[实用新型]一种利用填充物抑制功能层分解的封装的钙钛矿光电器件

说明书

本实用新型公开了一种利用填充物抑制功能层分解的封装的钙钛矿光电器件。本实用新型包括：顶部填充层、表面密封层、顶部填充层和密封盖；本实用新型在阻绝外界环境对钙钛矿光电器件的影响的同时，能够抑制钙钛矿光电器件功能层的分解，从而极大地提升了器件稳定性；填补了从物理和化学两个维度入手进行钙钛矿光电器件封装的空白；本实用新型成功封装了钙钛矿光电器件和发光二极管器件，其稳定性或寿命比采用常规封装技术进行封装的同种类器件更优，证明了该方案在光电功能器件封装技术中的兼容性和优势；随着钙钛矿光电器件研究的进一步推进和深入，本实用新型在将来的钙钛矿器件封装中具有巨大潜力。

技术领域

本实用新型涉及光电功能器件领域，具体涉及一种封装的钙钛矿光电器件。

背景技术

由于钙钛矿材料具有制备成本低廉、载流子迁移率高、缺陷态密度低等优势，已经成为太阳能电池、光电探测器、发光二极管和激光等领域的明星材料，备受各种光电器件领域研究人员的青睐。钙钛矿(Perovskites)的经典化学结构式为ABX₃，其中A为甲胺(MA)、甲脒(FA)、铯(Cs)等阳离子；B为铅(Pb)、锡(Sn)、锰(Mn)等无机元素，X通常为卤素(Cl/Br/I)。近年来，基于这类钙钛矿半导体材料的光电器件研究进展可谓突飞猛进。例如，钙钛矿太阳能电池的认证能量转化效率已达到25.2％,钙钛矿发光二极管的外量子效率已接近24％。虽然这些器件的效率已能够与商业化的相应器件的效率比肩，但它们的稳定性还远远达不到商业化的标准，限制了它们的实际应用。因此，提升其稳定性成为它们产业化的当务之急。

封装在提升包括钙钛矿器件在内的光电器件稳定性或使用寿命中具有十分重要的作用。目前，常见的封装技术主要有“封边”式封装和“毯盖”式封装两种。前者使用蒸发金属喷射器和焊接金属带将电流从电池内传导到外部，并将金属带的边缘密封，器件位于封闭空腔中心。“毯盖”式封装则利用聚合物将整个器件包覆起来，使器件与聚合物紧密接触，然后在器件表面加盖一层玻璃。这些封装技术只能隔绝外界环境对器件的污染和腐蚀，阻止钙钛矿的分解产物的溢出，并不能抑制钙钛矿器件功能层的分解。换句话说，现有的封装技术只能隔绝对器件稳定性有害的因素，并不能提升器件本身的稳定性。因此，有必要发明一种同时兼具前述两种功能的钙钛矿器件封装技术。

发明内容

为了克服现有钙钛矿器件封装技术的不足，本实用新型提出了一种利用填充物抑制功能层分解的封装的钙钛矿光电器件。

钙钛矿光电器件包括从下至上依次形成在基底上的底电极、第一阻挡层、钙钛矿、第二阻挡层和顶电极，第一阻挡层、第二组阻挡层、钙钛矿和底顶电极构成功能层。

本实用新型的利用填充物抑制功能层分解的封装的钙钛矿光电器件还包括：顶部填充层、表面密封层、顶部填充层和密封盖；其中，依次形成在基底上的第一阻挡层、钙钛矿和第二阻挡层的边缘小于基底的边缘，并且暴露出部分底电极；在部分第二阻挡层的上表面、第一阻挡层、钙钛矿和第二阻挡层的侧壁以及基底的上表面沉积顶电极，顶电极包括连接为一个整体的上顶电极、侧顶电极和下顶电极，上顶电极覆盖部分或全部第二阻挡层的上表面，侧顶电极覆盖部分或全部第一阻挡层、钙钛矿和第二阻挡层的没有暴露出底电极的一面侧壁，下顶电极覆盖部分基底的上表面，并且顶电极和底电极没有接触；在第一阻挡层、钙钛矿和第二阻挡层的侧壁上形成包围侧壁的侧壁密封层，并且暴露出部分底电极，侧壁密封层的顶端边缘高出顶电极的上表面，从而在侧壁密封层的顶端与第二阻挡层和顶电极的上表面形成凹槽；在凹槽中填充填充物，从而形成顶部填充层，顶部填充层的上表面与侧壁密封层的顶端边缘平齐；在顶部填充层的上表面涂覆聚合物密封胶，形成顶面密封层，顶面密封层与侧壁密封层连接为一体且连接处没有缝隙，共同形成表面密封层；在表面密封层的上表面覆盖密封盖，密封盖的边缘大于第二阻挡层的边缘。

密封盖的边缘大于第二阻挡层的边缘0.8～1.5mm。

对于柔性器件，基底和密封盖采用柔性的有机和/或无机薄膜。对于非柔性器件，密封盖采用玻璃罩或盖玻片。