[发明专利]二氧化锡薄膜及其制备方法和应用

说明书

本申请提供一种二氧化锡薄膜的制备方法，包括以下步骤：通过原子层沉积技术在衬底上沉积二氧化锡薄膜，其中在沉积过程中，包含使用第一氧源和第二氧源交替作为氧源与锡金属有机源发生反应的步骤；所述第一氧源选自水、过氧化氢中的一种或两种，所述第二氧源选自臭氧、氧气、一氧化氮、二氧化氮、等离子体活化的臭氧、等离子体活化的氧气、等离子体活化的一氧化氮、或等离子体活化的二氧化氮中的一种或两种以上。本申请通过采用第二氧源加第一氧源交替式提供氧源的方式改变了原来单一氧源的缺陷，利用第二氧源较强的氧化性降低所制备氧化锡晶体结构中的缺陷，获得较完美的晶体结构，提升成膜质量，最终提升器件的填充因子和电子传输能力。

技术领域

本申请属于太阳能电池技术领域，具体地，涉及一种二氧化锡薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

钙钛矿电池/硅基异质结两端叠层电池增加了对于太阳光谱的吸收范围，理论上可获得大于30％(＞硅电池极限效率29.4％)的光电转换效率。其中目前被认证的最高效率为29.8％，更进一步证实了钙钛矿/硅叠层太阳电池在突破硅电池极限效率方面所表现出的巨大潜力。因此被认为是未来高效太阳电池的主流产品。然而要实现高效稳定的钙钛矿/硅叠层太阳电池，制备高质量的电子传输层也显得尤为重要。

钙钛矿/硅两端叠层太阳电池中，通常采用C60和二氧化锡(SnO₂)共同作为电子传输层，除此之外，二氧化锡还充当缓冲层的作用。然而在叠层电池中，二氧化锡通常采用原子层沉积(ALD)技术去制备，原子层沉积技术是将金属有机源与氧源脉冲交替式地通入到反应腔室中，并通过自限制反应成膜的过程。该制备过程中普遍采用去离子水作为单一氧源，采用四(二甲氨基)锡(TDMASn)作为Sn金属有机源，其中Sn为+4价。去离子水作为氧源时，在氧化锡成膜过程中，会导致在二氧化锡薄膜中形成更多缺陷，进而俘获器件中的电子，导致器件性能出现更大的损耗，尤其对器件的填充因子(FF)造成较大影响。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本申请提供一种二氧化锡电子传输层及其制备方法。

具体来说，本申请涉及如下方面：

一种二氧化锡薄膜的制备方法，包括以下步骤：

通过原子层沉积技术在衬底上沉积二氧化锡薄膜，

其中在沉积过程中，包含使用第一氧源和第二氧源交替作为氧源与锡金属有机源发生反应的步骤；

所述第一氧源选自水、过氧化氢中的一种或两种，

所述第二氧源选自臭氧、氧气、一氧化氮、二氧化氮、等离子体活化的臭氧、等离子体活化的氧气、等离子体活化的一氧化氮、或等离子体活化的二氧化氮中的一种或两种以上。

任选地，所述第一氧源为水，所述第二氧源为臭氧。

任选地，所述锡金属有机源选自烷基锡、醇锡盐、Sn(NR1R2)₄中的一种或两种以上，其中R1和R2各自独立地选自C1-C4的烷基，优选为四(二甲氨基)锡。

任选地，使用第一氧源和第二氧源交替作为氧源与锡金属有机源发生反应的步骤包括多个以下循环：

引入所述锡金属有机源并用惰性气体吹扫，然后引入所述第一氧源或所述第二氧源并用惰性气体吹扫，

其中两个相邻循环之间将所述第一氧源和所述第二氧源交替使用。

任选地，其中在沉积过程中，在所述使用第一氧源和第二氧源交替作为氧源与锡金属有机源发生反应的步骤之前，还包含仅使用第一氧源与锡金属有机源发生反应的多个循环步骤。

任选地，所述循环的数量为50-500。

任选地，所述惰性气体为氮气。