[发明专利]锡氧化物薄膜及其制备方法、太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种锡氧化物薄膜及其制备方法、太阳能电池及其制备方法。上述锡氧化物薄膜的制备方法包括如下步骤：将衬底置于原子层气相沉积反应室内，进行如下步骤：步骤A：先通入氧源0.005s～0.015s，再通入保护气体15s～30s，然后抽真空15s～30s；步骤B：先通入锡源0.65s～1s，再通入保护气体20s～30s，然后抽真空20s～30s；以步骤A和步骤B为一个周期，重复15次～200次，得到锡氧化物薄膜。上述锡氧化物薄膜的制备方法能够得到兼具适宜的功函数、导电性好和透过率高的锡氧化物薄膜，能够用于ITO电极和电子传输层之间，提高太阳能电池的光电转换效率。

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，特别是涉及一种锡氧化物薄膜及其制备方法、太阳能电池及其制备方法。

背景技术

太阳能电池包括正负电极、电子传输层、吸收层和空穴传输层等，其光电转化过程包括以下方面：一、吸光层吸收光子，吸收的光子通过电子传输层(供体)和空穴传输层(受体)产生电子空穴对，并在内建电场的作用下分离成空穴和电子；二、自由电子通过相应的传输途径转移，被对应的电极接收并形成电流。因此，太阳能电池的正负极材料、电子传输层材料和空穴传输层材料等都会影响器件的性能。电子传输层材料(或空穴传输层材料)的LUMO/HOMO与电极材料的费米能级是否匹配关系到空穴和电子的运输，如果两者的差值越大，则电子和空穴在传输过程中需要克服的势垒就越高。

匹配电子传输层材料(或空穴传输层材料)的禁带宽度和电极材料的功函数是提高太阳能电池效率的有效手段之一。目前，在有机太阳能电池的研究中，多数采用ITO作为正电极。正电极ITO的功函数和电子传输层材料的能级匹配会影响太阳能电池的光电转化效率，其最直接的影响就是电池的开路电压。常规的降低势垒的方法包括：在ITO电极和电子传输层之间生长势垒过渡层，其功函数需要介于电子传输层材料和ITO之间。科研人员投入了很大的精力来寻找合适的过渡层，但由于该过渡层需要兼顾合适的功函数、良好的导电性和透过率等诸多性能，所以对材料的要求比较高。

发明内容

基于此，有必要提供一种兼顾合适的功函数、良好的导电性和透过率，能够用在ITO电极和电子传输层之间的锡氧化物薄膜及其制备方法。

此外，还有必要提供一种有机太阳能电池及其制备方法。

一种锡氧化物薄膜的制备方法，将衬底置于原子层气相沉积反应室内，进行如下步骤：

步骤A：先通入氧源0.005s～0.015s，再通入保护气体15s～30s，然后抽真空15s～30s；

步骤B：先通入锡源0.65s～1s，再通入保护气体20s～30s，然后抽真空20s～30s；

以步骤A和步骤B为一个周期，重复15次～200次，得到锡氧化物薄膜。

在其中一个实施例中，所述锡源为四(二甲氨基)锡；所述氧源为水或臭氧，所述保护气体为氮气或惰性气体。

在其中一个实施例中，所述氧源的温度为10℃～30℃；所述锡源的温度为60℃～70℃，所述衬底的温度为80℃～120℃。

在其中一个实施例中，所述锡氧化物薄膜的厚度为1nm～10nm，且所述锡氧化物薄膜中，Sn和O的化学计量比小于1/2。

一种锡氧化物薄膜，由上述的锡氧化物薄膜的制备方法制备得到。

一种太阳能电池，包括ITO电极、过渡层、电子传输层、吸光层、空穴传输层和阴极，所述过渡层设置在所述ITO电极和所述电子传输层之间，所述过渡层为上述的锡氧化物薄膜；

所述吸光层设置在所述电子传输层远离所述ITO电极的一侧，所述空穴传输层设置在所述吸光层远离所述ITO电极的一侧，所述阴极设置在所述空穴传输层远离所述ITO电极的一侧。

在其中一个实施例中，所述电子传输层的材料为二氧化锡量子点或二氧化锡纳米粉末；