具有连续进料功能的钙钛矿层气相传输沉积设备和方法

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳能电池领域，具体涉及一种具有连续进料功能的钙钛矿层气相传输沉积设备和方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池。近年来，钙钛矿太阳能电池的最高光电转换效率从3.8％提高到了25.7％。该光电转换效率不仅超过了发展较早的其它薄膜太阳能电池，更是已经逼平甚至超过了诸如多晶硅太阳能电池等发展多年的产业化太阳能电池技术，显示出巨大的产业开发前景。

钙钛矿太阳能电池一般包括：前电极，为透明导电玻璃或柔性透明导电膜；第一载流子传输层，为P型或者N型半导体材料；钙钛矿光吸收层ABX

目前的气相传输沉积设备将原料粉末与载气结合，通过载气的吹扫将原料粉末注入到蒸发分配器的加热缸中，材料在缸中被蒸发并且蒸发的材料通过蒸气分配器引导收集，蒸气分配器开口面向基底，以使薄膜材料沉积在基底上。因为原料在蒸气分配器中蒸发，所以蒸气分配器含有固体粉末与气体，气体能够穿过蒸气分配器的多孔壁，但是固体粉末不能，固体粉末会导致蒸气分配器孔堵塞，在蒸气分配器堵塞后，需要破真空维护对蒸气分配器进行维修，从而降低了生产效率，增加了人工成本。因此，现有的气相沉积设备有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有连续进料功能的钙钛矿层气相传输沉积设备和方法。该设备避免了蒸气分配腔的堵塞，且在真空沉积过程中不破真空的前提下，可以实现原料的变换、加入以及设备的维修，节约时间和人工成本，具有较高的生产效率。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种具有连续进料功能的钙钛矿层气相传输沉积设备。根据本发明的实施例，该设备包括：

真空沉积装置，所述真空沉积装置包括：

真空沉积腔，基底设在所述真空沉积腔内；

蒸气分配腔，所述蒸气分配腔设在所述真空沉积腔室内，所述蒸气分配腔的下侧面设有蒸气分配出口，所述基底位于所述蒸气分配出口下方，所述蒸气分配腔设有蒸气入口；

蒸发装置，所述蒸发装置包括加热蒸发腔，所述加热蒸发腔内设有坩埚，所述加热蒸发腔上端设有蒸气出口，所述蒸气入口与所述蒸气出口之间连接有蒸气输送管道，在所述蒸气输送管道上设有第一阀门；所述加热蒸发腔连接有第一抽真空泵和第一载气管道，所述第一载气管道上设有第一载气阀门；

进料装置，所述进料装置设在所述加热蒸发腔的上端且与所述加热蒸发腔连通。

根据本发明上述实施例的设备，包括真空沉积装置、蒸发装置和进料装置，具体地，真空沉积装置包括真空沉积腔和蒸气分配腔，基底设在真空沉积腔内，蒸气分配腔设在真空沉积腔室内，蒸气分配腔的下侧面设有蒸气分配出口，基底位于蒸气分配出口下方，蒸气分配腔设有蒸气入口；蒸发装置包括加热蒸发腔，加热蒸发腔内设有坩埚，加热蒸发腔上端设有蒸气出口，蒸气入口与蒸气出口之间连接有蒸气输送管道，在蒸气输送管道上设有第一阀门；加热蒸发腔连接有第一抽真空泵和第一载气管道，第一载气管道上设有第一载气阀门，进料装置设在加热蒸发腔的上端且与加热蒸发腔连通。首先，原料通过进料装置送入到加热蒸发腔的坩埚内，然后，通过控制第一载气阀门，调节第一载气管道内的气体流量和大小，开启第一抽真空泵，将加热蒸发腔内的空气排出后，关闭第一载气阀门，第一抽真空泵开始抽真空，使加热蒸发腔达到预定的真空度，坩埚加热原料，使原料蒸发成气体，此时同时打开蒸气输送管道上的第一阀门，原料蒸气依次经过蒸气出口、蒸气输送管道和蒸气入口进入蒸气分配腔，最后经蒸气分配出口沉积在基底上，因为本申请将真空沉积装置和蒸发装置分别独立设置，即固体或粉末原料先在蒸发装置内蒸发成气体，然后通过蒸气输送管道将原料气体输送至真空沉积装置内进行沉积，从而避免了蒸气分配腔的堵塞，同时，若需要更换原料种类或加料以及对蒸发装置等设备进行检修，只需要关闭蒸气输送管道上的第一阀门，而真空沉积装置可以正常运作，从而不影响基底的正常沉积。由此，该设备避免了蒸气分配腔的堵塞，且在真空沉积过程中不破真空的前提下，可以实现原料的变换、加入以及设备的维修，节约时间和人工成本，具有较高的生产效率。

另外，根据本发明上述实施例的具有连续进料功能的钙钛矿层气相传输沉积设备还可以具有如下技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述真空沉积腔内设有输气板，所述输气板上设有多个气体出口，所述输气板位于所述蒸气分配腔的上方，所述输气板顶端连接工艺气管道，所述工艺气管道上设有第二阀门。由此，可以调节真空沉积腔内的局部气压大小。

在本发明的一些实施例中，包括多个所述输气板，多个所述输气板沿所述蒸气分配腔的长度方向布置。由此，可以调节真空沉积腔内的局部气压大小。

在本发明的一些实施例中，在所述工艺气管道上设有气体流量控制器。由此，可以控制工艺气管道内的气体流量。

在本发明的一些实施例中，所述蒸气分配腔内设有扰流管组，所述扰流管组沿所述蒸气分配腔的长度方向布置，所述扰流管组包括至少两个由内而外间隔布置的扰流管，所述扰流管呈圆柱型筒体布置，所述扰流管的侧壁上设有开口和加热管，相邻两个所述扰流管的开口错开布置，位于最内侧的扰流管与所述蒸气入口连通。由此，可以使蒸气分配腔内的蒸气分布的更加均匀。

在本发明的一些实施例中，多个所述扰流管的中轴线重合。由此，可以使蒸气分配腔内的蒸气分布的更加均匀。

在本发明的一些实施例中，所述扰流管组包括3个所述扰流管。由此，可以使蒸气分配腔内的蒸气分布的更加均匀。

在本发明的一些实施例中，位于最外层的扰流管的开口朝向所述蒸气分配出口。

在本发明的一些实施例中，位于最外层的扰流管的开口处设有可调节的挡板。由此，可以提高蒸气分布的均匀性。

在本发明的一些实施例中，所述进料装置包括储料罐、推料腔和投料腔，所述储料罐下端开口连通在所述推料腔的一侧顶端，所述推料腔内设有物料推进器；所述投料腔上端连通所述推料腔的另一侧，所述投料腔和所述推料腔之间设有第一闸板阀，所述投料腔下端连通所述加热蒸发腔，所述投料腔与所述加热蒸发腔之间设有第二闸板阀，在所述第二闸板阀上方设有称量器，所述投料腔上连接有第二抽真空泵和第二载气管道。由此，可以实现原料的持续加入或更换。

在本发明的一些实施例中，所述投料腔内安装有第一真空计。由此，可以监控投料腔内的真空度。

在本发明的一些实施例中，在所述投料腔的侧壁上设有观察窗。由此，可以观察投料腔的内部环境。

在本发明的一些实施例中，所述加热蒸发腔包括上腔B和下腔A，所述上腔B和下腔A可拆卸，所述坩埚放在所述下腔A中，所述下腔A的内侧壁上安装第一加热件。由此，可以便于坩埚以及相关配件的检修或清洗。

在本发明的一些实施例中，所述第一加热件和所述下腔A的腔壁之间由内而外依次设有热反射板和水冷板。由此，可以调节坩埚的温度高低。

在本发明的一些实施例中，所述第一加热件为三段式加热件。由此，可以分别调节坩埚上中下不同段的温度。

在本发明的一些实施例中，在所述加热蒸发腔内安装第二真空计。由此，可以监控加热蒸发腔的真空度。

在本发明的一些实施例中，在所述蒸气输送管道外安装第二加热件。由此，可以对蒸气输送管道进行加热，防止蒸气凝结。

在本发明的一些实施例中，在所述真空沉积腔内安装气氛传感器。由此，可以监控蒸气气氛。

本发明的第二个方面，本发明提出了一种采用上述具有连续进料功能的钙钛矿层气相传输沉积设备制备钙钛矿吸收层的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)将基底放入真空沉积腔内，通过进料装置向坩埚内供给无机原料，加热所述坩埚使得所述无机原料蒸发，所述无机原料蒸气通过所述加热蒸发腔后经所述蒸气分配出口沉积在所述基底上形成无机骨架层；

(2)通过进料装置向坩埚内供给有机原料，加热所述坩埚使得所述有机原料蒸发，所述有机原料蒸气通过所述加热蒸发腔后经所述蒸气分配出口沉积在所述无机骨架层上形成有机前驱体层；

(3)将步骤(2)中得到的基片材料加热退火，以便得到钙钛矿吸收层。

由此，利用上述设备采用该方法可以将原料单独加热成蒸气后输送至真空沉积腔内进行沉积，从而避免了蒸气分配腔的堵塞，同时，在真空沉积过程中不破真空的前提下，实现原料的变换、加入以及设备的维修，节约可时间和人工成本，具有较高的生产效率。

另外，根据本发明上述实施例的方法还可以具有如下技术特征：

在本发明的一些实施例中，步骤(1)中，所述真空沉积腔的真空度为10

在本发明的一些实施例中，步骤(1)中，所述坩埚的温度为80℃～1000℃。

在本发明的一些实施例中，步骤(1)中，所述无机骨架层的厚度为100nm～600nm。

在本发明的一些实施例中，步骤(1)中，所述无机原料包括碘化铅、氯化铅和溴化铅中的至少之一。

在本发明的一些实施例中，步骤(1)中，所述无机原料还包括碘化铯、氯化铯和溴化铯中的至少之一。

在本发明的一些实施例中，步骤(2)中，所述真空沉积腔的真空度为10

在本发明的一些实施例中，步骤(2)中，所述坩埚的温度为60℃～300℃。

在本发明的一些实施例中，步骤(2)中，所述有机前驱体层的厚度为100nm～600nm。

在本发明的一些实施例中，步骤(2)中，所述有机原料包括碘甲胺、碘甲脒、溴甲胺、溴甲脒、氯甲胺和氯甲脒中的至少之一。

本发明的第三个方面，本发明提出了一种钙钛矿太阳能电池。根据本发明的实施例，钙钛矿太阳能电池依次包括上电极、第一电荷传输层、钙钛矿吸收层、第二电荷传输层和下电极，所述钙钛矿吸收层采用上述设备制备得到或采用上述方法制备得到。由此，该钙钛矿太阳能电池具有较高的生产效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例的具有连续进料功能的钙钛矿层气相传输沉积设备结构示意图；

图2是本发明实施例的蒸气分配腔纵截面的侧视图；

图3是本发明实施例的蒸发装置和进料装置的结构示意图；

图4是本发明实施例的坩埚结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种具有连续进料功能的钙钛矿层气相传输沉积设备。根据本发明的实施例，参考图1，该设备包括真空沉积装置100、蒸发装置200和进料装置220。通过将真空沉积装置100和蒸发装置200分别单独设置，在蒸发装置200内将固体或粉末原料加热蒸发成蒸气，然后输送至真空沉积装置100内进行沉积，同时进料装置220可以持续不断向蒸发装置200内提供原料或变更原料。由此，避免了蒸气分配腔120的堵塞，且在真空沉积过程中不破真空的前提下，可以实现原料的变换、加入以及设备的维修，节约时间和人工成本，具有较高的生产效率。

根据本发明的实施例，参考图1，真空沉积装置100包括真空沉积腔110和蒸气分配腔120，基底140设在真空沉积腔110内，蒸气分配腔120设在真空沉积腔室110内，蒸气分配腔120的下侧面设有蒸气分配出口121，基底140位于蒸气分配出口121下方，蒸气分配腔120设有蒸气入口122。蒸发装置200将固体或粉末原料加热蒸发成原料气体，原料气体从蒸气入口122进入蒸气分配腔120内，最后经蒸气分配出口121沉积在基底140上。由此，避免了蒸气分配腔120的堵塞。

根据本发明的实施例，参考图1，蒸发装置200包括加热蒸发腔210，加热蒸发腔210内设有坩埚211，加热蒸发腔210上端设有蒸气出口212，蒸气入口122与蒸气出口212之间连接有蒸气输送管道230，在蒸气输送管道230上设有第一阀门231；加热蒸发腔210连接有第一抽真空泵213和第一载气管道214，第一载气管道214上设有第一载气阀门215；进料装置220设在加热蒸发腔210的上端且与加热蒸发腔210连通。首先，原料通过进料装置220送入到加热蒸发腔210的坩埚211内，然后，通过控制第一载气阀门215，调节第一载气管道214内的载气流量和大小，开启第一抽真空泵213，将加热蒸发腔210内的空气排出后，关闭第一载气阀门215，第一抽真空泵213开始抽真空，使加热蒸发腔210达到预定的真空度，坩埚211开始加热原料，使原料蒸发成气体，此时同时打开蒸气输送管道230上的第一阀门231，原料蒸气依次经过蒸气出口212、蒸气输送管道230和蒸气入口122进入蒸气分配腔120，最后经蒸气分配出口121沉积在基底140上。由此，固体或粉末原料先在蒸发装置200内蒸发成气体，然后通过蒸气输送管道230将原料气体输送至真空沉积装置100内进行沉积，从而避免了蒸气分配腔120的堵塞，同时，若需要更换原料种类或加料以及对蒸发装置200等设备进行检修维护，只需要关闭蒸气输送管道230上的第一阀门231，而真空沉积装置100可以正常运作，从而不影响基底140的正常沉积，保证了生产效率。需要说明的是，载气为氦气、氮气、氩气等惰性气体。

具体地，首次工艺时，将真空沉积腔110真空度抽到低压状态5×10

由此，该设备避免了蒸气分配腔120的堵塞，且在真空沉积过程中不破真空的前提下，实现原料的变换、加入以及设备的维修，节约可时间和人工成本，具有较高的生产效率。

根据本发明的实施例，参考图1，真空沉积腔110内设有输气板130，输气板130上设有多个气体出口(未示出)，输气板130位于蒸气分配腔120的上方，输气板130顶端连接工艺气管道131，工艺气管道131上设有第二阀门132。因为真空沉积工艺对真空沉积腔110有气压要求，通过在真空沉积腔110内设有输气板130，将一些惰性气体通过工艺气管道131从输气板130送入真空沉积腔110内，可以调节真空沉积腔110不同位置的输气板130的气体流量大小，来控制真空沉积腔110不同位置的局部气压大小。由此，本申请在真空沉积腔110内设有输气板130，可以调节真空沉积腔内的局部气压大小。进一步地，包括多个输气板130，每个输气板130均上端均连接在工艺气管道131上，且在每个输气板130连接的工艺气管道131上分别安装有气体流量控制器133，从而分别通过独立的气体流量控制器133来调节对应的输气板130的气体流量大小。优选包括3个输气板130，分别位于真空沉积腔110的前、中、后段。需要说明的是，可以根据具体工艺要求，工艺气管道131可以输送相应的反应气体，与蒸气分配腔120输出的原料气体进行反应。进一步地，真空沉积腔110内安装气氛传感器150，由此，可以监控蒸气气氛，达到工艺允许的条件下，可以传输基底140，对基底140进行沉积。

根据本发明的实施例，参考图1和图2，蒸气分配腔120内设有扰流管组123，扰流管组123沿蒸气分配腔120的长度方向布置，扰流管组123包括至少两个由内而外间隔布置的扰流管124，扰流管124呈圆柱型筒体布置，扰流管124的侧壁上设有开口125和加热管126，相邻两个扰流管124的开口125错开布置，位于最内侧的扰流管124与蒸气入口122连通。在蒸气分配腔120内设有扰流管组123，从蒸气入口122输入的原料蒸气先进入最内侧的扰流管124，然后从最内侧的扰流管124的开口125进入相邻的扰流管124中，依次类推，直至气体到最外侧的扰流管124中，再从最外侧的扰流管124的开口125进入蒸气分配腔120，最后经蒸气分配腔120的蒸气分配出口121输出，沉积在基底140上。由此，本申请通过蒸气分配腔120内设有扰流管组123，可以使蒸气分配腔120内的蒸气分布的更加均匀，从而提高沉积膜层的均匀性。进一步地，多个扰流管124的中轴线重合，优选扰流管组包括3个扰流管；优选相邻两个扰流管的开口125方向相反。本来领域技术人员可以理解的是，对于加热管126的加热温度，本领域技术人员可根据材料的性质进行选择，一般情况下，加热管126的加热温度要高于原料的蒸发温度，这样可以防止原料蒸气的凝结。

根据本发明的实施例，位于最外层的扰流管124的开口125朝向蒸气分配出口121。由此，可以使蒸气分配腔内的蒸气分布的更加均匀。进一步地，针对不同材料的弥散性会不同，从而会在最外侧扰流管124的开口125的不同位置的分散量不同，因此可以在最外层的扰流管124的开口125处设有可调节的挡板127，使开口125处气体分散量得到修正。由此，可以提高蒸气在外侧扰流管124开口125处分布的均匀性。需要说明的是，对于挡板127的数量以及挡板127沿扰流管124轴线方向的长度，本领域技术人员可根据具体的原料性质或工艺条件进行选择，此处不再赘述。

根据本发明的实施例，参考图3，进料装置220包括储料罐221、推料腔222和投料腔223，储料罐221下端开口连通在推料腔222的一侧顶端，推料腔222内设有物料推进器2221；投料腔223上端连通推料腔222的另一侧，投料腔223和推料腔222之间设有第一闸板阀224，投料腔223下端连通加热蒸发腔210，投料腔223与加热蒸发腔210之间设有第二闸板阀225，在第二闸板阀225上方设有称量器226，投料腔223上连接有第二抽真空泵2231和第二载气管道2232。将固体原料放在储料罐221中，储料罐221下端开口连通在推料腔222的一侧顶端，推料腔222内的物料推进器2221转动，带动着原料向推料腔222的另一端移动，且推料腔222的另一端连通投料腔223上端，进而原料落入投料腔223，投料腔223与加热蒸发腔210之间设有第二闸板阀225，在第二闸板阀225上方设有称量器226，原料进入投料腔223首先落在称量器226上，称量器226将原料的重量反馈给物料推进器2221，达到指定的重量后，物料推进器2221停止推动，此时第二闸板阀225打开，称量器226倾斜，将原料投入到加热蒸发腔210的坩埚211内。由此，本申请采用该进料装置220，可以实现原料的持续加入或更换。具体地，在原料落在称量器226上后，关闭第一闸板阀224，第二载气管道2232连接载气管道，可以将载气送入投料腔223内，同时第二抽真空泵2231抽真空，排除投料腔223内空气，同时使投料腔223达到要求的真空度，一方面，平衡了投料腔223与加热蒸发腔210的真空度，最大程度的避免加热蒸发腔210内的蒸气氛围产生波动，另一方面，避免了空气进入加热蒸发腔210内，造成原料和加热丝等的氧化。进一步地，载气为氦气、氮气、氩气等惰性气体。

具体地，开启第一闸板阀224，启动物料推进器2221进行投料，同时称量器226实时进行称重，到达所需重量后，物料推进器2221停止投料，关闭第一闸板阀224，开启第二抽真空泵2231进行抽真空到0Pa，关闭第二抽真空泵2231及其真空管道的阀门，开启第二载气管道2232，充气至千帕，再次第二抽真空泵2231进行抽真空，循环三次，将投料腔223内的空气置换为惰性气体，将真空度位置维持在10×10

根据本发明的实施例，参考图3，投料腔223内安装有第一真空计227，可以监控投料腔223内的真空度；在投料腔223的侧壁上设有观察窗228，观察窗228为双层玻璃，外侧玻璃可起到隔离管道内外环境的作用，内侧玻璃为可替换的玻璃，在内侧玻璃脏污后可以进行更换，通过安装观察窗228，可以观察投料腔223内部环境；在第一闸板阀224的上方，推料腔222的下端安装有管道挡板229，可以将物料推进器2221推下的原料更好的投入到称量器226的中央；称量器226可以多角度倾斜，从而避免了原料堆积在坩埚211的同一个位置，同时称量器226可以将数据反馈给物料推进器2221，从而调节物料推进器2221的转速和投料量；第二抽真空泵2231的管道和第二载气管道2232为细管道，以避免称量器226上的物料被气流扬起。

根据本发明的实施例，参考图3，加热蒸发腔210包括上腔B 215和下腔A216，上腔B215和下腔A 216可拆卸的连接，坩埚211放在下腔A 216中，下腔A 216的内侧壁上安装第一加热件217。因为上腔B 215和下腔A 216可拆卸，可以将下腔A216从加热蒸发腔210拆卸下来，坩埚211放在下腔A216中，如果需要对坩埚211进行维护或清洗，很方便将坩埚211从下腔A216中取出，加热使用时，下腔A216的内侧壁上安装第一加热件217，可以对坩埚211进行加热。由此，采用本申请的加热蒸发腔210，可以便于坩埚及相关零件的检修或清洗。进一步地，加热蒸发腔210内安装第二真空计(未示出)，由此，可以监控加热蒸发腔的真空度。需要说明的是，第一加热件217是本领域常规加热件，例如一整片的加热片、或2段、3段、4段加热片等，或加热丝来作为第一加热件217，只要能实现加热功能，本领域技术人员可根据实际对具体的第一加热件217的类型进行选择。优选地，第一加热件217为三段式加热件，由此，可以分别调节坩埚211上中下不同段的温度。

根据本发明的实施例，参考图4，第一加热件217和下腔A216的腔壁之间由内而外依次设有热反射板218和水冷板219。由此，可以调节坩埚211的温度高低。根据本发明的实施例，参考图3，蒸气输送管道230外安装第二加热件232，由此，可以对蒸气输送管道232进行加热，防止蒸气凝结。

本发明的第二个方面，本发明提出了一种采用上述具有连续进料功能的钙钛矿层气相传输沉积设备制备钙钛矿吸收层的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：

S100：基底上形成无机骨架层

该步骤中，将基底放入真空沉积腔内，通过进料装置向坩埚内供给无机原料，加热坩埚使得无机原料蒸发，无机原料蒸气通过加热蒸发腔后经蒸气分配出口沉积在基底上形成无机骨架层。

根据本发明的实施例，真空沉积腔的真空度为10

S200：在无机骨架层上形成有机前驱体层

该步骤中，通过进料装置向坩埚内供给有机原料，加热坩埚使得有机原料蒸发，有机原料蒸气通过加热蒸发腔后经蒸气分配出口沉积在无机骨架层上形成有机前驱体层。

根据本发明的实施例，真空沉积腔的真空度为10

S300：将S200得到的基片材料退火

该步骤中，将S200得到的基片材料加热退火，以便得到钙钛矿吸收层。本领域技术人员可以理解的是，退火条件是本领域常规工艺，本领域技术人员可根据实际对具体的退火条件进行选择。

由此，利用上述设备采用该方法可以将原料单独加热成蒸气后输送至真空沉积腔内进行沉积，从而避免了蒸气分配腔的堵塞，同时，在真空沉积过程中不破真空的前提下，实现原料的变换、加入以及设备的维修，节约可时间和人工成本，具有较高的生产效率。需要说明的是，针对上述具有连续进料功能的钙钛矿层气相传输沉积设备所描述的特征和优点，同样适用于该方法，此处不再赘述。

本发明的第三个方面，本发明提出了一种钙钛矿太阳能电池。根据本发明的实施例，钙钛矿太阳能电池依次包括上电极、第一电荷传输层、钙钛矿吸收层、第二电荷传输层和下电极，上述钙钛矿吸收层采用上述设备制备得到或采用上述方法制备得到。由此，该钙钛矿太阳能电池具有较高的生产效率。需要说明的是，针对上述设备及方法所描述的特征和优点同样适用于该钙钛矿太阳能电池，此处不再赘述。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例1

(1)在导电玻璃基底或绒面基底上制备第一电荷传输层。

在导电玻璃基底掺锡氧化铟(ITO)上采用真空蒸发法制备第一电荷传输层，第一电荷传输层的厚度为20nm。

导电玻璃包括掺锡氧化铟(ITO)导电玻璃或掺氟氧化锡(FTO)导电玻璃等。绒面基底包括钙钛矿-硅叠层太阳电池的晶硅绒面基底及其他绒面基底。第一电荷传输层包括硫氰酸亚铜(CuSCN)、碘化亚铜(CuI)、氧化亚铜(CuO)、氧化镍(NiO)、五氧化二钒(V

(2)两步法制备钙钛矿吸收层。

①真空沉积腔的真空度为2Pa，载气为氮气，流量维持在500sccm，等待真空沉积腔内气氛稳定后，步骤(1)得到的基片进入真空沉积腔。在第一电荷传输层基底上沉积一层无机骨架层，无机骨架层原料为Cs掺杂的PbI

②真空沉积腔的真空度为2Pa，载气为氮气，流量维持在500sccm，无机骨架层上继续沉积有机前驱物，有机前驱物为碘甲脒(FAI)，加热坩埚，控制温度为200℃。形成的有机前驱体层厚度范围为400nm。

③当沉积完有机前驱物后，基片通过传送带进入基片加热退火设备的控温箱内。在控温箱加热作用下，有机前驱物与无机前驱物发生化学反应，从而形成钙钛矿膜层。

反应机理：PbI

也可使用本申请的设备制备第一层无机骨架层，再使用溶剂法制备第二层有机前驱物，最后使用退火工艺，在控温箱加热作用下，有机前驱物与无机前驱物发生化学反应，从而形成钙钛矿膜层。

(3)制备第二电荷传输层。

采用真空蒸发法，在上述钙钛矿膜层上制备第二电荷传输层，第二电荷传输层为氧化镍(NiO)；第二电荷传输层的厚度为20nm。

第二电荷传输层包括硫氰酸亚铜(CuSCN)、碘化亚铜(CuI)、氧化亚铜(CuO)、氧化镍(NiO)、五氧化二钒(V

(4)制备背电极，形成钙钛矿太阳能电池。

采用真空蒸发法在上述第二电荷传输层上制备背电极，背电极为Cu电极，厚度为60nm。

背电极包括银电极(Ag)、铜电极(Cu)、金电极(Au)、铝电极(Al)、钼电极(Mo)、铬电极(Cr)等金属背电极，背电极还包括掺锡氧化铟(ITO)、掺氟氧化锡(FTO)、氧化锌等透明背电极。金属背电极最优厚度范围为40nm-100nm。金属背电极制备方法有蒸发法和溅射法等。透明背电极最优厚度范围为50nm-100nm。透明背电极制备方法有溅射法等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。