钙钛矿膜层、钙钛矿膜层的低压析晶方法及低压析晶设备与流程

本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种钙钛矿膜层、钙钛矿膜层的低压析晶方法及低压析晶设备。

背景技术：

1、钙钛矿太阳电池在短短数十年间不断刷新最高效率，目前单节电池最高已达到了25.5％。目前实验室内大部分使用的均是旋涂+反溶剂的方法，很少有使用低压析晶法；因为相比下来，反溶剂法更容易将溶剂完全萃取，且得到的电池效率更高，而低压析晶法得到的电池效率不高；但是对于产业化发展来说，反溶剂工艺难以放大，无法应用至平米级组件上，仅有低压析晶法较为合适。

2、现有的技术条件下，由于低压析晶的速度较快，钙钛矿液膜放入真空腔体后，配体溶液挥发迅速，特别是配体溶液在析晶前期损失较大，导致大量小晶核快速形成且生长迅速，从而得到的钙钛矿薄膜晶粒尺寸较小，钙钛矿表面的形貌较差，进而导致小电池和组件电流较低，无法支撑高效率电池的应用。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种钙钛矿膜层、钙钛矿膜层的低压析晶方法及低压析晶设备。采用该低压析晶方法制备钙钛矿膜层，通过在析晶过程中补入配体溶液气氛，延长析晶窗口期，从而可以增加钙钛矿晶核尺寸，优化钙钛矿膜层形貌，从而提高电池效率。

2、在本发明的一个方面，本发明提出了一种钙钛矿膜层的低压析晶方法。根据本发明的实施例，该方法包括：

3、在基底上施加钙钛矿前驱体溶液，以便在基底上形成钙钛矿前驱体湿膜；

4、将具有所述钙钛矿前驱体湿膜的基底放入低压析晶腔室内，所述低压析晶腔室内有配体溶液气氛，抽真空干燥后，以便在基底上形成钙钛矿膜层。所述钙钛矿膜层是析晶后且退火前的钙钛矿膜层。

5、根据本发明上述实施例的钙钛矿膜层的低压析晶方法，首先在基底上施加钙钛矿前驱体溶液，从而在基底上形成钙钛矿前驱体湿膜，然后将形成有钙钛矿前驱体湿膜的基底放入低压析晶腔室内，低压析晶腔室内有配体溶液气氛，配体溶液气氛的存在使低压析晶腔室内的配体溶液气氛尽快得到补充或者达到饱和，从而在抽真空过程中减少钙钛矿前驱体湿膜中的配体溶液逸出，且部分配体溶液气氛持续补充进入钙钛矿前驱体湿膜表面，提高钙钛矿前驱体湿膜表面的配体溶液的含量，从而在析晶的前期减少钙钛矿薄膜中配体溶液的损失，延长析晶窗口的时长，进而使得钙钛矿膜层形成过程中增加了晶核的尺寸，解决了真空干燥过程中，配体溶剂不够，配体较少导致的钙钛矿膜层尤其是表面形貌较差的问题，优化了薄膜形貌，进而提升了太阳能电池效率。由此，采用该低压析晶方法制备钙钛矿膜层，通过在析晶过程中补入配体溶液气氛，延长析晶窗口期，从而可以增加钙钛矿晶核尺寸，优化钙钛矿膜层形貌，从而提高电池效率。

6、另外，根据本发明上述实施例的钙钛矿膜层的低压析晶方法还可以具有如下技术特征：

7、在本发明的一些实施例中，所述低压析晶腔室内通过容器放置有配体溶液，配体溶液伴随抽真空阶段汽化并在低压析晶腔室内形成配体溶液气氛，对低压析晶腔室抽真空干燥后，以便在基底上形成钙钛矿膜层。由此，可以增加钙钛矿晶核尺寸，优化钙钛矿膜层形貌。

8、在本发明的一些实施例中，在抽真空阶段内，抽真空至所述低压析晶腔室的析晶气压并保压。由此，可以增加钙钛矿晶核尺寸，优化钙钛矿膜层形貌。

9、在本发明的一些实施例中，抽真空至所述低压析晶腔室的析晶气压的时间为10s～20s。

10、在本发明的一些实施例中，所述析晶气压为0pa～20pa。

11、在本发明的一些实施例中，所述保压的时间为10s～40s。

12、在本发明的一些实施例中，在抽真空阶段内，在第一抽真空阶段中将所述低压析晶腔室的气压抽至第一气压且进行第一次保压，再在第二抽真空阶段中将所述低压析晶腔室的气压抽至析晶气压且进行第二次保压。由此，可以增加钙钛矿晶核尺寸，优化钙钛矿膜层形貌。

13、在本发明的一些实施例中，所述第一抽真空阶段的时间为5s～15s。

14、在本发明的一些实施例中，所述第一气压为100pa～500pa。

15、在本发明的一些实施例中，所述第一次保压的时间为0s～15s。

16、在本发明的一些实施例中，所述第二抽真空阶段的时间为5s～15s。

17、在本发明的一些实施例中，所述析晶气压为0pa～20pa。

18、在本发明的一些实施例中，所述第二次保压的时间为10s～30s。

19、在本发明的一些实施例中，在抽真空阶段之前或者伴随抽真空阶段从外界向所述低压析晶腔室内通入配体溶液气氛，抽真空干燥后，以便在基底上形成钙钛矿膜层。由此，可以增加钙钛矿晶核尺寸，优化钙钛矿膜层形貌。

20、在本发明的一些实施例中，在抽真空阶段内，在第一抽真空阶段中持续向所述低压析晶腔室内通入所述配体溶液气氛，且将所述低压析晶腔室的气压抽至第一气压且进行第一次保压，再在第二抽真空阶段中将所述低压析晶腔室的气压抽至析晶气压且进行第二次保压。由此，可以增加钙钛矿晶核尺寸，优化钙钛矿膜层形貌。

21、在本发明的一些实施例中，在第一抽真空阶段的时间为5s～10s。

22、在本发明的一些实施例中，所述第一气压为100pa～1000pa。

23、在本发明的一些实施例中，所述第一次保压的时间为0s～15s。

24、在本发明的一些实施例中，所述第一抽真空阶段的时间不大于第二抽真空阶段的时间。

25、在本发明的一些实施例中，所述析晶气压为0pa～20pa。

26、在本发明的一些实施例中，所述第二次保压的时间为10s～30s。

27、在本发明的一些实施例中，向所述低压析晶腔室内通入配体溶液气氛，使得所述低压析晶腔室内的气压高于常压且进行第一次保压，再将所述低压析晶腔室的气压抽至析晶气压且进行第二次保压。由此，可以增加钙钛矿晶核尺寸，优化钙钛矿膜层形貌。

28、在本发明的一些实施例中，向所述低压析晶腔室内通入配体溶液气氛，使得所述低压析晶腔室内的气压高于常压400pa～800pa。

29、在本发明的一些实施例中，所述第一次保压的时间为5s～10s。

30、在本发明的一些实施例中，所述析晶气压为0pa～20pa。

31、在本发明的一些实施例中，所述第二次保压的时间为10s～30s。

32、本发明的第二个方面，本发明提出了一种实施上述方法的低压析晶设备。根据本发明的实施例，该设备包括：

33、低压析晶腔室，所述低压析晶腔室内设有盛装有配体溶液的配体溶液槽，所述低压析晶腔室内设有载物平台；

34、抽真空装置，所述抽真空装置连接所述低压析晶腔室以用于调节所述低压析晶腔室抽真空度。

35、根据本发明上述实施例的低压析晶设备，包括低压析晶腔室和抽真空装置，低压析晶腔室内设有配体溶液槽，配体溶液槽内盛放配体溶液，低压析晶腔室内设有载物平台，载物平台上放置形成有钙钛矿前驱体湿膜的基底，抽真空装置连接低压析晶腔室，可以对低压析晶腔室进行抽真空。配体溶液槽内配体溶液在一定的真空度下会发生挥发，从而提高了低压析晶腔室内的配体溶液的饱和度，减少钙钛矿前驱体湿膜中的配体溶液的挥发，同时也会有部分的配体溶液分子持续进入钙钛矿前驱体湿膜中，提高钙钛矿前驱体湿膜中的配体溶液的含量，特别是提高钙钛矿前驱体湿膜表面的配体溶液的含量，从而在钙钛矿膜层形成过程中增加了晶核的尺寸，解决了真空干燥过程中，配体溶剂不够，配体较少导致的钙钛矿膜层尤其是表面形貌较差的问题，优化了薄膜形貌，进而提升了太阳能电池效率。

36、本发明的第三个方面，本发明提出了另一种实施上述方法的低压析晶设备。根据本发明的实施例，该设备包括：

37、低压析晶腔室，所述低压析晶腔室内设有用于承载基片的载物平台；

38、配体溶液气氛装置，所述配体溶液气氛装置连接所述低压析晶腔室以用于向所述低压析晶腔室中通入配体溶液气氛；

39、抽真空装置，所述抽真空装置连接所述低压析晶腔室以用于调节所述低压析晶腔室抽真空度。

40、根据本发明上述实施例的低压析晶设备，包括低压析晶腔室、配体溶液气氛装置和抽真空装置，低压析晶腔室内设有载物平台，载物平台上放置形成有钙钛矿前驱体湿膜的基底，配体溶液气氛装置连接低压析晶腔室，从而可以在抽真空阶段之前或者伴随抽真空阶段从外界向低压析晶腔室输入配体溶液气氛，抽真空装置连接低压析晶腔室用于调节所述低压析晶腔室抽真空度。向低压析晶腔室内通入配体溶液气氛，从而提高了低压析晶腔室内的配体溶液的饱和度，减少钙钛矿前驱体湿膜中的配体溶液的挥发，同时也会有部分的配体溶液分子持续进入钙钛矿前驱体湿膜中，提高钙钛矿前驱体湿膜中的配体溶液的含量，特别是提高钙钛矿前驱体湿膜表面的配体溶液的含量，从而在钙钛矿膜层形成过程中增加了晶核的尺寸，解决了真空干燥过程中，配体溶剂不够，配体较少导致的钙钛矿膜层尤其是表面形貌较差的问题，优化了薄膜形貌，进而提升了太阳能电池效率。

41、本发明的第四个方面，本发明提出了一种钙钛矿膜层。根据本发明的实施例，该钙钛矿膜层采用上述方法制备得到。由此，该钙钛矿膜层晶粒尺寸大，表面形貌优异。

42、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。