[发明专利]无溶剂的钙钛矿沉积方法

说明书

无溶剂的钙钛矿沉积方法。该方法包括将铅靶和一个或多个粘附于基材支架的样品加载到沉积腔室中，抽吸到高真空压力，并用盐前体的蒸气回填沉积腔室以形成钙钛矿材料。

技术领域

本申请总体涉及用于光伏元件和光电子器件的组合物，更具体地涉及无溶剂的钙钛矿沉积方法。

背景技术

使用光伏元件(PV)从太阳能或辐射产生电能可以提供许多益处，包括例如电源、低或零排放、独立于电网的电力产生、耐用的物理结构(没有移动部件)、稳定和可靠的系统、模块化构造、安装相对快速、制造和使用安全、以及良好的舆论和使用接受程度。

钙钛矿材料层可以结合到PV器件的一个或多个方面。使用钙钛矿组分的PV比硅基PV更容忍内部缺陷。这种更大的容忍性降低了生产成本。然而，传统的基于溶剂的制造钙钛矿单元的方法可以导致层厚度不均匀。这限制了有效涂覆大表面并产生有效的多堆叠膜的能力。

本公开的特征和优点对本领域技术人员而言是明了的。而本领域技术人员可以做出许多改变，此类改变在本发明的精神之内。

发明内容

根据一个实施方案，无溶剂的钙钛矿沉积方法包括将铅靶和基材加载到沉积腔室中。该方法还包括将沉积腔室中的压力降低到小于或等于5×10^-6乇。该方法还包括蒸发该铅靶。此外，该方法包括用盐前体的蒸气回填沉积腔室。最后，该方法包括在基材上沉积钙钛矿材料。

在另一个实施方案中，无溶剂的钙钛矿沉积方法包括将铅粉末样品加载到坩埚中。该方法还包括将基材置面朝下于坩埚中的粉末上方。该方法还包括将沉积腔室中的压力降低到200毫乇。该方法还包括升华铅粉末样品。最后，该方法包括在基材上制造第一沉积物。

在进一步的实施方案中，无溶剂的钙钛矿沉积方法包括将铅盐前体加载到坩埚中。该方法还包括将基材加载到样品支架中。该方法还包括将沉积腔室中的压力降低到至少10^-3乇。该方法还包括施加电流以电离铅盐前体。该方法还包括用第二盐前体的蒸气回填沉积腔室。最后，该方法包括在基材上沉积钙钛矿材料。

在另一个实施方案中，无溶剂的钙钛矿沉积方法包括将铅盐前体加载到坩埚中。该方法还包括将基材加载到样品支架中。该方法还包括将沉积腔室中的压力降低到5乇和760乇之间。该方法还包括蒸发铅盐前体。该方法还包括对蒸气进行金属有机气相外延。该方法还包括用第二盐前体的蒸气回填沉积腔室。最后，该方法包括在惰性气体下在基材上沉积钙钛矿材料。

附图说明

图1是无溶剂的钙钛矿沉积的示例方法的流程图。

具体实施方式

本公开中描述的用于将钙钛矿沉积到基材上的方法可用于制造PV的一个或多个方面。其他潜在应用包括但不限于电池、场效应晶体管(FET)、发光二极管(LED)、非线性光学装置、忆阻器、电容器、整流器和/或整流天线。钙钛矿材料可以具有通式CMX₃，其中：C包含一种或多种阳离子(例如胺、铵、磷第1族金属、第2族金属和/或其它阳离子或类阳离子化合物)；M包含一种或多种金属(实例包括Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Fe、Cd、Co、Ni、Cu、Ag、Au、Hg、Sn、Ge、Ga、Pb、In、Tl、Sb、Bi、Ti、Zn、Cd、Hg和Zr)；并且X包含一种或多种阴离子。在特定的实施方案中，C可包含甲脒或甲基铵。虽然使用铅钙钛矿来说明下面描述的许多方法，但是这些方法可用于通过替代所需的金属(M)或金属卤化物(MX_n)来实现其他钙钛矿。

在一些实施方案中，本公开提供了基于物理气相沉积来沉积钙钛矿的方法。在进一步的实施方案中，本公开提供了基于化学气相沉积来沉积钙钛矿的方法。下面详细描述了物理气相和化学气相沉积方法的若干实施方案。

在下面描述的每个实施方案中，可以通过在将基材加载到真空室中之前将紧密配合的荫罩直接放置在基材上方来实现所得的钙钛矿膜的图案化。

物理气相沉积方法