热板5下降与上载板上面一面接触贴合好;
[0316]将制备好无机盐骨架层的衬底放置在下载板上,制备无机盐骨架层一面向上,然后将其放置在下载板上并传输至下载板进料腔,进料腔温度与反应腔温度相同,预热4min,然后在常压下将其传输进反应腔,可升降下加热板3上升与下载板接触贴合好;操作时待上载板进入反应腔后,再将下载板传输至反应腔;
[0317]然后,进行气相输运反应,进一步控制可升降下加热板3上升,确定上载板下表面与下载板衬底上表面的间距即气相输运间距,间距控制在1200um后开始抽真空,然后开始计时进行气相输运反应,反应压力控制在62Pa,反应温度控制在175℃,反应时间控制在5.5min,使无机盐骨架层与FAI和FACl发生CVD反应形成钙钛矿膜,反应结束后下载板先传输出反应腔至下载板出料腔,下载板出料腔温度与反应腔温度相同;然后上载板传输出反应腔至上载板出料腔,上载板出料腔温度与反应腔温度相同;进一步地分别将下载板和上载板传输至各自下料台;
[0318]最后,钙钛矿退火处理,将制备好钙钛矿层的衬底进行退火处理,退火温度为160℃,退火时间为15min,使钙钛矿层再结晶提升钙钛矿膜质量;
[0319]S5、制备上界面钝化层
[0320]采用蒸镀设备制备钝化层,材料选择LiF,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s;钝化层厚度控制在2nm;
[0321]S6、制备电子传输层
[0322]采用蒸镀设备先制备C60薄膜,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.16Å/s,膜厚控制为40nm;然后制备BCP薄膜,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为4nm;
[0323]S7、制备银电极层
[0324]采用蒸镀设备,按照银电极图形将衬底放置在对应的掩膜版上并固定好,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在1Å/s,膜厚控制为200nm。
[0325]对比例1
[0326]S1、激光刻蚀和清洗FTO玻璃片
[0327]将整片FTO切割为长为2.5cm、宽为2cm的玻璃片,然后用激光在FTO一面沿宽边平行方向刻蚀出一道宽100um的凹槽15,凹槽15与宽边边缘距离0.5cm,凹槽15处FTO薄膜去除干净;将FTO玻璃片依次用洗洁精超声清洗20min,纯水超声清洗20min,酒精超声清洗20min,异丙醇超声清洗20min,纯水超声清洗20min,然后放入烘箱烘干,烘箱温度60℃,烘干时间2h;再用紫外臭氧处理15min;
[0328]S2、制备空穴传输层
[0329]先采用磁控溅射设备沉积氧化镍膜,使用金属镍靶材,通入Ar和O2,在正面沉积氧化镍膜,Ar与O2的流量比为1.5:1,溅射功率为250W之间,压力为0.6Pa,沉积膜厚为10nm;然后对氧化镍膜进行退火处理,退火温度为200℃,退火时间为60min;
[0330]再采用蒸镀设备,SAM层材料选择MeO-2PACz,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为4nm;
[0331]S3、制备下界面钝化层
[0332]采用ALD设备沉积一层氧化铝膜,反应温度控制在100℃,依次交替通入纯水和TMA反应制备氧化铝薄膜,氧化铝膜厚度控制为5nm;
[0333]S4、制备钙钛矿层
[0334]首先,制备无机盐骨架层,采用蒸镀设备制备钙钛矿先驱体层,材料选择CsBr、CsI、PbI2、PbBr2,使用分步蒸镀方法,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,先蒸镀CsBr,蒸镀速率控制在0.35Å/s;蒸镀厚度为32nm;再蒸镀PbI2,蒸镀速率控制在4Å/s,蒸镀厚度为380nm;
[0335]其次,制备反应源,采用上载板为衬底,依次用纯水、酒精、纯水各清洗3分钟,烘干后,使用喷涂设备制备反应源,具体制备步骤为,先将上载板放置在喷涂平台上预热5分钟,预热温度为90℃;然后将掩膜版覆盖在上载板上,使上载板边缘与滚轴接触区域12无反应源,将FAI和FACl的混合乙醇溶液喷涂或喷墨打印在上载板上,FAI与FACl的质量比为4:1;然后移除掩膜版,将制备好反应源的玻璃放置在退火台上退火,退火温度120℃,退火时间5min,让乙醇充分挥发干净;
[0336]采用传统需手动开腔气相输运反应装置,手动开腔放入反应源和钙钛矿衬底,手动关闭腔门,预热10分钟,反应温度为170℃、气相输运间距固定为400um,反应压力62Pa,反应时间为6min;
[0337]最后,钙钛矿退火处理,将制备好钙钛矿层的衬底进行退火处理,退火温度为160℃,退火时间为15min,使钙钛矿层再结晶提升钙钛矿膜质量;
[0338]S5、制备上界面钝化层
[0339]采用蒸镀设备制备钝化层,材料选择LiF,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.1Å/s;钝化层厚度控制在2nm;
[0340]S6、制备电子传输层
[0341]采用蒸镀设备先制备C60薄膜,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在0.16Å/s,膜厚控制为40nm;然后制备BCP薄膜,蒸镀速率控制在0.1Å/s,膜厚控制为4nm;
[0342]S7、制备银电极层
[0343]采用蒸镀设备,按照银电极图形将衬底放置在对应的掩膜版上并固定好,当压力下降到5.0×10-4Pa以下时开始蒸镀,蒸镀速率控制在1Å/s,膜厚控制为200nm。
[0344]实施例与对比例制备的钙钛矿电池的电性能如表1所示,可以看出实施例12制备的钙钛矿电池Voc达到1.112V,Jsc达到24.46mA/cm2,FF达到83.13%,功率转换效率PCE达到22.61%,PCE远远高于对比例1制备的钙钛矿电池;这是本发明气相输运间距可调,实现了更优的气相输运间距,无需手动开腔设计使腔体温度、压力更加稳定,且避免杂质进入腔体,反应效果更好,钙钛矿薄膜质量更好,同时降低了工艺运行时间。
[0345]可以理解,本发明是通过一些实施例进行描述的,本领域技术人员知悉的,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外,在本发明的教导下,可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此,本发明不受此处所公开的具体实施例的限制,所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。
说明书附图(6)
声明:
“用于制备钙钛矿薄膜的气相输运方法和设备” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究,如用于商业用途,请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)