CN113471367B - 制备钙钛矿膜层的系统和方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了制备钙钛矿膜层的系统和方法及其应用，所述系统包括：近空间升华设备、气相输送设备和基片退火设备，其中，所述近空间升华设备包括第一准备腔室、近空间升华腔室和第一出片腔室；所述气相输送设备包括第二准备腔室、气相反应腔室、第二出片腔室和气相输送腔室。采用该系统制备钙钛矿膜层不依赖基底的平整度，可在绒面基底上或具有较大粗糙度的基底上制备大面积均匀的钙钛矿膜层，同时采用该系统可以同时掺杂有机成分和无机成分，并且可以实现各组分含量的精确掺杂，钙钛矿膜层的晶体纯度高且形貌可控，从而显著提高钙钛矿太阳能电池的稳定性和电性能。
Description
技术领域
本发明属于钙钛矿太阳能电池领域，具体涉及一种制备钙钛矿膜层的系统和方法及其应用。
背景技术
太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，钙钛矿太阳能电池是近些年发展起来的一种新型太阳能电池。由于钙钛矿新型太阳能电池对可见光吸收高、成膜工艺简单、光电转换效率提升快而受到全世界的关注。
对于钙钛矿太阳能电池来说，其结构相当于薄膜电池，每一层都是一层薄膜，当电池面积增大时，整个薄膜的均匀性要达到非常好的质量是比较困难的，并且就钙钛矿材料本身，是一个多晶材料，容易引入缺陷，在薄膜中造成严重的复合。如何制备出大面积均匀致密的薄膜是一个要解决的关键问题。
目前制备钙钛矿太阳电池的方法有很多，如旋涂法、真空法、刮涂法及喷涂法等。这些方法可大致分为溶液法和真空法，溶液法就是把钙钛矿的前驱体材料全部溶解在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基亚砜(DMSO)等有机溶剂中，通过旋涂法、刮涂法、喷涂法或狭缝涂布法(Slot-die)等制备钙钛矿膜层；而真空法则是通过热蒸发法、溅射法或近空间升华法等在真空状态下把钙钛矿的前驱体材料直接制备到衬底上，全程没有溶剂参与。由于溶液具有流动性，如果采用溶液法在绒面基底或具有较大粗糙度的不平整基底上制备钙钛矿膜层，则会在绒面顶部或颗粒凸起处形成较薄膜层甚至是有孔洞的膜层，进而导致制备的钙钛矿膜层有大量的针孔或孔洞。因此溶液法只适用于旋涂法制备小面积的钙钛矿电池或在较小面积基底上刮涂或狭缝涂布(Slot-die)制备小型钙钛矿组件，但并不适合在绒面基底及不平整基底上制备均匀的钙钛矿薄膜。此外，溶液法制备钙钛矿膜层过程中，会引入溶剂，在生产上不仅会增加一步加溶剂和去除溶剂的过程，而且大量溶剂挥发会造成环境污染，不易实现绿色生产。而真空蒸发法不容易精准控制各组分比例，且不容易连续给料。
因此，现有的制备钙钛矿膜层的技术有待改进。
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制备钙钛矿膜层的系统和方法及其应用，采用该系统制备钙钛矿膜层不依赖基底的平整度，可在绒面基底上或具有较大粗糙度的基底上制备大面积均匀的钙钛矿膜层，同时采用该系统可以同时掺杂有机成分和无机成分，并且可以实现各组分含量的精确掺杂，钙钛矿膜层的晶体纯度高且形貌可控，从而显著提高钙钛矿太阳能电池的稳定性和电性能。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备钙钛矿膜层的系统。根据本发明的实施例，所述系统包括：
近空间升华设备，所述近空间升华设备包括：
第一准备腔室，所述第一准备腔室上设有第一进料口和第一抽气口；
近空间升华腔室，所述近空间升华腔室与所述第一准备腔室连通，并且所述近空间升华腔室与所述第一准备腔室的连接处设有第一阀门，所述近空间升华腔室内设有升华源和基底载台，所述基底载台上设有镂空支架，所述升华源上盛放有无机前驱物，所述近空间升华腔室上设有第一排气口和第一压力调节口；
第一出片腔室，所述第一出片腔室与所述近空间升华腔室连通，并且所述第一出片腔室与所述近空间升华腔室的连接处设有第二阀门，所述第一出片腔室上设有第一出料口和第二抽气口；
气相输送设备，所述气相输送设备包括：
第二准备腔室，所述第二准备腔室上设有第二进料口和第三抽气口，所述第二进料口与所述第一出料口相连，并且所述第二进料口与所述第一出料口连接处设有第三阀门；
气相反应腔室，所述气相反应腔室与所述第二准备腔室连通，并且所述第二准备腔室与所述气相反应腔室的连接处设有第四阀门，所述气相反应腔室内设有可转动地挡板，所述气相反应腔室上设有第二排气口、第二压力调节口和第一清洗气进口；
第二出片腔室，所述第二出片腔室与所述气相反应腔室连通，并且所述第二出片腔室与所述气相反应腔室的连接处设有第五阀门，所述第二出片腔室上设有第二出料口和第四抽气口；
气相输送腔室，所述气相输送腔室与所述气相反应腔室连通，并且所述气相输送腔室与所述气相反应腔室之间设有第六阀门，所述气相输送腔室内设有蒸发舟，所述蒸发舟上盛放有有机前驱物，所述气相输送腔室上设有第二清洗气进口和第三压力调节口；
基片退火设备，所述基片退火设备与所述第二出料口相连，并且所述基片退火设备与所述第二出料口的连接处设有第七阀门。
根据本发明实施例的制备钙钛矿膜层的系统，通过采用相连的近空间升华设备、气相输送设备和基片退火设备，其中近空间升华设备包括第一准备腔室、近空间升华腔室和第一出片腔室，基底载台在第一准备腔室内经抽真空后送入近空间升华腔室，近空间升华腔室内升华源上的无机前驱物升华后沉积在基底载台上的镂空支架上，在镂空支架上形成无机骨架层，不仅提高了沉积效率，而且减少了沉积时间，提高了生产效率。沉积后的基底载台经第一出片腔室出片后送至气相输送设备，该气相输送设备包括第二准备腔室、气相反应腔室、第二出片腔室和气相输送腔室，沉积后的基底载台经第二准备腔室抽真空后进入气相反应腔室，气相输送腔室内蒸发舟上的有机前驱物蒸发进入气相反应腔室后沉积在形成无机骨架层的基底载台上，即在无机骨架层上沉积有机物层，沉积后的基底载台经第二出片腔室进入基片退火设备，在基片退火设备中，基底载台上的有机物层和无机骨架层发生反应，同时掺杂有机成分和无机成分，大大提高钙钛矿太阳能电池的稳定性。同时本申请的系统在基底上形成有机物层和/或无机骨架层采用的均为沉积方式，因此制备钙钛矿膜层不依赖基底的平整度，可在绒面基底上或具有较大粗糙度的基底上制备大面积均匀的钙钛矿膜层。另外采用本申请的系统可精确控制无机前驱物和有机前驱物的掺杂含量以及纯度，使得无机骨架层和有机物层可以充分反应，得到钙晶体纯度高且形貌可控的钛矿膜层，从而显著提高钙钛矿太阳能电池的稳定性和电性能。
另外，根据本发明上述实施例的制备钙钛矿膜层的系统还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述基片退火设备包括：第三准备腔室，所述第三准备腔室上设有第三进料口和第五抽气口，所述第三进料口与所述第二出料口相连，所述第七阀门设在所述第三进料口和所述第二出料口之间的连接处；退火腔室，所述退火腔室与所述第三准备腔室连通，并且所述第三准备腔室与所述退火腔室的连接处设有第八阀门，所述退火腔室内沿其长度方向依次包括低温保温段、高温保温段和降温段；第三出片腔室，所述第三出片腔室与所述退火腔室连通，并且所述第三出片腔室与所述退火腔室的连接处设有第九阀门，所述第三出片腔室上设有第三出料口和第六抽气口。
在本发明的一些实施例中，所述近空间升华腔室内设有压力监控仪；所述气相反应腔室和所述气相输送腔室内设有压力与浓度检测仪。由此，可精确控制无机前驱物和有机前驱物的掺杂含量。
在本发明的一些实施例中，所升华源和所述蒸发舟上设有温控组件。由此，可精确控制无机前驱物和有机前驱物的掺杂含量。
在本发明的一些实施例中，所述近空间升华腔室与所述第一准备腔室的连接处、所述第一出片腔室与所述近空间升华腔室的连接处、所述第二准备腔室与所述气相反应腔室的连接处以及所述第二出片腔室与所述气相反应腔室的连接处设有温控组件。由此，可以防止对准备腔室或出片腔室的污染。
在本发明的一些实施例中，所述近空间升华腔室内设有在线成分检测与反馈组件，所述在线成分检测与反馈组件与所述升华源相连，所述在线成分检测与反馈组件基于其检测结果控制升华源的温度。由此，可精确控制无机前驱物和有机前驱物的掺杂含量。
在本发明的一些实施例中，所述升华源包括线式升华源和面式升华源。
在本发明的一些实施例中，所述线式升华源包括：线式升华源本体，所述线式升华源本体内限定出上方敞口的升华腔室；第一盖板，所述第一盖板设在所述升华腔室内，并且所述第一盖板将所述升华腔室分为自上而下的混合腔室和蒸发腔室，并且所述第一盖板上设有狭缝；第二盖板，所述第二盖板盖设在所述升华腔室的敞口上，并且所述第二盖板上设有开孔。
在本发明的一些实施例中，所述面式升华源包括基体和无机前驱物，所述无机前驱物在所述基体上呈回字型、米字型或矩阵分布。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种利用上述系统制备钙钛矿膜层的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：
(1)利用传动组件带动所述基底载台经所述第一准备腔室进入所述近空间升华腔室，在所述近空间升华腔室，所述升华源上无机前驱物升华，以便在所述基底载台的镂空支架上形成无机骨架层，然后经所述第一出片腔室进入所述气相输送设备；
(2)所述传动组件带动所述基底载台经所述第二准备腔室进入所述气相反应腔室，所述气相输送腔室中蒸发舟中有机前驱物蒸发进入所述气相反应腔室，以便在所述无机骨架层上形成有机物层；
(3)所述传送组件带动所述基底载台经所述第二出片腔室进入所述基片退火设备，使得所述有机物层和所述无机骨架层发生反应，以便得到钙钛矿膜层。
根据本发明实施例的制备钙钛矿膜层的方法，其制备钙钛矿膜层不依赖基底的平整度，可在绒面基底上或具有较大粗糙度的基底上制备大面积均匀的钙钛矿膜层，同时采用该系统可以同时掺杂有机成分和无机成分，并且可以实现各组分含量的精确掺杂，钙钛矿膜层的晶体纯度高且形貌可控，从而显著提高钙钛矿太阳能电池的稳定性和电性能。
另外，根据本发明上述实施例的制备钙钛矿膜层的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述有机前驱物包括卤化铅和卤化铯中的至少之一。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述无机骨架层的厚度为100～600nm。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述有机前驱物包括卤甲胺和卤甲醚中的至少之一。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述有机物层的厚度为100～600nm。
在本发明的第三个方面，本发明提出了一种钙钛矿膜层。根据本发明的实施例，所述钙钛矿膜层采用上述方法制备得到。由此，该钙钛矿膜层具有较高的晶体质量以及纯度，从而可以提高钙钛矿太阳能电池的稳定性和电性能。
在本发明的第四个方面，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，包括：所述钙钛矿太阳能电池包括：
基底；
第一电荷传输层，所述第一电荷传输层设在所述基底上；
钙钛矿吸收层，所述钙钛矿吸收层设在所述第一电荷传输层上；
第二电荷传输层，所述第二电荷传输层设在所述钙钛矿吸收层上；
背电极，所述背电极设在所述第二电荷传输层上，
其中，所述钙钛矿吸收层为上述的钙钛矿膜层。
由此，该钙钛矿太阳能电池通过采用上述具有较高纯度和晶体质量的钙钛矿膜层，使得该钙钛矿太阳能电池具有较高的稳定性和电性能。
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是根据本发明一个实施例的制备钙钛矿膜层的系统结构示意图；
图2是根据本发明一个实施例的制备钙钛矿膜层的系统中线式升华源俯视图；
图3是根据本发明一个实施例的制备钙钛矿膜层的系统中线式升华源的剖视图；
图4是图3中线式升华源上第二盖板的俯视图；
图5是根据本发明一个实施例的制备钙钛矿膜层的系统中面式升华源的俯视图；
图6是根据本发明再一个实施例的制备钙钛矿膜层的系统中面式升华源的俯视图；
图7是根据本发明又一个实施例的制备钙钛矿膜层的系统中基底载台的倾角示意图；
图8是根据本发明又一个实施例的制备钙钛矿膜层的系统结构示意图；
图9是根据本发明一个实施例的钙钛矿太阳能电池的结构示意图；
图10是实施例1中的得到的无机骨架层的SEM图；
图11是实施例2中的得到的无机骨架层的SEM图；
图12是实施例3中的得到的无机骨架层的SEM图；
图13是对比例中的得到的无机物层的SEM图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，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，本发明提出了一种制备钙钛矿膜层的系统。根据本发明的实施例，参考图1，该系统包括：近空间升华设备100、气相输送设备200和基片退火设备300。
根据本发明的实施例，参考图1，近空间升华设备100包括：第一准备腔室11、近空间升华腔室12和第一出片腔室13。
根据本发明的具体实施例，参考图1，第一准备腔室11上设有第一进料口101和第一抽气口102，且适于利用传动组件(未示出)将基底载台10(基底载台10上设有镂空支架(未示出))通过第一进料口101供给至第一准备腔室11后，开启第一抽气口101处的真空泵，使得第一准备腔室11内达到真空状态。
根据本发明的具体实施例，参考图1，近空间升华腔室12与第一准备腔室11连通，并且近空间升华腔室12与第一准备腔室11的连接处设有第一阀门121，近空间升华腔室12内设有升华源122和基底载台10，升华源122上盛放有无机前驱物，近空间升华腔室12上设有第一排气口103和第一压力调节口107，且适于在第一准备腔室11内达到真空状态后，开启近空间升华腔室12与第一准备腔室11的连接处的第一阀门121，利用传动组件将基底载台10传送至近空间升华腔室12内，并通过第一压力调节口107调整近空间升华腔室12内的压力，升华源122上的无机前驱物升华为气态后沉积在基底载台10上的镂空支架上，形成无机骨架层，优选沉积的无机骨架层的厚度范围为100-600nm，其中，无机前驱物包括卤化铅和卤化铯中的至少之一，例如氯化铅、溴化铅、碘化铅、氯化铯、溴化铯、碘化铯。
进一步地，上述升华源122和基底载台10上设有温控组件(未示出)，其通过控制升华源122的温度(80～1000℃)控制其上无机前驱物的升华量，从而精确控制无机骨架层中无机组分的添加量，并且基底载台10的温控范围为20～300℃。例如，当无机骨架层为PbX2(X＝I、Br、Cl)时，升华源122的温度为80～1000℃，基底载台10温度设为20～300℃；当无机骨架层为PbX2和CsY(X/Y＝I、Br、Cl)的混合物时，即升华源122上的无机前驱物为PbX2和CsY(X/Y＝I、Br、Cl)的混合物，升华源122的温度为80～1000℃，基底载台10温度设为20～300℃。并且近空间升华腔室12内设有压力监控仪128。根据本发明的一个具体实施例，近空间升华腔室12内设有在线成分检测与反馈组件123，在线成分检测与反馈组件123与升华源122相连，在线成分检测与反馈组件123基于其检测结果控制升华源122的温度，即在线成分检测与反馈组件123对基底载台10上形成的无机骨架层的厚度以及成分进行分析，并且基于检测结果控制升华源122上的温控组件，例如当某一组分过多时，可对该升华源122进行降温，当某一组分过少时，可对该升华源122进行升温，从而使各组分满足设定要求。
优选地，近空间升华腔室12内的升华源122可以为多个，并且多个升华源122上可以盛放相同的无机前驱物或不同的无机前驱物或多种无机前驱物的混合物。根据本发明的一个实施例，升华源122具有连续给料功能，并且升华源122包括但不限于线式升华源和面式升华源，同时多个升华源122可独立进行温度控制。升华源122的材质包含但不限于石墨，也可以为具有耐高温耐腐蚀涂层的金属及合金材质。
参考图2-3，线式升华源包括：线式升华源本体123、第一盖板124和第二盖板125，线式升华源本体123内限定出上方敞口的升华腔室126，第一盖板124设在升华腔室126内，并且第一盖板124将升华腔室126分为自上而下的混合腔室1261和蒸发腔室1262，其中蒸发腔室1262内盛放有无机前驱物，并且第一盖板124上设有狭缝1241，第二盖板125盖设在升华腔室126的敞口上，并且第二盖板125上设有开孔1251。具体的，第一盖板124上的狭缝1241宽度可调，从而可调节无机前驱物的蒸气压力和蒸发速度，同时还有混合无机前驱物蒸气的作用，使其充分混合均匀，升华后的无机前驱物蒸气经混合腔室1261后从第二盖板125上的开孔1251排出。优选地，如图3所示，第二盖板125具有前后两个子盖板1252，并且两个子盖板1252通过盖板支架1253连接，子盖板1252上包含但不限于如图4所示以下5种开孔方式。通过各个升华源盒选用不同类型的盖板，可以组合出多种气路排布方案，降低了设备镀膜不均匀的风险，提供了很大的灵活性，并且使膜层在大面积上分布最均匀。
进一步地，如图5-6，面式升华源包括基体127和无机前驱物，无机前驱物在基体127上包括但不限于呈回字型、米字型或矩阵分布。由此，可以使得基底载台10上无机骨架层均匀沉积。
根据本发明的具体实施例，参考图1，第一出片腔室13与近空间升华腔室12连通，并且第一出片腔室13与近空间升华腔室12的连接处设有第二阀门104，第一出片腔室13上设有第一出料口105和第二抽气口106。具体的，开启第二抽气口106处的真空泵，使得第一出片腔室13内达到真空状态，然后在近空间升华腔室12沉积完毕后，开启第一出片腔室13与近空间升华腔室12的连接处的第二阀门104，利用传动组件将基底载台10传送至第一出片腔室13，然后经第一出片腔室13上第一出料口105将基底载台10传送到气相输送设备200中。
根据本发明的实施例，参考图1，气相输送设备200包括：第二准备腔室21、气相反应腔室22、第二出片腔室23和气相输送腔室24。
根据本发明的具体实施例，第二准备腔室21上设有第二进料口201和第三抽气口202，第二进料口201与第一出料口105相连，并且第二进料口201与第一出料口105连接处设有第三阀门211，且适于利用传动组件(未示出)在将沉积无机骨架层的基底载台10通过第二进料口201供给至第二准备腔室21后，开启第三抽气口202处的真空泵，使得第二准备腔室21内达到真空状态。
根据本发明的具体实施例，气相反应腔室22与第二准备腔室21连通，并且第二准备腔室21与气相反应腔室22的连接处设有第四阀门221，气相反应腔室22内设有可转动地挡板222，气相反应腔室22上设有第二排气口203、第二压力调节口204和第一清洗气进口205，气相输送腔室24与气相反应腔室22连通，并且气相输送腔室24与气相反应腔室22之间设有第六阀门223，气相输送腔室24内设有蒸发舟20，蒸发舟20上盛放有有机前驱物，气相输送腔室24上设有第二清洗气进口206和第三压力调节口207。具体的，在第二准备腔室21内达到真空状态后，开启气相反应腔室22与第二准备腔室21的连接处的第四阀门221，利用传动组件将沉积无机骨架层的基底载台10传送至气相反应腔室22内，同时开启气相输送腔室24与气相反应腔室22之间的第六阀门223，同时开启气相反应腔室22上的第二排气口203，并且通过第二压力调节口204调整气相反应腔室22内的压力，气相输送腔室24内的蒸发舟20上的有机前驱物蒸发进入气相反应腔室22，在基底载台10上的无机骨架层上沉积有机物层(厚度为100～600nm)，其中，有机前驱物包括卤甲醚和卤甲胺中的至少之一，例如氯甲醚、溴甲醚、碘甲醚、氯甲胺、溴甲胺、碘甲胺。同时当气相输送设备200内气相反应腔室22和气相输送腔室24运行一段时间后，其内壁上会附着一些有机前驱物，通过气相反应腔室22上的第一清洗气进口205供给持续充入与有机前驱物反应的清洗气，同时通过气相输送腔室24上的第二清洗气进口206供给持续充入与有机前驱物反应的清洗气对气相反应腔室22和气相输送腔室24内壁进行清洁，反应后的废气通过气相反应腔室22上的第二排气口203排出。具体的，清洗气包含但不限于氟化氢(HF)气体。
优选地，气相反应腔室22和气相输送腔室24均设有压力与浓度检测仪241，用于实时检测气相反应腔室22和气相输送腔室24内有机组分的气体浓度和压力。
进一步地，气相反应腔室22内沉积有无机骨架层的基底载台10可调节倾角，倾角范围是±45°，如图7所示。此外，基底载台10还可以实现旋转，使其上有机物层沉积更均匀，同时基底载台10还可调节旋转速度。在气相反应腔室22的基底载台10下方1cm～5cm范围内设置挡板222，挡板222可对基底载台10进行全部遮挡和全部露出控制，并且通过旋转挡板222可以控制基底有机物层的厚度。
进一步地，参考图1，气相输送腔室24内可以设有多个蒸发舟20，并且每个蒸发舟20上可以盛放不同的有机前驱物或相同的有机前驱物或几种有机前驱物的混合物，并且每个蒸发舟20分别独立地设有温控组件(未示出)，即通过温控组件控制每个蒸发舟20上的蒸发温度，控制每个蒸发舟20上有机前驱物的蒸发量，从而精确控制有机前驱物的掺杂量。优选地，蒸发舟20的温控范围为60～300℃。
根据本发明的具体实施例，第二出片腔室23与气相反应腔室22连通，并且第二出片腔室23与气相反应腔室22的连接处设有第五阀门208，第二出片腔室23上设有第二出料口209和第四抽气口210。具体的，开启第四抽气口210处的真空泵，使得第二出片腔室23内达到真空状态，然后在气相反应腔室22沉积完毕后，开启第二出片腔室23与气相反应腔室22的连接处的第五阀门208，利用传动组件将基底载台10传送至第二出片腔室23，然后经第二出片腔室23上第二出料口209将基底载台传送到基片退火设备300中。
根据本发明的实施例，参考图1，基片退火设备300与第二出料口209相连，并且基片退火设备300与第二出料口209的连接处设有第七阀门301，利用传动组件将基底载台10传送至基片退火设备300内，使得有机物层和无机骨架层发生反应，得到钙钛矿膜层。当无机骨架层包括PbI2，有机物层包括MAI，发生反应为PbI2+MAI→MAPbI3；当无机骨架层包括PbI2，有机物层包括FAI，发生反应为PbI2+FAI→FAPbI3；当无机骨架层包括PbI2，有机物层包括FAI和MAI，发生的反应为PbI2+MAI+FAI→MAxFA(1-x)PbI3；当无机骨架层包括PbI2，有机物层包括FAI、MABr和MACl，发生反应为PbI2+FAI+MABr+MACl→MAxFA(1-x)PbIyBrzCl(3-y-zx)；当无机骨架层包括PbI2和CsI，有机物层包括FAI、MABr和MACl，发生的反应为PbI2+CsI+FAI+MABr+MACl→MAxFAyCs(1-x-y)PbImBrnCl(3-m-n)。
根据本发明的具体实施例，参考图1，近空间升华腔室12与第一准备腔室11的连接处、第一出片腔室13与近空间升华腔室12的连接处、第二准备腔室21与气相反应腔室22的连接处以及第二出片腔室23与气相反应腔室22的连接处设有温控组件25。具体的，温控组件25具有水冷降温功能，可对传送管路进行冷却，能够在开启阀门时使各腔室中无机前驱物或有机前驱物气体凝结在管壁上，防止对准备腔室和出片腔室进行污染。
根据本发明的具体实施例，参考图8，基片退火设备包括300包括第三准备腔室31、退火腔室32和第三出片腔室33，并且第三准备腔室31、退火腔室32和第三出片腔室33内布置有传送带34。
根据本发明的一个具体实施例，第三准备腔室31上设有第三进料口302和第五抽气口303，第三进料口302与第二出料口209相连，第七阀门301设在第三进料口302和第二出料口209之间的连接处。具体的，利用传送带34将基底载台10通过第二出料口209后经第三进料口302供给至第三准备腔室31后，开启第五抽气口303处的真空泵，使得第三准备腔室31内达到真空状态。
根据本发明的一个具体实施例，退火腔室32与第三准备腔室31连通，并且第三准备腔室31与退火腔室32的连接处设有第八阀门304，退火腔室32内沿其长度方向依次包括低温保温段321、高温保温段322和降温段323。具体的，低温保温段321的温度范围为50℃～120℃；高温保温段322范围为100℃～180℃；降温段323可通过吹风或冷却等方式使基片降至室温。并且低温保温段321、高温保温段322和降温段323段的长度与传送带34的速度和钙钛矿膜层的退火时间相匹配。例如，传送带速度范围为0.1m/min～1m/min，钙钛矿膜层的退火总时间为10min～60min。
根据本发明的一个具体实施例，第三出片腔室33与退火腔室32连通，并且第三出片腔室33与退火腔室32的连接处设有第九阀门305，第三出片腔室33上设有第三出料口306和第六抽气口307。具体的，开启第六抽气口307处的真空泵，使得第三出片腔室33内达到真空状态，然后在退火腔室32退火完毕后，开启第三出片腔室33与退火腔室32的连接处的第九阀门305，利用传送带34将基底载台传送至第三出片腔室33，然后经第三出片腔室33上第三出料口306实现具有钙钛矿膜层的基底载台的出片。
根据本发明的具体实施例，上述第一准备腔室11、近空间升华腔室12、第一出片腔室13、第二准备腔室21、气相反应腔室22、气相输送腔室24、第二出片腔室23、第三准备腔室31、退火腔室32和第三出片腔室33的形状包含但不限于立方形，也可以是圆柱形、球形、圆锥形等所有可能的几何形状，并且第一准备腔室11和第一出片腔室13的体积小于近空间升华腔室12，第二准备腔室21、第二出片腔室23的体积均小于气相反应腔室22和气相输送腔室24，第三准备腔室31和第三出片腔室33的体积小于退火腔室32，从而利于准备腔室和出片腔室快速抽至低真空状态，并且基底载台10进入准备腔室前，会在基底载台背表面进行覆膜或加盖挡板，防止基底载台背面沉积无机或有机前驱物。同时上述第一阀门121、第二阀门104、第三阀门211、第四阀门221、第五阀门208、第六阀门223、第七阀门301、第八阀门304、第九阀门305可以为开启角度可控的挡板结构，也可以是流量可控的气路排布，该气路可单路或多路及多路阵列方式排布联通。
根据本发明实施例的制备钙钛矿膜层的系统，通过采用相连的近空间升华设备100、气相输送设备200和基片退火设备300，其中近空间升华设备100包括第一准备腔室11、近空间升华腔室12和第一出片腔室13，基底载台10在第一准备腔室11内经抽真空后送入近空间升华腔室12，近空间升华腔室12内升华源122上的无机前驱物升华后沉积在基底载台10上的镂空支架上，在镂空支架上形成无机骨架层，不仅提高了沉积效率，而且减少了沉积时间，提高了生产效率。沉积后的基底载台10经第一出片腔室13出片后送至气相输送设备200，该气相输送设备200包括第二准备腔室21、气相反应腔室22、第二出片腔室23和气相输送腔室24，沉积后的基底载台10经第二准备腔室21抽真空后进入气相反应腔室22，气相输送腔室24内蒸发舟20上的有机前驱物蒸发进入气相反应腔室22后沉积在形成无机骨架层的基底载台上，即在无机骨架层上沉积有机物层，沉积后的基底载台经第二出片腔室23进入基片退火设备300，在基片退火设备300中，基底载台上的有机物层和无机骨架层发生反应，同时掺杂有机成分和无机成分，大大提高钙钛矿太阳能电池的稳定性。同时本申请的系统在基底上形成有机物层和/或无机骨架层采用的均为沉积方式，因此制备钙钛矿膜层不依赖基底的平整度，可在绒面基底上或具有较大粗糙度的基底上制备大面积均匀的钙钛矿膜层。另外采用本申请的系统可精确控制无机前驱物和有机前驱物的掺杂含量以及纯度，使得无机骨架层和有机物层可以充分反应，得到钙晶体纯度高且形貌可控的钛矿膜层，从而显著提高钙钛矿太阳能电池的稳定性和电性能。
在本发明的第二个方面，本发明提出了一种利用上述系统制备钙钛矿膜层的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：
S100：利用传动组件带动基底载台经第一准备腔室进入近空间升华腔室
该步骤中，利用传动组件带动基底载台10经第一准备腔室11进入近空间升华腔室12，在近空间升华腔室12，升华源122上无机前驱物升华，以便在基底载台10的镂空支架上形成无机骨架层，然后经第一出片腔室13进入气相输送设备200。其中，无机前驱物包括卤化铅和卤化铯中的至少之一，例如氯化铅、溴化铅、碘化铅、氯化铯、溴化铯、碘化铯。
进一步地，通过控制升华源122的温度(80～1000℃)控制其上无机前驱物的升华量，从而精确控制无机骨架层中无机组分的添加量，并且基底载台10的温控范围为20～300℃。例如，当无机骨架层为PbX2(X＝I、Br、Cl)时，升华源122的温度为80～1000℃，基底载台10温度设为20～300℃；当无机骨架层为PbX2和CsY(X/Y＝I、Br、Cl)的混合物时，即升华源122上的无机前驱物为PbX2和CsY(X/Y＝I、Br、Cl)的混合物，升华源122的温度为80～1000℃，基底载台10温度设为20～300℃。
S200：传动组件带动基底载台经第二准备腔室进入气相反应腔室
该步骤中，传动组件带动基底载台10经第二准备腔室21进入气相反应腔室22，气相输送腔室24中蒸发舟20中有机前驱物蒸发进入气相反应腔室22，在无机骨架层上形成有机物层。其中，有机前驱物包括卤甲醚和卤甲胺中的至少之一，例如氯甲醚、溴甲醚、碘甲醚、氯甲胺、溴甲胺、碘甲胺。同时当气相输送设备200内气相反应腔室22和气相输送腔室24运行一段时间后，其内壁上会附着一些有机前驱物，通过气相反应腔室22上的第一清洗气进口205供给持续充入与有机前驱物反应的清洗气，同时通过气相输送腔室24上的第二清洗气进口206供给持续充入与有机前驱物反应的清洗气对气相反应腔室22和气相输送腔室24内壁进行清洁，反应后的废气通过气相反应腔室22上的第二排气口203排出。具体的，清洗气包含但不限于氟化氢(HF)气体。
S300：传送组件带动基底载台经第二出片腔室进入基片退火设备
该步骤中，传动组件带动基底载台10经第二出片腔室23进入基片退火设备300的第三准备腔室31，基底载台10在传送带34的作用下经过退火腔室32，使得有机物层和无机骨架层发生反应，得到钙钛矿膜层再经第三出片腔室33出片。具体的，当无机骨架层包括PbI2，有机物层包括MAI，发生反应为PbI2+MAI→MAPbI3；当无机骨架层包括PbI2，有机物层包括FAI，发生反应为PbI2+FAI→FAPbI3；当无机骨架层包括PbI2，有机物层包括FAI和MAI，发生的反应为PbI2+MAI+FAI→MAxFA(1-x)PbI3；当无机骨架层包括PbI2，有机物层包括FAI、MABr和MACl，发生反应为PbI2+FAI+MABr+MACl→MAxFA(1-x)PbIyBrzCl(3-y-zx)；当无机骨架层包括PbI2和CsI，有机物层包括FAI、MABr和MACl，发生的反应为PbI2+CsI+FAI+MABr+MACl→MAxFAyCs(1-x-y)PbImBrnCl(3-m-n)。
根据本发明实施例的制备钙钛矿膜层的方法，其制备钙钛矿膜层不依赖基底的平整度，可在绒面基底上或具有较大粗糙度的基底上制备大面积均匀的钙钛矿膜层，同时采用该系统可以同时掺杂有机成分和无机成分，并且可以实现各组分含量的精确掺杂，钙钛矿膜层的晶体纯度高且形貌可控，从而显著提高钙钛矿太阳能电池的稳定性和电性能。需要说明的是，上述针对制备钙钛矿膜层的系统所描述的特征和优点同样适用于该制备钙钛矿膜层的方法，此处不再赘述。
在本发明的第三个方面，本发明提出了一种钙钛矿膜层。根据本发明的实施例，所述钙钛矿膜层采用上述方法制备得到。由此，该钙钛矿膜层具有较高的晶体质量以及纯度，从而可以提高钙钛矿太阳能电池的稳定性和电性能。需要说明的是，上述针对制备钙钛矿膜层的系统和方法所描述的特征和优点同样适用于该钙钛矿膜层，此处不再赘述。
在本发明的第四个方面，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，参考图9，钙钛矿太阳能电池包括：基底100A、第一电荷传输层200A、钙钛矿膜层300A、第二电荷传输层400A和背电极500A。
根据本发明的实施例，基底100A包括导电玻璃或绒面基底，其中，导电玻璃包括但不限于掺锡氧化铟(ITO)的导电玻璃或掺氟氧化锡(FTO)的导电玻璃等，绒面基底包括但不限于钙钛矿-硅叠层太阳电池的晶硅绒面基底。
根据本发明的实施例，第一电荷传输层200A设在基底100A上，其中，第一电荷传输层200A包括但不限于硫氰酸亚铜(CuSCN)、碘化亚铜(CuI)、氧化亚铜(CuO)、氧化镍(NiO)、五氧化二钒(V2O5)、三氧化钼(MoO3)、Spiro-OMeTAD(22'77'-四[NN-二(4-甲氧基苯基)氨基]-99'-螺二芴)、P3HT(聚(3-己基噻吩-2,5-二基)、PTAA(聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺])、PEDOT:PSS(聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸))、二氧化钛(TiO2)、二氧化锡(SnO2)、富勒烯(C60)、氧化锌(ZnO)、PCBM(富勒烯衍生物)等。并且第一电荷传输层200A的制备方法包括蒸发法、溅射法、化学浴沉积法、前驱溶液旋涂法或前驱溶液刮涂法及Slot-die法等，同时第一电荷传输层200A的厚度范围是0.1nm～500nm。
根据本发明的实施例，钙钛矿吸收层300A设在第一电荷传输层200A上，其中，该钙钛矿膜层300A为上述的钙钛矿膜层。
根据本发明的实施例，第二电荷传输层400A设在钙钛矿膜层300A上，其中，第二电荷传输层400A包括但不限于硫氰酸亚铜(CuSCN)、碘化亚铜(CuI)、氧化亚铜(CuO)、氧化镍(NiO)、五氧化二钒(V2O5)、三氧化钼(MoO3)、Spiro-OMeTAD(22'77'-四[NN-二(4-甲氧基苯基)氨基]-99'-螺二芴)、P3HT(聚(3-己基噻吩-2,5-二基)、PTAA(聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺])、PEDOT:PSS(聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸))、二氧化钛(TiO2)、二氧化锡(SnO2)、富勒烯(C60)、氧化锌(ZnO)、PCBM(富勒烯衍生物)等。并且第一电荷传输层200A的制备方法包括蒸发法、溅射法、化学浴沉积法、前驱溶液旋涂法或前驱溶液刮涂法及Slot-die法等，同时第一电荷传输层200A的厚度范围是5nm～500nm。
根据本发明的实施例，背电极500A设在第二电荷传输层400A上，其中，背电极500A包括但不限于银电极(Ag)、铜电极(Cu)、金电极(Au)、铝电极(Al)、钼电极(Mo)、铬电极(Cr)中至少一种，金属背电极的厚度范围为40nm-500nm。并且金属背电极制备方法有蒸发法和溅射法等。同时背电极500A也包括但不限于掺锡氧化铟(ITO)、掺氟氧化锡(FTO)、氧化锌等透明背电极。透明背电极厚度范围为50nm-500nm。透明背电极制备方法有溅射法等。
由此，该钙钛矿太阳能电池通过采用上述具有较高纯度和晶体质量的钙钛矿膜层，使得该钙钛矿太阳能电池具有较高的稳定性和电性能。需要说明的是，上述针对钙钛矿膜层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
用旋涂法在ITO导电玻璃上制备一层硫氰酸亚铜薄膜(厚度为20nm)，对第一准备腔室11进行抽真空，然后把样品转移至近空间升华设备100的第一准备腔室11，然后进入近空间升华腔室12，升华源122的温度为190℃(其上盛放PbI2)，基底载台10温度为150℃，通过调控压力调节口使近空间升华腔室12压力稳定在10Pa，在基底载台的镂空支架上开始沉积PbI2无机骨架层，沉积厚度为360nm，其SEM如图10所示，沉积完毕后，基底载台10通过第一出片腔室13进入气相输送设备200的第二准备腔室21(提前对第一准备腔室11进行抽真空)后进入气相反应腔室22，气相输送腔室24内设有两个蒸发舟20，两个蒸发舟20的温度分别为120℃(对应蒸发舟20上盛放FAI)和100℃(对应蒸发舟20上盛放MAI)，基底载台10温度为90℃，通过调控压力调节口使气相反应腔室22压力稳定在10Pa，开始同时沉积FAI和MAI，沉积厚度为250nm，然后将沉积后的基底载台经第二出片腔室23传送至基片退火设备300的第三准备腔室31，然后传送带作用下进入退火腔室32，退火腔室32内沿其长度方向依次包括低温保温段321、高温保温段322和降温段323，低温保温段321的温度范围为50℃～120℃；高温保温段322范围为100℃～180℃；降温段323可通过吹风或冷却等方式使基片降至室温，传送带速度范围为0.1m/min～1m/min，钙钛矿膜层的退火总时间为10min～60min，在控温箱加热作用下，有机物层与无机骨架层发生化学反应形成钙钛矿膜层，再在钙钛矿膜层上蒸发形成20nm厚的C60层，再在C60层上蒸发形成60nm厚的Cu电极，最终制备出钙钛矿太阳能电池。
实施例2
用旋涂法在FTO导电玻璃上制备一层氧化镍薄膜(厚度为20nm)，对第一准备腔室11进行抽真空，然后把样品转移至近空间升华设备100的第一准备腔室11，然后进入近空间升华腔室12，近空间升华腔室12内设有两个升华源122，两个升华源122的温度分别为180℃(其上盛放PbI2)和210℃(其上盛放CsBr)，基底载台10温度为160℃，通过调控压力调节口使近空间升华腔室12压力稳定在15Pa，在基底载台的镂空支架上开始沉积PbI2和CsBr无机骨架层，沉积厚度为350nm，其SEM如图11所示，沉积完毕后，基底载台10通过第一出片腔室13进入气相输送设备200的第二准备腔室21(提前对第一准备腔室11进行抽真空)后进入气相反应腔室22，气相输送腔室24内设有三个蒸发舟20，三个蒸发舟20的温度分别为130℃(对应蒸发舟20上盛放FAI)、110℃(对应蒸发舟20上盛放MAI)和100℃(对应蒸发舟20上盛放MACl)，基底载台10温度为80℃，通过调控压力调节口使气相反应腔室22压力稳定在10Pa，开始同时沉积FAI、MAI和MACl，沉积厚度为240nm，然后将沉积后的基底载台经第二出片腔室23传送至基片退火设备300的第三准备腔室31，然后传送带作用下进入退火腔室32，退火腔室32内沿其长度方向依次包括低温保温段321、高温保温段322和降温段323，低温保温段321的温度范围为50℃～120℃；高温保温段322范围为100℃～180℃；降温段323可通过吹风或冷却等方式使基片降至室温，传送带速度范围为0.1m/min～1m/min，钙钛矿膜层的退火总时间为10min～60min，在控温箱加热作用下，有机物层与无机骨架层发生化学反应形成钙钛矿膜层，再在钙钛矿膜层上蒸发形成20nm厚的PCBM层，再在PCBM层上蒸发形成50nm厚的Ag电极，最终制备出钙钛矿太阳能电池。
实施例3
用旋涂法在ITO导电玻璃上制备一层PTAA薄膜(厚度为15nm)，对第一准备腔室11进行抽真空，然后把样品转移至近空间升华设备100的第一准备腔室11，然后进入近空间升华腔室12，近空间升华腔室12内设有两个升华源122，两个升华源122的温度分别为200℃(其上盛放PbI2)和230℃(其上盛放CsI)，基底载台10温度为180℃，通过调控压力调节口使近空间升华腔室12压力稳定在40Pa，在基底载台的镂空支架上开始沉积PbI2和CsI无机骨架层，沉积厚度为320nm，其SEM如图12所示，沉积完毕后，基底载台10通过第一出片腔室13进入气相输送设备200的第二准备腔室21(提前对第一准备腔室11进行抽真空)后进入气相反应腔室22，气相输送腔室24内设有三个蒸发舟20，三个蒸发舟20的温度分别为130℃(对应蒸发舟20上盛放MABr)、140℃(对应蒸发舟20上盛放FAI)和120℃(对应蒸发舟20上盛放MACl)，基底载台10温度为100℃，通过调控压力调节口使气相反应腔室22压力稳定在15Pa，开始同时沉积MABr、FAI和MACl，沉积厚度为250nm，然后将沉积后的基底载台经第二出片腔室23传送至基片退火设备300的第三准备腔室31，然后传送带作用下进入退火腔室32，退火腔室32内沿其长度方向依次包括低温保温段321、高温保温段322和降温段323，低温保温段321的温度范围为50℃～120℃；高温保温段322范围为100℃～180℃；降温段323可通过吹风或冷却等方式使基片降至室温，传送带速度范围为0.1m/min～1m/min，钙钛矿膜层的退火总时间为10min～60min，在控温箱加热作用下，有机物层与无机骨架层发生化学反应形成钙钛矿膜层，再在钙钛矿膜层上蒸发形成20nm厚的C60层，再在C60层上蒸发形成5nm厚的BCP，再在BCP层上蒸发形成60nm厚的Cu电极，最终制备出钙钛矿太阳能电池。
对比例
用溅射法在FTO导电玻璃上制备一层氧化镍薄膜(厚度为20nm)，在氧化镍基底上旋涂钙钛矿前驱体溶液，其SEM如图13所示，然后在150℃热板上退火15min，再在钙钛矿膜层上蒸发形成20nm厚的C60层，再在C60层蒸发形成5nm厚的BCP，最后在BCP层上蒸发形成60nm厚的Cu电极，最终制备出钙钛矿太阳能电池。
对实施例1-3以及对比例得到的钙钛矿太阳能电池的电性能进行评价，每个实施例和对比例测试两组，其评价数据如表1所示。
表1
结论：通过比较实施例1-3和对比例中的无机物层的SEM图可知，实施例1-3的无机骨架层具有更多的孔隙，能够使有机组分容易并充分地进入到无机骨架层内部进行化学反应，从而形成反应更完全的钙钛矿晶体薄膜。并且从实施例1-3和对比例制备的钙钛矿太阳能电池测试数据可知，实施例1-3得到的电池性能更好。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
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。
Claims (16)
1.一种制备钙钛矿膜层的系统，其特征在于，包括：
近空间升华设备，所述近空间升华设备包括：
第一准备腔室，所述第一准备腔室上设有第一进料口和第一抽气口；
近空间升华腔室，所述近空间升华腔室与所述第一准备腔室连通，并且所述近空间升华腔室与所述第一准备腔室的连接处设有第一阀门，所述近空间升华腔室内设有升华源和基底载台，所述基底载台上设有镂空支架，所述升华源上盛放有无机前驱物，所述近空间升华腔室上设有第一排气口和第一压力调节口；
第一出片腔室，所述第一出片腔室与所述近空间升华腔室连通，并且所述第一出片腔室与所述近空间升华腔室的连接处设有第二阀门，所述第一出片腔室上设有第一出料口和第二抽气口；
气相输送设备，所述气相输送设备包括：
第二准备腔室，所述第二准备腔室上设有第二进料口和第三抽气口，所述第二进料口与所述第一出料口相连，并且所述第二进料口与所述第一出料口连接处设有第三阀门；
气相反应腔室，所述气相反应腔室与所述第二准备腔室连通，并且所述第二准备腔室与所述气相反应腔室的连接处设有第四阀门，所述气相反应腔室内设有可转动的挡板，所述气相反应腔室上设有第二排气口、第二压力调节口和第一清洗气进口；
第二出片腔室，所述第二出片腔室与所述气相反应腔室连通，并且所述第二出片腔室与所述气相反应腔室的连接处设有第五阀门，所述第二出片腔室上设有第二出料口和第四抽气口；
气相输送腔室，所述气相输送腔室与所述气相反应腔室连通，并且所述气相输送腔室与所述气相反应腔室之间设有第六阀门，所述气相输送腔室内设有蒸发舟，所述蒸发舟上盛放有有机前驱物，所述气相输送腔室上设有第二清洗气进口和第三压力调节口；
基片退火设备，所述基片退火设备包括退火腔室，所述退火腔室与所述第二出料口相连，并且所述退火腔室与所述第二出料口的连接处设有第七阀门，所述退火腔室内沿其长度方向依次包括低温保温段、高温保温段和降温段。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基片退火设备还包括：
第三准备腔室，所述第三准备腔室上设有第三进料口和第五抽气口，所述第三进料口与所述第二出料口相连，所述第七阀门设在所述第三进料口和所述第二出料口之间的连接处；
所述退火腔室与所述第三准备腔室连通，并且所述第三准备腔室与所述退火腔室的连接处设有第八阀门；
第三出片腔室，所述第三出片腔室与所述退火腔室连通，并且所述第三出片腔室与所述退火腔室的连接处设有第九阀门，所述第三出片腔室上设有第三出料口和第六抽气口。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述近空间升华腔室内设有压力监控仪；
所述气相反应腔室和所述气相输送腔室内设有压力与浓度检测仪。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述升华源和所述蒸发舟上设有温控组件。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述近空间升华腔室与所述第一准备腔室的连接处、所述第一出片腔室与所述近空间升华腔室的连接处、所述第二准备腔室与所述气相反应腔室的连接处以及所述第二出片腔室与所述气相反应腔室的连接处设有温控组件。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述近空间升华腔室内设有在线成分检测与反馈组件，所述在线成分检测与反馈组件与所述升华源相连，所述在线成分检测与反馈组件基于其检测结果控制所述升华源的温度。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述升华源包括线式升华源和面式升华源。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述线式升华源包括：
线式升华源本体，所述线式升华源本体内限定出上方敞口的升华腔室；
第一盖板，所述第一盖板设在所述升华腔室内，并且所述第一盖板将所述升华腔室分为自上而下的混合腔室和蒸发腔室，并且所述第一盖板上设有狭缝；
第二盖板，所述第二盖板设在所述升华腔室的敞口上，并且所述第二盖板上设有开孔。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述面式升华源包括基体和无机前驱物，所述无机前驱物在所述基体上呈回字型、米字型或矩阵分布。
10.一种利用权利要求1-9中任一项所述的系统制备钙钛矿膜层的方法，其特征在于，包括：
(1)利用传动组件带动所述基底载台经所述第一准备腔室进入所述近空间升华腔室，在所述近空间升华腔室，所述升华源上无机前驱物升华，以便在所述基底载台的镂空支架上形成无机骨架层，然后经所述第一出片腔室进入所述气相输送设备；
(2)所述传动组件带动所述基底载台经所述第二准备腔室进入所述气相反应腔室，所述气相输送腔室中蒸发舟中有机前驱物蒸发进入所述气相反应腔室，以便在所述无机骨架层上形成有机物层；
(3)所述传动组件带动所述基底载台经所述第二出片腔室进入所述基片退火设备，使得所述有机物层和所述无机骨架层发生反应，以便得到钙钛矿膜层。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述无机前驱物包括卤化铅和卤化铯中的至少之一。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述无机骨架层的厚度为100～600nm。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述有机前驱物包括卤甲胺和卤甲醚中的至少之一。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述有机物层的厚度为100～600nm。
15.一种钙钛矿膜层，其特征在于，所述钙钛矿膜层采用权利要求10-14中任一项所述的方法制备得到。
16.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括：
基底；
第一电荷传输层，所述第一电荷传输层设在所述基底上；
钙钛矿吸收层，所述钙钛矿吸收层设在所述第一电荷传输层上；
第二电荷传输层，所述第二电荷传输层设在所述钙钛矿吸收层上；
背电极，所述背电极设在所述第二电荷传输层上，
其中，所述钙钛矿吸收层为权利要求15所述的钙钛矿膜层。
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