[发明专利]一种用于制备钙钛矿太阳电池的团簇式沉积系统

说明书

本发明涉及太阳电池生产工艺研发领域，特别涉及一种用于制备钙钛矿太阳电池的团簇式沉积系统。包括样品过渡舱、轨道式传输装置、悬臂式传输装置及多个薄膜材料制备腔室，其中多个薄膜材料制备腔室均与样品过渡舱连接，样品过渡舱集成有光谱分析功能，悬臂式传输装置设置于所述样品过渡舱内，轨道式传输装置置于一个或多个所述薄膜材料制备腔室内。本发明实现多种薄膜材料按设计顺序分层制备、处理、分析，最后完成钙钛矿太阳电池的整个制备过程。本系统优点在于集成度高，样品过渡腔配备有透明窗口，用于光谱分析。

技术领域

本发明涉及太阳电池生产工艺研发领域，特别涉及一种用于制备钙钛矿太阳电池的团簇式沉积系统。

背景技术

钙钛矿结构是一种具有ABX₃晶型的立方晶体结构,其中A代表有机胺阳离子(如CH₃NH₃⁺)，位于面心立方晶格顶角位置；B代表金属阳离子(如Pb⁺、Sn⁺)，为八面体的核心；X代表可与B配位的位于八面体顶角的阴离子，通常为卤族元素Cl^-、Br^-或I^-。由于其原料来源广泛、制作工艺简单、可调控的带隙、光吸收系数大、载流子迁移率高等特点而倍受各国研究者的重视与研究。

在2009年，Akihiro Kojima首次将CH₃NH₃PbI₃和CH₃NH₃PbBr₃制备成量子点(9～10mm)应用到太阳能电池(DSSC)中，研究了在可见光范围内该类材料敏化TiO₂太阳电池的性能，获得3.8％的光电转换效率。十年间，部署太阳电池已经被认为是替代传统的化石燃料最有前途的选择之一。目前，钙钛矿太阳电池已经能与成熟的薄膜太阳电池如铜铟镓硒(CIGS)和碲化镉(CdTe)太阳电池性能相当。

典型的钙钛矿太阳电池由五部分组成，包括透明电极、电子传输层、钙钛矿吸收层、空穴传输层以及金属背电极。这五部分中，每一部分都会有很多种材料可以选择，而这每种材料的制备方式又不尽相同。所以，这就需要一种可以同时满足大部分材料制备和保存条件需要的制备沉积系统，这样就可以在最理想的环境条件下进行钙钛矿太阳电池的制备工艺研发。

现有的团簇式真空沉积系统，仅能满足工业化大批量生产上的一些需求，对于一些需要诸如：常温常压、气氛控制、惰性气体保护、常压高温及高温高氧的环境就无法实现，这就导致很多材料无法制备使用，不利于钙钛矿太阳电池的制备工艺研发。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供了一种用于制备钙钛矿太阳电池的团簇式沉积系统，以满足钙钛矿太阳电池各层材料制备条件的多样性。同时，采用机械传输装置进行样品的传输和取放，最大化的避免人工操作带来的外部干扰。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于制备钙钛矿太阳电池的团簇式沉积系统，包括样品过渡舱、轨道式传输装置、悬臂式传输装置及多个薄膜材料制备腔室，其中多个薄膜材料制备腔室均与样品过渡舱连接，所述样品过渡舱集成有光谱分析功能，所述悬臂式传输装置设置于所述样品过渡舱内，所述轨道式传输装置置于一个或多个所述薄膜材料制备腔室内。

所述薄膜材料制备腔室至少一个可以用于在惰性气体保护环境下制备薄膜材料。

所述用于在惰性气体保护环境下制备薄膜材料的薄膜材料制备腔室是手套箱。

所述薄膜材料制备腔室至少一个可以用于保护气氛下高温热处理。

所述薄膜材料制备腔室至少一个可以用于保护气氛下溶剂处理。

所述薄膜材料制备腔室至少一个可以用于真空环境下薄膜材料制备。