钙钛矿正式结构详细工序

钙钛矿太阳能电池的正式结构以透明导电基底为起点，依次堆叠电子传输层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层和金属电极，形成五层核心结构。其详细工序可归纳为以下步骤：

一、基底准备与预处理

1. 透明导电基底选择：通常采用氟掺杂氧化锡（FTO）或铟掺杂氧化锡（ITO）玻璃作为基底，这些材料具有良好的透光性和导电性，能够有效收集光生电流。

2. 基底清洗：对基底进行彻底清洗，以去除表面的油污、灰尘和其他杂质，确保基底表面的清洁度，为后续镀膜工艺提供良好的基础。

二、电子传输层制备

1. 材料选择：电子传输层通常由二氧化钛（TiO₂）或其他金属氧化物组成，这些材料具有高电子迁移率和良好的化学稳定性。

2. 制备方法：采用物理气相沉积（PVD）技术，如磁控溅射或蒸镀法，在基底上沉积一层均匀的电子传输层。PVD技术能够精确控制薄膜的厚度和成分，确保电子传输层的性能稳定。

三、钙钛矿光吸收层制备

1. 材料选择：钙钛矿光吸收层是器件的核心部分，通常由有机-无机杂化钙钛矿材料（如CH₃NH₃PbI₃）组成。这些材料具有优异的吸光性能和光电转换效率。

2. 制备方法：

• 溶液涂布法：包括狭缝涂布、刮刀涂布、喷涂和喷墨打印等。其中，狭缝涂布法因其印刷速度快、浆料利用率高、薄膜质量控制精细化等优点，成为钙钛矿电池产业化中选用的主流方法。该方法通过控制系统将前驱体墨水均匀地从狭缝涂布头中连续挤压至基底上，形成连续、均匀的液膜。

• 气相沉积法：包括物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）。PVD技术如蒸发镀膜和溅射镀膜，通过在高真空条件下将靶材表面气化或电离，再沉积到基底表面形成薄膜。CVD技术则利用气态前驱体在高温玻璃表面发生化学反应合成镀膜膜层。

3. 工艺控制：在制备过程中，需要严格控制涂布速度、涂布厚度、烘烤温度等参数，以确保钙钛矿光吸收层的性能稳定。

四、空穴传输层制备

1. 材料选择：空穴传输层通常由有机材料（如spiro-OMeTAD）或无机材料（如CuSCN）组成，这些材料具有良好的空穴传输性能和化学稳定性。

2. 制备方法：采用溶液涂布法或PVD技术，在钙钛矿光吸收层上沉积一层均匀的空穴传输层。溶液涂布法需要将空穴传输材料溶解在适当的溶剂中，然后通过涂布装置将溶液均匀涂布在钙钛矿层上。PVD技术则通过在高真空条件下将靶材表面气化或电离，再沉积到钙钛矿层表面形成薄膜。

五、金属电极制备

1. 材料选择：金属电极通常由金（Au）或银（Ag）等导电金属组成，这些材料具有良好的导电性和化学稳定性。

2. 制备方法：采用PVD技术，如蒸镀法或溅射镀膜法，在空穴传输层上沉积一层金属电极。PVD技术能够精确控制金属电极的厚度和成分，确保金属电极的性能稳定。

六、激光划线与组件封装

1. 激光划线：采用激光技术对电池进行划线处理，形成P1、P2、P3等划线区域，以实现电池内部的串联连接。激光划线技术具有精度高、速度快等优点，能够确保电池的性能稳定。

2. 组件封装：对制备好的钙钛矿太阳能电池进行封装处理，以保护电池免受外界环境的影响。封装材料通常采用丁基胶等密封材料，确保电池的密封性和耐久性。