CN114481032A - 制备钙钛矿膜层的设备和方法、太阳能电池及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备钙钛矿膜层的设备和方法、太阳能电池及制备方法，设备包括：共蒸发装置，包括共蒸发沉积腔室、连接共蒸发沉积腔室的进端的准备腔室、连接共蒸发沉积腔室的出端的第一出片腔室，准备腔室和第一出片腔室可抽真空且可导通或封闭，共蒸发沉积腔室可抽真空，共蒸发沉积腔室内设有蒸发源；加热退火装置，包括控温腔室、连接控温腔室的出端的第二出片腔室，控温腔室内的温度可调，控温腔室与第一出片腔室相连，第二出片腔室可抽真空且可导通或封闭；传送装置，用于传送基片。本发明能实现连接真空共蒸发沉积钙钛矿膜，工艺流程简单，可提高生产效率，实现连续生产，还可以在绒面基底以及具有一定粗糙度的基底上制备钙钛矿膜层。

Description

制备钙钛矿膜层的设备和方法、太阳能电池及制备方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池制造技术领域，尤其是涉及一种制备钙钛矿膜层的设备和方法、太阳能电池及制备方法。

背景技术

相关技术中，制备钙钛矿膜层主要集中在溶液法和真空蒸发法。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，容易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，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，但是，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。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种制备钙钛矿膜层的设备，以解决现有技术中溶液法在绒面基底上制备钙钛矿膜层时，薄膜层上容易形成孔洞，存在质量缺陷的问题。

本发明还旨在提出一种钙钛矿膜层的制备方法，以应用上述的设备。

本发明还旨在提出一种太阳能电池的制备方法，以应用钙钛矿膜层的制备方法。

本发明还旨在提出一种太阳能电池，以应用太阳能电池的制备方法。

根据本发明实施例的制备钙钛矿膜层的设备，所述设备用于制备太阳能电池的基片上的钙钛矿膜层，所述设备包括：共蒸发装置，所述共蒸发装置包括共蒸发沉积腔室、连接所述共蒸发沉积腔室的进端的准备腔室、连接所述共蒸发沉积腔室的出端的第一出片腔室，所述准备腔室和所述第一出片腔室可抽真空且可导通或封闭，所述共蒸发沉积腔室可抽真空，所述共蒸发沉积腔室内设有蒸发源，用于将前驱物蒸发并沉积在所述基片上；加热退火装置，所述加热退火装置包括控温腔室、连接所述控温腔室的出端的第二出片腔室，所述控温腔室内的温度可调，所述控温腔室与所述第一出片腔室相连，所述第二出片腔室可抽真空且可导通或封闭；传送装置，所述传送装置用于传送所述基片，并带动所述基片依次经过所述准备腔室、所述共蒸发沉积腔室、所述第一出片腔室、所述控温腔室以及所述第二出片腔室。

根据本发明实施例的制备钙钛矿膜层的设备，通过对准备腔室、共蒸发沉积腔室、第一出片腔室、第二出片腔室抽真空，可以在基片制备钙钛矿膜层的过程中实现连接真空共蒸发沉积钙钛矿膜，适用于各种钙钛矿材料体系，工艺流程简单，且能提高沉积速率，减少沉积时间，提高生产效率，实现连续生产，具有良好的产业化前景。采用该设备进行连接真空共蒸发制备钙钛矿膜，制备的钙钛矿膜可以不依赖基片的基底平整度，实现在绒面基底以及具有一定较大粗糙度的基底上制备大面积的钙钛矿膜层，有利于批量生产钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池或钙钛矿/钙钛矿叠层太阳能电池。

一些实施例中，所述共蒸发沉积腔室内设有第一压力调节件和第一检测件，所述第一检测件连接所述第一压力调节件，所述第一检测件可检测所述共蒸发沉积腔室内的压力，以控制所述第一压力调节件向所述共蒸发沉积腔室内补气或排气，调节所述共蒸发沉积腔室内的压力。

一些实施例中，所述准备腔室具有准备腔进端和准备腔出端，所述准备腔进端和所述准备腔出端上设有第一阀装置，所述第一出片腔室具有第一出片腔进端和第一出片腔出端，所述第一出片腔进端和所述第一出片腔出端上设有第二阀装置，所述第二出片腔室具有第二出片腔进端和第二出片腔出端，所述第二出片腔进端和所述第二出片腔出端上设有第三阀装置。

一些实施例中，所述准备腔出端上设有连接所述共蒸发沉积腔室的第一管道，所述第一出片腔进端上设有连接所述共蒸发沉积腔室的第二管道，所述第一管道和所述第二管道上设有温控装置，所述温控装置保持常低温开启，以使所述共蒸发沉积腔室溢散的前驱物气体凝结在所述第一管道和所述第二管道上。

一些实施例中，所述蒸发源包括卤化铅蒸发源、有机蒸发源、卤化铯蒸发源，所述卤化铅蒸发源、所述有机蒸发源以及所述卤化铯蒸发源中任一个的温度范围为50℃至1000℃。

一些实施例中，所述蒸发源为多个，多个所述蒸发源包括至少一个所述卤化铅蒸发源、所述有机蒸发源以及所述卤化铯蒸发源，多个所述蒸发源为线型布置或点阵列布置。

一些实施例中，当多个所述蒸发源为线型布置时，每个所述蒸发源沿第一方向延伸，多个所述蒸发源并排设置以形成蒸发线源，所述蒸发线源包括三个温控区，每个所述温控区均可独立控温。

一些实施例中，所述蒸发源包括：盒体，所述盒体具有容纳腔和连通所述容纳腔的敞口，所述容纳腔内设有前驱物；第一盖板，所述第一盖板设在所述敞口上且与所述前驱物之间的距离可调，所述所述第一盖板上设有第一出气孔；加热层，所述加热层包覆在所述盒体上；隔热层，所述隔热层包覆在所述加热层上；冷却层，所述冷却层包覆在所述隔热层上。

一些实施例中，所述蒸发源还包括：第二盖板，所述第二盖板设在所述第一盖板的下方且设有第二出气孔，所述第二出气孔和所述第一出气孔沿水平方向间隔开设置；第三盖板，所述第三盖板设在所述第二盖板的下方且设有第三出气孔，所述第三出气孔和所述第二出气孔沿水平方向间隔开设置，所述前驱物位于所述第三盖板的下方。

一些实施例中，所述第一出气孔在所述第一盖板上构造为条形孔，所述第一出气孔沿所述第一盖板的长度方向延伸。

一些实施例中，所述第一盖板上设有多个喷嘴，多个所述喷嘴沿所述第一盖板的长度方向彼此间隔开设置，每个所述喷嘴的喷口形成所述第一出气孔。

一些实施例中，所述卤化铅蒸发源和所述卤化铯蒸发源设在所述有机蒸发源的相对两侧，其中，所述有机蒸发源的所述喷嘴为第一喷嘴；所述卤化铅蒸发源的所述喷嘴为第二喷嘴，且向靠近所述第一喷嘴的一侧倾斜；所述卤化铯蒸发源的所述喷嘴为第三喷嘴，且向靠近所述第一喷嘴的一侧倾斜，所述第一喷嘴和所述第二喷嘴之间、所述第一喷嘴和所述第三喷嘴之前设有第一挡板，所述第二喷嘴的远离所述第一喷嘴的一侧设有第二挡板，所述第三喷嘴的远离所述第一喷嘴的一侧设有第三挡板。

一些实施例中，所述共蒸发装置还包括有机腔室，所述有机腔室设有连通所述共蒸发沉积腔室的出口，所述有机蒸发源设在所述有机腔室内，所述有机腔室内设有第二检测件，以检测所述有机蒸发源内前驱物气体的浓度和压力，所述共蒸发沉积腔室内设有第三检测件，以检测所述共蒸发沉积腔室内前驱物气体的浓度；所述设备包括反馈系统，所述反馈系统电连接所述第二检测件和所述第三检测件，以控制所述有机蒸发源，调节所述有机腔室内前驱物气体的浓度。

一些实施例中，所述有机腔室上设有第二压力调节件和清洗口，所述第二压力调节件用于向所述有机腔室内补气或排气，以调节所述有机腔室内的压力，所述清洗口可通入清洗气，以清洗所述有机腔室内壁上沉积的所述前驱物气体。

一些实施例中，所述控温腔室包括沿所述传送装置的输送方向依次设置的低位保温段、高温保温段以及降温段，所述低位保温段内的温度范围为50℃至200℃，所述高温保温段内的温度范围为100℃至300℃。

一些实施例中，所述传送装置包括设在所述控温腔室内的传送带，所述传送带在所述控温腔室内的速度范围为0.1m/min至1m/min，所述钙钛矿膜层在所述控温腔室内的退火时间为10min至60min，所述低位保温段、所述高温保温段、所述降温段中任一段的长度为位于该段内的所述传送带的速度和所述退火时间的乘积。

传送装置根据本发明实施例的太阳能电池的钙钛矿膜层制备方法，所述太阳能电池的钙钛矿膜层采用前文所述的设备进行制备。

根据本发明实施例的太阳能电池的钙钛矿膜层制备方法，可以在基片制备钙钛矿膜层的过程中实现连接真空共蒸发沉积钙钛矿膜，减少沉积时间，提高生产效率，实现连续生产，制备的钙钛矿膜可以不依赖基片的基底平整度，实现在绒面基底以及具有一定较大粗糙度的基底上制备大面积的钙钛矿膜层，有利于批量生产钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池或钙钛矿/钙钛矿叠层太阳能电池。

根据本发明实施例的太阳能电池的制备方法，所述制备方法包括：在基底上制备第一电荷传输层，以形成基片；采用前文所述的方法在所述第一电荷传输层上制备所述钙钛矿膜层；在所述钙钛矿膜层上制备第二电荷传输层；在所述第二电荷传输层上制备电极，以形成太阳能电池。

根据本发明实施例的太阳能电池的制备方法，可以在基片制备钙钛矿膜层的过程中实现连接真空共蒸发沉积钙钛矿膜，工艺流程简单，且能提高沉积速率，减少沉积时间，提高生产效率，还可以不依赖基片的基底平整度，实现在绒面基底以及具有一定较大粗糙度的基底上制备大面积的钙钛矿膜层，有利于批量生产钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池或钙钛矿/钙钛矿叠层太阳能电池。

一些实施例中，所述钙钛矿膜层的厚度范围为100nm至800nm。

一些实施例中，所述第一电荷传输层和所述第二电荷传输层采用蒸发法、溅射法、化学浴沉积法、前驱溶液旋涂法、前驱溶液刮涂法以及Slot-die法中任一种方法进行制备，其中，所述第一电荷传输层的厚度范围为0.1nm至50nm；所述第二电荷传输层的厚度范围为5nm至50nm。

一些实施例中，所述电极采用蒸发法、磁控溅射法以及RPD法中的任一种方法进行制备，其中，所述电极的厚度范围为50nm至100nm。

根据本发明实施例的太阳能电池，所述太阳能电池采用前文所述的方法进行制造。

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是本发明的一实施例中制备钙钛矿膜层的设备的示意图；

图2是本发明的蒸发线源的示意图；

图3是本发明的一个实施例中蒸发源的结构示意图；

图4是本发明的另一实施例中蒸发源的结构示意图；

图5是本发明的蒸发源中第一盖板的结构示意图一；

图6是本发明的蒸发源中第一盖板的结构示意图二；

图7是本发明的蒸发源的示意图；

图8是本发明的卤化铅蒸发源、有机蒸发源以及卤化铯蒸发源的分布图；

图9是本发明的另一实施例中制备钙钛矿膜层的设备的示意图；

图10是本发明的太阳能电池的结构示意图；

图11是本发明的太阳能电池的制备方法的流程框图。

附图标记：

100、设备；

10、共蒸发装置；

101、共蒸发沉积腔室；1011、第一压力调节件；1012、第一检测件；

102、准备腔室；1021、第一管道；

103、第一出片腔室；1031、第二管道；

104、第一阀装置；105、第二阀装置；106、温控装置；107、机腔室；1071、出口；1072、第二压力调节件；1073、清洗口；108、第二检测件；109、第三检测件；110、第五阀装置；100a、抽气口；

20、加热退火装置；

201、控温腔室；2011、低位保温段；2012、高温保温段；2013、降温段；

202、第二出片腔室；203、第三阀装置；204、过渡准备腔室；205、第四阀装置；

30、传送装置；310、传送带；320、载台；

40、蒸发源；

401、卤化铅蒸发源；402、有机蒸发源；403、卤化铯蒸发源；

41、盒体；411、容纳腔；412、敞口；42、第一盖板；4201、分盖板；421、喷嘴；4211、第一喷嘴；4212、第二喷嘴；4213、第三喷嘴；422、第一出气孔；43、加热层；44、隔热层；45、冷却层；46、第二盖板；461、第二出气孔；47、第三盖板；471、第三出气孔；4001、第一挡板；4002、第二挡板；4003、第三挡板；

4、蒸发线源；4a、第一温控区；4b、第二温控区；4c、第二温控区；

50、前驱物；

1、太阳能电池；11、基底；12、第一电荷传输层；13、钙钛矿膜层；14、第二电荷传输层；15、电极。

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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、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，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1-图10，描述根据本发明实施例的制备钙钛矿膜层13的设备100。

如图1所示，根据本发明实施例的制备钙钛矿膜层13的设备100，用于制备太阳能电池1的基片上的钙钛矿膜层13。设备100包括共蒸发装置10、加热退火装置20、传送装置30。

共蒸发积腔室101的出端的第一出片腔室103，准备腔室102和第一出片腔室103可抽真空且可导通或封闭，共蒸发沉积腔室101可抽真空，共蒸发沉积腔室101内设有蒸发源40，用于将前驱物50蒸发并沉积在基片上。加热退火装置20包括控温腔室201、连接控温腔室201的出端的第二出片腔室202，控温腔室201内的温度可调，控温腔室201与第一出片腔室103相连，第二出片腔室202可抽真空且可导通或封闭。传送装置30用于传送基片，并带动基片依次经过准备腔室102、共蒸发沉积腔室101、第一出片腔室103、控温腔室201以及第二出片腔室202。

在制备钙钛矿膜层的过程中，准备腔室102、共蒸发沉积腔室101、第一出片腔室103、第二出片腔室202均抽至低真空状态，以保证基片在整个制备过程中均处于低真空条件，且基片在传送装置30的带动下经过不同的腔室时，所处的腔室保持封闭状态。

首先，基片进入准备腔室102内，基片在准备腔室102内传送的过程中，准备腔室102内始终处于低真空的封闭状态。当需要进入到共蒸发沉积腔室101时，准备腔室102打开，基片传送至共蒸发沉积腔室101，紧接着准备腔室102再次封闭，同时第一出片腔室103也处于封闭状态。基片在共蒸发沉积腔室101内传送的过程中，蒸发源40释放的前驱物50气体会沉积在基片上。当基片传送至控温腔室201内时，第一出片腔室103和第二出片腔室202均处于封闭状态，控温腔室201调节内部温度，对已经沉积膜层的基片进行退火处理。其中，共蒸发装置10和加热退火装置20均采用独立设计，可根据生产节拍设计各个装置的匹配数量，提高装置的灵活性和利用率。

根据本发明实施例的制备钙钛矿膜层13的设备100，通过对准备腔室102、共蒸发沉积腔室101、第一出片腔室103、第二出片腔室202抽真空，可以在基片制备钙钛矿膜层13的过程中实现连接真空共蒸发沉积钙钛矿膜，适用于各种钙钛矿材料体系，工艺流程简单，且能提高沉积速率，减少沉积时间，提高生产效率，实现连续生产，具有良好的产业化前景。采用该设备100进行连接真空共蒸发制备钙钛矿膜，制备的钙钛矿膜可以不依赖基片的基底平整度，实现在绒面基底以及具有一定较大粗糙度的基底上制备大面积的钙钛矿膜层13，有利于批量生产钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池或钙钛矿/钙钛矿叠层太阳能电池。

一些实施例中，如图1所示，共蒸发沉积腔室101内设有第一压力调节件1011和第一检测件1012，第一检测件1012连接第一压力调节件1011，第一检测件1012可检测共蒸发沉积腔室101内的压力，以控制第一压力调节件1011向共蒸发沉积腔室101内补气或排气，调节共蒸发沉积腔室101内的压力。第一检测件1012通过检测共蒸发沉积腔室101内的压力，来确定腔室内是否处于满足真空沉积膜层所需的低压条件，若是不满足，第一检测件1012控制第一压力调节件1011，向共蒸发沉积腔室101内补气或排气进行压力调节，例如，通过补气增大腔室内压力，通过排气降低腔室内压力。其中，补入的气体可以是氮气或氩气等惰性气体。而且通过共蒸发沉积腔室101内腔室压力可调，可精密调控沉积钙钛矿前驱物所需的压力参数，有利于蒸发源40的充分反应，并调节沉积速率，从而形成高质量的钙钛矿晶体薄膜。

具体地，第一检测件1012为压力监控仪，第一压力调节件1011为压力调节阀。

一些实施例中，如图1所示，准备腔室102、共蒸发沉积腔室101、第一出片腔室103、第二出片腔室202上均设有抽气口100a，抽气口100a上设有抽气泵，其抽速可调，以将各腔室抽至低真空状态。具体地，抽气泵可以为机械真空泵。

一些实施例中，如图1所示，准备腔室102具有准备腔进端和准备腔出端，准备腔进端和准备腔出端上设有第一阀装置104，通过控制准备腔进端和准备腔出端上的第一阀装置104可以控制准备腔室102的导通或封闭。

如图1所示，第一出片腔室103具有第一出片腔进端和第一出片腔出端，第一出片腔进端和第一出片腔出端上设有第二阀装置105，通过控制第一出片腔进端和第一出片腔出端上的第二阀装置105可以控制准备腔室102的导通或封闭。

如图1所示，第二出片腔室202具有第二出片腔进端和第二出片腔出端，第二出片腔进端和第二出片腔出端上设有第三阀装置203。通过控制第二出片腔进端和第二出片腔出端上的第三阀装置203可以控制准备腔室102的导通或封闭。

一些实施例中，第一阀装置104、第二阀装置105、第三阀装置203为结构相同的阀装置，该阀装置可以为开启角度可控的挡板所构成的阀装置。

一些实施例中，如图1所示，准备腔出端上设有连接共蒸发沉积腔室101的第一管道1021，第一出片腔进端上设有连接共蒸发沉积腔室101的第二管道1031，第一管道1021和第二管道1031上设有温控装置106，温控装置106保持常低温开启，使共蒸发沉积腔室101溢散的前驱物气体凝结在第一管道1021和第二管道1031上。温控装置106能起到冷却作用，在准备腔出端或第一出片腔进端导通时，将共蒸发沉积腔室101溢散的前驱物气体凝结在第一管道1021和第二管道1031上，防止污染准备腔室102和第一出片腔室103。

一些实施例中，温控装置106可以具有水冷降温功能，通过水冷方式将前驱物气体凝结在第一管道1021和第二管道1031上。

一些实施例中，如图1所示，蒸发源40包括卤化铅蒸发源401、有机蒸发源402、卤化铯蒸发源403，卤化铅蒸发源401、有机蒸发源402以及卤化铯蒸发源403中任一个的温度范围为50℃至1000℃。可以理解为，卤化铅蒸发源401、有机蒸发源402以及卤化铯蒸发源403中任一个的温度可以是50℃、80℃、150℃、240℃、350℃、460℃、570℃、680℃、720℃、850℃、920℃以及1000℃中的任一值，也可以是80℃至1000℃内的其他数值，这里不再赘述。

卤化铅为PbX2，X＝I、Br、Cl，也可以为碘化铅(PbI₂)、溴化铅(PbBr₂)、氯化铅(PbCl₂)中的至少一种。卤化铯为CsY，Y＝I、Br、Cl，也可以为碘化铯(CsI)、溴化铯(CsBr)、氯化铯(CsCl)中的至少一种。

有机前驱物为MAZ或FAZ，Z＝I、Br、Cl，也可以为碘甲胺(MAI)，碘甲脒(FAI)，溴甲胺(MABr)，溴甲脒(FABr)，氯甲胺(MACl)，氯甲脒(FACl)中的一种及其中任意两种及以上并按任意比例配置的混合物。

通过将蒸发源40设置成包括卤化铅蒸发源401、有机蒸发源402、卤化铯蒸发源403，除了可以得到甲胺、甲脒有机钙钛矿膜层，还能得到铯等碱金属掺杂的纯无机或有机无机钙钛矿膜层，大大提高钙钛矿太阳能电池1的稳定性，设备及工艺具有普适性。

一些实施例中，蒸发源40为多个，多个蒸发源40包括至少一个卤化铅蒸发源401、有机蒸发源402以及卤化铯蒸发源403。例如，蒸发源40可以为3个，分别为1个卤化铅蒸发源401、1个有机蒸发源402、1个卤化铯蒸发源403。蒸发源40也可以为5个，分别为1个卤化铅蒸发源401、2个有机蒸发源402、2个卤化铯蒸发源403。蒸发源40还可以为2个，分别为2个卤化铅蒸发源401、2个有机蒸发源402、2个卤化铯蒸发源403。当然，上述只是举例说明，不限于此，多个蒸发源40的布置方式根据情况可以具体设置，这里不再赘述。

一些实施例中，多个蒸发源40为线型布置或点阵列布置。也就是说，多个蒸发源40可以是呈直线型布置，以对基片的各个位置均匀沉积前驱物。多个蒸发源40也可以是呈点阵列布置，同样能起到对基片的各个位置均匀沉积前驱物的作用。

一些实施例中，如图2所示，当多个蒸发源40为线型布置时，每个蒸发源40沿第一方向延伸，多个蒸发源40并排设置以形成蒸发线源4，例如，第一方向沿前后方向设置，蒸发源40为三个，分别为卤化铅蒸发源401、有机蒸发源402以及卤化铯蒸发源403，三个蒸发源40并排设置构造成一组蒸发线源4。其次，蒸发线源4可以设为多组，根据生产节拍可以匹配多组相同配置的蒸发线源4，实现快速沉积膜层。

一些实施例中，如图2所示，蒸发线源4包括三个温控区，每个温控区均可独立控温。例如，三个温控区分别为第一温控区4a、第二温控区4b、第二温控区4c，且沿蒸发线源4的长度方向依次设置。当然，蒸发线源4还可以设置有其他数量的温控区，不限于3个。

一些实施例中，如图3、图4所示，蒸发源40包括盒体41、第一盖板42、加热层43、隔热层44、冷却层45，盒体41具有容纳腔411和连通容纳腔411的敞口412，容纳腔411内设有前驱物50；第一盖板42设在敞口412上且与前驱物50之间的距离可调，第一盖板42上设有第一出气孔422；加热层43包覆在盒体41上；隔热层44包覆在加热层43上；冷却层45包覆在隔热层44上。加热层43可以为盒体41加热，使内部的前驱物50蒸发变成气体后从第一出气孔422流出，隔热层44可以防止热量损耗以及对相邻蒸发源40造成干扰，冷却层45则可以冷却蒸发源40的温度，也可以对蒸发源40的温度进行微调，使蒸发速率更精准稳定。其次，将第一盖板42与前驱物50之间的距离可调的方式，能调节源基距(即蒸发源和基片之间的距离)，进而精密调控沉积钙钛矿前驱物的沉积距离，有利于形成高质量的钙钛矿晶体薄膜。

具体地，加热层43可以采用电阻丝方式进行加热，还可以以燃气加热的方式加热，当然，加热层43也可以是其他加热方式，不限于此。

具体地，冷却层45可以采用水冷方式进行冷却，还可以采用风冷方式进行冷却，当然，冷却层45也可以是其他冷却方式，不限于此。

一些实施例中，盒体41可以采用石墨材料制成，石墨性能稳定，不会与前驱物发生反应。盒体41也可以采用具有耐高温耐腐蚀涂层的金属及合金材料制成，同样可以避免与前驱物发生反应。

一些实施例中，如图3、图4所示，蒸发源40还包括第二盖板46和第三盖板47，第二盖板46设在第一盖板42的下方且设有第二出气孔461，第二出气孔461和第一出气孔422沿水平方向间隔开设置；第三盖板47设在第二盖板46的下方且设有第三出气孔471，第三出气孔471和第二出气孔461沿水平方向间隔开设置，前驱物50位于第三盖板47的下方。也就是说，第二出气孔461和第一出气孔422相互错开，第三出气孔471和第二出气孔461相互错开，第二盖板46和第三盖板47能阻挡前驱物气体，前驱物蒸发时，首先被第三盖板47阻挡，由第三出气孔471进入第二盖板46和第三盖板47之间，然后再从第二出气孔461流动至第二盖板46和第一盖板42之间，最后再从第一出气孔422流出，这样可以调节前驱物的蒸气压力和蒸发速度。其次，由于前驱物受热蒸发时每个位置的受热温度不同或堆积的高度不同，导致前驱物中每个位置的出气量可能也不同，采用该方式能使前驱物气体流动过程中能混合均匀。

一些实施例中，如图3所示，第一盖板42上设有两个第一出气孔422，第二盖板46可以设有一个第二出气孔461，该第二出气孔461位于两个第一出气孔422之间，第三盖板47上设有两个第三出气孔471，两个第三出气孔471位于第二出气孔461的两侧。

另一些实施例中，如图4所示，第一盖板42上设有一个第一出气孔422，第二盖板46可以设有两个第二出气孔461，两个第二出气孔461位于第一出气孔422的两侧，第三盖板47上设有两个第三出气孔471，两个第三出气孔471位于两个第二出气孔461之间。

一些实施例中，第三出气孔471和第二出气孔461的宽度可调，通过调整第三出气孔471和第二出气孔461的宽度，能调节前驱物50的蒸气压力和蒸发速度，同时起到混合前驱物蒸气的作用，使前驱物蒸气混合均匀。

也就是说，根据需要可以组合成不同类型的第二盖板46和第三盖板47，提供了很大的灵活性，有利于在大面积上调控共蒸发沉积钙钛矿膜层13的分布均匀性。

一些实施例中，如图5所示，第一出气孔422在第一盖板42上构造为条形孔，第一出气孔422沿第一盖板42的长度方向延伸。

例如，如图5中a图所示，当第一出气孔422为一个时，第一盖板42包括两个分盖板4201，两个分盖板4201间隔开设置，彼此之间形成第一出气孔422。如图5中b图所示，当第一出气孔422为两个时，第一盖板42可以包括三个分盖板4201，三个分盖板4201彼此间隔开设置，彼此之间形成第一出气孔422。

其他实施例中，第一出气孔422可以为开设在第一盖板42上的通孔，第一出气孔422的数量可以设为一个或多个。

例如，如图6中a图所示，当第一出气孔422为一个时，其可以设在第一盖板42的一端，或是如图6中b图所示，设在第一盖板42的中部，又或者如图6中c图所示，第一出气孔422为条形长孔，且朝向第一盖板42的两端延伸。

例如，如图6中d图所示，当第一出气孔422为两个时，两个第一出气孔422沿第一盖板42的长度方向间隔开设置。例如，如图6中f图所示，当第一出气孔422为三个时，三个第一出气孔422沿第一盖板42的长度方向间隔开设置。

也就是说，根据第一出气孔422的结构可以设计不同类型的第一盖板42，从而能组合成多种气路排布方案，降低共蒸发装置10镀膜不均匀的风险。

一些实施例中，如图7所示，第一盖板42上设有多个喷嘴421，多个喷嘴421沿第一盖板42的长度方向彼此间隔开设置，每个喷嘴421的喷口形成第一出气孔422。也就是说，第一盖板42通过喷嘴421向外释放前驱物气体。多个喷嘴421可以为等间隔设置，也可以采用特定排布的分布方式，例如，第一盖板42两端位置的喷嘴421密集布置喷嘴421，中间位置稀疏布置喷嘴421。通过设计不同间距的喷嘴421，可使三种前驱物蒸气朝向同一方向共蒸发，使卤化铅蒸气、卤化铯蒸气、有机蒸气等无机组分充分反应，形成高质量的钙钛矿膜层13。

一些实施例中，喷嘴421可以构造为圆柱形或喇叭口形，喷嘴421的形成也可以是其他形状，这里不再赘述。

一些实施例中，喷嘴421内可内嵌不同内径的管道，以调节喷嘴421的出气量。

一些实施例中，如图8所示，卤化铅蒸发源401和卤化铯蒸发源403设在有机蒸发源402的相对两侧，其中，有机蒸发源402的喷嘴421为第一喷嘴4211；卤化铅蒸发源401的喷嘴421为第二喷嘴4212，且向靠近第一喷嘴4211的一侧倾斜；卤化铯蒸发源403的喷嘴421为第三喷嘴4213，且向靠近第一喷嘴4211的一侧倾斜。蒸发线源4中有机蒸发源402设在中心位置，卤化铅蒸发源401和卤化铯蒸发源403设在有机蒸发源402的两侧，第二喷嘴4212和第三喷嘴4213向中心倾斜设置，由于前驱物50的材料不同，其蒸发气体的特性也不同，有机前驱物气体为弥散性气体，会布满整个腔室，而卤化铅前驱物气体和卤化铯前驱物气体蒸发后呈锥形分布，因此采用上述这种方式能使卤化铅蒸气、卤化铯蒸气、有机蒸气三者交叠在一起，从而实现共蒸发。

一些实施例中，如图8所示，第二喷嘴4212和卤化铅蒸发源401的第一盖板42之间形成有第一夹角α，0°＜α≤90°。

一些实施例中，如图8所示，第三喷嘴4213和卤化铯蒸发源403的第一盖板42之间形成有第二夹角β，0°＜β≤90°。

一些实施例中，如图8所示，第一喷嘴4211和第二喷嘴4212之间、第一喷嘴4211和第三喷嘴4213之前设有第一挡板4001，第一挡板4001能防止卤化铅蒸气和卤化铯蒸气进入有机蒸发源402的第一喷嘴4211附近。第二喷嘴4212的远离第一喷嘴4211的一侧设有第二挡板4002，第三喷嘴4213的远离第一喷嘴4211的一侧设有第三挡板4003，以避免卤化铅蒸气和卤化铯蒸气向第一盖板42溢散。

一些实施例中，如图8所示，第三挡板4003和第二挡板4002的高度可调，且略低于基片1a。

一些实施例中，第一挡板4001的高度低于第三挡板4003和第二挡板4002，略高于第二喷嘴4212和第三喷嘴4213，这样既能防止卤化铅蒸气和卤化铯蒸气进入有机蒸发源402的第一喷嘴4211附近，又能保证卤化铅蒸气和卤化铯蒸气能在有机蒸发源402的上方区域实现三者的交叠。

一些实施例中，如图1所示，共蒸发装置10还包括有机腔室107，有机腔室107设有连通共蒸发沉积腔室101的出口1071，有机蒸发源402设在有机腔室107内，有机腔室107内设有第二检测件108，以检测有机蒸发源402内前驱物50气体的浓度和压力，共蒸发沉积腔室101内设有第三检测件109，以检测共蒸发沉积腔室101内前驱物50气体的浓度；设备100包括反馈系统，反馈系统电连接第二检测件108和第三检测件109，以控制有机蒸发源402，调节有机腔室107内前驱物50气体的浓度。第二检测件108用于检测有机蒸发源402内前驱物50气体的浓度，第三检测件109用于检测共蒸发沉积腔室101内前驱物50气体的浓度，以确定共蒸发沉积腔室101内有机组分的气体浓度是否能满足要求浓度。若浓度不满足要求，反馈系统可以控制有机蒸发源402提高蒸发温度，增加气体浓度，以增大共蒸发沉积腔室101内前驱物50气体的浓度。而且，通过有机腔室107内的腔室压力和浓度可调，共蒸发沉积腔室101内的浓度可调，可精密调控沉积钙钛矿前驱物所需的工艺参数，有利于蒸发源40充分反应，形成高质量的钙钛矿晶体薄膜。

一些实施例，如图1所示，出口1071处设有第五阀装置110，第五阀装置110可以为开启角度可控的挡板所构成的阀装置，也可以是内部设置多个特定气路排布，可单路或多路以及多路阵列方式排布联通，通过关闭所有气路实现关闭通路的作用，通过开启特定气路的数量来控制通路的流量。

一些实施例中，第二检测件108为压力和浓度监控仪。

一些实施例中，第三检测件109为浓度监控仪。

一些实施例中，如图1所示，有机腔室107上设有第二压力调节件1072和清洗口1073，第二压力调节件1072用于向有机腔室107内补气或排气，以调节有机腔室107内的压力，清洗口1073可通入清洗气，以清洗有机腔室107内壁上沉积的前驱物50气体。

第二压力调节件1072向有机腔室107内补气或排气能调节有机腔室107内有机气体的浓度，使有机气体和卤化铅反应正好完全，减少浪费，其次，也能使有机气体和卤化铅在一定压力条件下进行高效反应。其中，若有机气体浓度较大时，通过补气能稀释有机气体浓度，若有机气体浓度较小，则可通过提高有机蒸发源402的蒸发温度。其中，清洗口1073上设有开关阀，用于开启或关闭清洗口1073，清洗口1073内补入的气体可以是氮气或氩气等惰性气体。

当设备100运行一段时间后，有机腔室107内壁上会附着一些有机前驱物，通过清洗口1073可以向有机腔室107内持续充入与有机前驱物反应的清洗气，对有机腔室107内壁进行清洁，反应后的废气通过抽气口100a排出。其中，清洗气可以为氟化氢气体，当然，这里只是举例说明，清洗气还可以是其他气体，只需能与有机前驱物反应即可，这里不再赘述。

一些实施例中，第二压力调节件1072为压力调节阀。

一些实施例中，如图1所示，控温腔室201包括沿传送装置30的输送方向依次设置的低位保温段2011、高温保温段2012以及降温段2013。低位保温段2011内的温度范围为50℃至200℃。高温保温段2012内的温度范围为100℃至300℃，为基片退火的主要段。其中，降温段2013可以通过吹风或冷却等方式使基片降至室温。

具体地，低位保温段2011的温度可以是50℃、70℃、90℃、120℃、150℃、200℃中的任一温度值，当然，上述只是举例，低位保温段2011的温度还可以是50℃至200℃内的其他温度，这里不再赘述。高温保温段2012的温度可以是100℃、130℃、160℃、190℃、210℃、250℃、280℃、300℃中的任一温度值，当然，上述只是举例，低位保温段2011的温度还可以是50℃至200℃内的其他温度，这里不再赘述。

具体地，低位保温段2011、高温保温段2012以及降温段2013均具有独立的加热装置，以控制各个温段的温度。例如，加热装置可以为电加热装置。

一些实施例中，如图1所示，传送装置30包括设在控温腔室201内的传送带310，传送带310在控温腔室201内的速度范围为0.1m/min至1m/min，钙钛矿膜层13在控温腔室201内的退火时间为10min至60min，低位保温段2011、高温保温段2012、降温段2013中任一段的长度为位于该段内的传送带310的速度和退火时间的乘积。也就是说，传送带310的速度可以是0.1m/min、0.30m/min、0.5m/min、0.7m/min、1m/min中的任一个，传送带310的速度也可以是0.1m/min至1m/min内的其他值，这里不再赘述。钙钛矿膜层13在控温腔室201内的退火时间可以为10min、15min、20min、25min、30min、40min、45min、50min、55min以及60min中的任一值，也可以是10min至60min内的其他数值，这里不再赘述。而且通过传送带310的速度可调，可精密调控沉积钙钛矿前驱物，有利于形成高质量的钙钛矿晶体薄膜。

具体地，如图1所示，传送带310可设为两个，控温腔室201和第二出片腔室202各设有一个，两个腔室内的传送带310间隔开设置，间隔处用于布置第三阀装置203，以导通或关闭第二出片腔室202。

一些实施例中，如图1所示，传送装置30还包括载台320，载台320上设有避让孔(图未示出)，基片设在载台320上，基片的沉积膜层面朝向下设置，避让孔用于裸露出沉积膜层面。载台320设计成镂空结构，基片的沉积膜层面的非沉积边沿止抵在载台320上，基片的沉积膜层面裸露在避让孔内，这样既能起到支撑基片的作用，同时不会遮挡住沉积膜层面，以保证蒸发源40释放的前驱物50能沉积在基片的沉积膜层面上。工作时，传送装置30通过驱动载台320运动，以使基片在各个腔室之间传递。

具体地，载台320具有可独立驱动的传动轮，共蒸发沉积腔室101、准备腔室102、第一出片腔室103内设有导轨，载台320通过传动轮在导轨上运动，以实现在准备腔室102、共蒸发沉积腔室101、第一出片腔室103内传输。其中，导轨可设置为三段，共蒸发沉积腔室101、准备腔室102、第一出片腔室103内各设有一段导轨，相邻的两段导轨间隔开设置，导轨与传送带310也间隔开设置，对应的间隔处分别用于布置第一阀装置104和第二阀装置105，以导通或关闭各腔室。

一些实施例中，载台320的高度和传动轮的速度可调。

一些实施例中，载台320的温度可调，温度调节范围为20℃至300℃。

一些实施例中，共蒸发沉积腔室101、准备腔室102、第一出片腔室103、控温腔室201、第二出片腔室202、有机腔室107的形状可以为方形、圆柱形、球形、圆锥形中的任一种，当然也可以是其他形状，这里不再赘述。

一些实施例中，准备腔室102和第一出片腔室103的体积均小于共蒸发沉积腔室101的体积，有利于使准备腔室102和第一出片腔室103快速抽至低真空状态。

一些实施例中，第一出片腔室103和第二出片腔室202的体积小于控温腔室201的体积，有利于使第一出片腔室103和第二出片腔室202快速抽至低真空状态。

一些实施例中，如图9所示，加热退火装置20还可以包括过渡准备腔室204，过渡准备腔室204设在第一出片腔室103和控温腔室201的进入端之间，过渡准备腔室204的一端连接第一出片腔室103，另一端连接控温腔室201，过渡准备腔室204可抽真空且可导通或封闭。

一些实施例中，过渡准备腔室204的形状可以为方形、圆柱形、球形、圆锥形中的任一种，当然也可以是其他形状，这里不再赘述。

一些实施例中，过渡准备腔室204的体积小于控温腔室201的体积，有利于过渡准备腔室204快速抽至低真空状态。

一些实施例中，如图9所示，过渡准备腔室204的进口端和出口端设有第四阀装置205，第四阀装置205用于导通或关闭过渡准备腔室204。过渡准备腔室204上设有带抽气泵的抽气口100a，当两端的第四阀装置205关闭时，通过抽气泵可以将过渡准备腔室204抽至低真空状态，以保证过渡准备腔室204能够与第一出片腔室103、共蒸发沉积腔室101保持同样的低真空状态。

一些实施例中，如图9所示，过渡准备腔室204内设有一个传送带310，且两端分别与控温腔室201的传送带310间隔开，与第一出片腔室103内的导轨间隔开，间隔开处用于设置第四阀装置205，以导通或关闭过渡准备腔室204。

一些实施例中，如图9所示，过渡准备腔室204上设有抽气口100a，抽气口100a上设有抽气泵，其抽速可调，以将过渡准备腔室204抽至低真空状态。具体地，抽气泵为机械真空泵。

一些实施例中，第四阀装置205为与第一阀装置104结构相同的阀装置，具体可参考前文，这里不再赘述。

下面结合附图，描述本发明制备钙钛矿膜层13的设备100的一个具体实施例。

如图1至图9所示，制备钙钛矿膜层13的设备100包括共蒸发装置10、加热退火装置20、传送装置30、反馈系统。

共蒸发装置10包括共蒸发沉积腔室101、连接共蒸发沉积腔室101的进端的准备腔室102、连接共蒸发沉积腔室101的出端的第一出片腔室103，以及有机腔室107。准备腔室102和第一出片腔室103可抽真空且可导通或封闭，共蒸发沉积腔室101可抽真空，共蒸发沉积腔室101内设有蒸发源40，用于将前驱物50蒸发并沉积在基片上。

共蒸发沉积腔室101内设有第一压力调节件1011和第一检测件1012，第一检测件1012连接第一压力调节件1011，第一检测件1012用于检测共蒸发沉积腔室101内的压力，以控制第一压力调节件1011向共蒸发沉积腔室101内补气或排气，调节共蒸发沉积腔室101内的压力。其中，第一压力调节件1011为压力调节阀，第一检测件1012为压力监控仪。

准备腔室102具有准备腔进端和准备腔出端，准备腔进端和准备腔出端上设有第一阀装置104。

第一出片腔室103具有第一出片腔进端和第一出片腔出端，第一出片腔进端和第一出片腔出端上设有第二阀装置105。

准备腔出端上设有连接共蒸发沉积腔室101的第一管道1021，第一出片腔进端上设有连接共蒸发沉积腔室101的第二管道1031，第一管道1021和第二管道1031上设有温控装置106，温控装置106具有水冷降温功能，保持常低温开启，使共蒸发沉积腔室101溢散的前驱物气体凝结在第一管道1021和第二管道1031上。

蒸发源40包括卤化铅蒸发源401、有机蒸发源402、卤化铯蒸发源403。

蒸发源40为三个，三个蒸发源40包括卤化铅蒸发源401、有机蒸发源402以及卤化铯蒸发源403。三个蒸发源40为线型布置。每个蒸发源40沿第一方向延伸，三个蒸发源40并排设置且分别为卤化铅蒸发源401、有机蒸发源402以及卤化铯蒸发源403，三个蒸发源40并排设置构造成一组蒸发线源4。

蒸发线源4包括三个温控区，每个温控区均可独立控温，三个温控区分别为第一温控区4a、第二温控区4b、第二温控区4c，且沿蒸发线源4的长度方向依次设置。

蒸发源40包括盒体41、第一盖板42、加热层43、隔热层44、冷却层45、第二盖板46和第三盖板47，盒体41具有容纳腔411和连通容纳腔411的敞口412，容纳腔411内设有前驱物50；第一盖板42设在敞口412上且与前驱物50之间的距离可调，第一盖板42上设有第一出气孔422；加热层43包覆在盒体41上；隔热层44包覆在加热层43上；冷却层45包覆在隔热层44上。第二盖板46设在第一盖板42的下方且设有第二出气孔461，第二出气孔461和第一出气孔422沿水平方向间隔开设置；第三盖板47设在第二盖板46的下方且设有第三出气孔471，第三出气孔471和第二出气孔461沿水平方向间隔开设置，前驱物50位于第三盖板47的下方。

第一盖板42上设有多个喷嘴421，多个喷嘴421沿第一盖板42的长度方向彼此间隔开设置，每个喷嘴421的喷口形成第一出气孔422。

卤化铅蒸发源401和卤化铯蒸发源403设在有机蒸发源402的相对两侧，其中，有机蒸发源402的喷嘴421为第一喷嘴4211；卤化铅蒸发源401的喷嘴421为第二喷嘴4212，且向靠近第一喷嘴4211的一侧倾斜；卤化铯蒸发源403的喷嘴421为第三喷嘴4213，且向靠近第一喷嘴4211的一侧倾斜。

第一喷嘴4211和第二喷嘴4212之间、第一喷嘴4211和第三喷嘴4213之前设有第一挡板4001，第二喷嘴4212的远离第一喷嘴4211的一侧设有第二挡板4002，第三喷嘴4213的远离第一喷嘴4211的一侧设有第三挡板4003，第三挡板4003和第二挡板4002的高度可调，第一挡板4001的高度低于第三挡板4003和第二挡板4002，略高于第二喷嘴4212和第三喷嘴4213。

有机腔室107设有连通共蒸发沉积腔室101的出口1071，有机蒸发源402设在有机腔室107内，有机腔室107内设有第二检测件108，检测有机蒸发源402内前驱物50气体的浓度，共蒸发沉积腔室101内设有第三检测件109，以检测共蒸发沉积腔室101内前驱物50气体的浓度。反馈系统电连接第二检测件108和第三检测件109，反馈系统配合第二检测件108和第三检测件109能起到在线监测功能，以控制有机蒸发源402，调节有机腔室107内前驱物50气体的浓度。

第二检测件108为压力和浓度监控仪，第三检测件109为浓度监控仪。

有机腔室107上设有第二压力调节件1072和清洗口1073，第二压力调节件1072为压力调节阀，用于向有机腔室107内补气或排气，以调节有机腔室107内的压力，清洗口1073可通入清洗气，以清洗有机腔室107内壁上沉积的前驱物50气体。其中，补入的气体为氮气或氩气等惰性气体，清洗气为氟化氢气体。

加热退火装置20包括控温腔室201、连接控温腔室201的出端的第二出片腔室202，以及连接第一出片腔室103和控温腔室201的过渡准备腔室204。

控温腔室201内的温度可调，控温腔室201与第一出片腔室103相连，第二出片腔室202可抽真空且可导通或封闭，过渡准备腔室204可抽真空且可导通或封闭。

第二出片腔室202具有第二出片腔进端和第二出片腔出端，第二出片腔进端和第二出片腔出端上设有第三阀装置203。过渡准备腔室204的进口端和出口端设有第四阀装置205，第四阀装置205用于导通或关闭过渡准备腔室204。

控温腔室201包括沿传送装置30的输送方向依次设置的低位保温段2011、高温保温段2012以及降温段2013。

准备腔室102、共蒸发沉积腔室101、第一出片腔室103、第二出片腔室202以及过渡准备腔室204上均设有抽气口100a，抽气口100a上设有抽气泵，其抽速可调，

传送装置30用于传送基片，并带动基片依次经过准备腔室102、共蒸发沉积腔室101、第一出片腔室103、控温腔室201以及第二出片腔室202。

传送装置30包括载台320和传送带310。载台320在准备腔室102、共蒸发沉积腔室101、第一出片腔室103之间运动。传送带310设在过渡准备腔室204、控温腔室201以及第二出片腔室202内。

采用上述的制备钙钛矿膜层13的设备100，具备以下优点：

1、通过该设备100能实现连续真空共蒸发沉积钙钛矿膜层13，适用于各种钙钛矿材料体系，如MAPbI₃、FAPbI₃、两元或三元有机无机杂化、全无机钙钛矿薄膜的制备，工艺流程更简单。

2、通过该设备100制备钙钛矿膜层13能不依赖基底的粗糙度，可在绒面基底及具有一定较大粗糙度的基底上制备大面积均匀的钙钛矿膜层13，进而可制备出大面积钙钛矿太阳能电池以及钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池。

3、由于传送带310速度可调，源基距可调，腔室压力可控，蒸发源温度可调，从而可精密调控钙钛矿前驱物共蒸发沉积的比例和速率等工艺参数，提高钙钛矿膜层13质量。

4、该制备钙钛矿膜层13的设备100可实现连续生产制备钙钛矿膜层13，可大大提高钙钛矿太阳能电池的生产效率。

5、该制备钙钛矿膜层13的设备100的共蒸发装置10和加热退火装置20通过独立设计，可根据生产节拍设计各个设备的匹配数量，提高了设备的灵活性和利用率。

根据本发明实施例的太阳能电池1的钙钛矿膜层13制备方法，太阳能电池1的钙钛矿膜层13采用前文的设备100进行制备。

根据本发明实施例的太阳能电池1的钙钛矿膜层13制备方法，可以在基片制备钙钛矿膜层13的过程中实现连接真空共蒸发沉积钙钛矿膜，减少沉积时间，提高生产效率，实现连续生产，制备的钙钛矿膜可以不依赖基片的基底平整度，实现在绒面基底以及具有一定较大粗糙度的基底上制备大面积的钙钛矿膜层13，有利于批量生产钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池或钙钛矿/钙钛矿叠层太阳能电池。

具体制备过程如下：

1、基片进入共蒸发装置10的准备腔室102后，左右两端的第一阀装置104关闭，准备腔室102抽真空，抽至一定真空度后，准备腔室102与共蒸发沉积腔室101之间的第一阀装置104开启，基片进入共蒸发沉积腔室101。在第一电荷传输层12基底上共蒸发沉积钙钛矿膜层13。共蒸发的三种前驱物材料为卤化铅(PbX₂，X＝I、Br、Cl)、有机前驱物(MAZ或FAZ，Z＝I、Br、Cl)和卤化铯(CsY，Y＝I、Br、Cl)，蒸发源40的温度为50-1000℃，载台320的温度范围为20-300℃。

根据沉积前驱物的材料体系和厚度，载台320的高度和速度、蒸发源40和载台320的温度和各腔室压力均需在其控制范围内精密调控。卤化铅和卤化铯同时沉积，通过调控二者蒸发源40的温度控制二者蒸发速率，进而可调控铅铯的比例，当把有机腔室107关闭后，即可沉积全无机钙钛矿膜层。沉积过程中，第一出片腔室103已抽至低真空状态，沉积完毕后，共蒸发沉积腔室101与第一出片腔室103之间的第二阀装置105开启，当基片进入第一出片腔室103后，共蒸发沉积腔室101与第一出片腔室103之间的第二阀装置105关闭。

(2)当共蒸发沉积完钙钛矿膜层13后，基片通过传送带310进入加热退火装置20的控温腔室201内。在控温腔室201的加热作用下，卤化铅与有机前驱物和卤化铯发生化学反应，从而形成结晶性好的钙钛矿膜层13。

反应机理如下，其中，X/Y/Z＝I、Br、Cl。

PbX₂+MAY→MAPbX₂Y，或

PbX₂+FAY→FAPbX₂Y，或

PbX₂+CsY→CsPbX₂Y，或

PbX₂+MAY+FAZ→MA_mFA_(1-m)PbX₂YZ，或

PbX₂+CsY+FAZ→Cs_mFA_(1-m)PbX₂YZ。

根据本发明实施例的太阳能电池1的制备方法，如图10所示，太阳能电池1包括自下而上依次设置的基底11、第一电荷传输层12、钙钛矿膜层13、第二电荷传输层14以及电极15。

如图11所示，太阳能电池1的制备方法包括：

步骤S1：在基底11上制备第一电荷传输层12，以形成基片。

基底11可以为导电玻璃基底，包括掺锡氧化铟(ITO)导电玻璃或掺氟氧化锡(FTO)导电玻璃等。基底11也可以为绒面基底，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12包括硫氰酸亚铜(CuSCN)、碘化亚铜(CuI)、氧化铜(CuO)、氧化亚铜(Cu₂O)、氧化镍(NiO)、五氧化二钒(V₂O₅)、三氧化钼(MoO₃)、2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)、2,2',7,7'-四[二-对甲苯基氨基]螺-9,9'-二芴(Spiro-TTB)、聚(3-己基噻吩-2,5-二基)(P3HT)、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA)、聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)、二氧化钛(TiO₂)、二氧化锡(SnO₂)、掺锌氧化锡(ZTO)、硫化镉(CdS)、富勒烯(C60)、掺镁氧化锌(ZMO)、氧化锌(ZnO)、[6,6]-苯基-C61-丁酸异甲酯(PC₆₁BM)、[6,6]-苯基-C71-丁酸异甲酯(PC₇₁BM)、聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺](PolyTPD)、2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌(F4-TCNQ)、F6TCNNQ和TaTm等。

步骤S2：采用前文的方法在第一电荷传输层12上制备钙钛矿膜层13。

步骤S3：在钙钛矿膜层13上制备第二电荷传输层14。

第二电荷传输层14包括硫氰酸亚铜(CuSCN)、碘化亚铜(CuI)、氧化铜(CuO)、氧化亚铜(Cu₂O)、氧化镍(NiO)、五氧化二钒(V₂O₅)、三氧化钼(MoO₃)、2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)、2,2',7,7'-四[二-对甲苯基氨基]螺-9,9'-二芴(Spiro-TTB)、聚(3-己基噻吩-2,5-二基)(P3HT)、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA)、聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)、二氧化钛(TiO₂)、二氧化锡(SnO₂)、掺锌氧化锡(ZTO)、硫化镉(CdS)、富勒烯(C₆₀)、掺镁氧化锌(ZMO)、氧化锌(ZnO)、[6,6]-苯基-C61-丁酸异甲酯(PC₆₁BM)、[6,6]-苯基-C71-丁酸异甲酯(PC₇₁BM)、聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺](PolyTPD)、2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌(F4-TCNQ)、F6TCNNQ和TaTm等。

步骤S4：在第二电荷传输层14上制备电极15，以形成太阳能电池1。

电极15包括金属电极、透明导电氧化物、金属纳米线等，其中金属电极包括但不限于以下材料：银(Ag)、铜(Cu)、金(Au)、铝(Al)、钼(Mo)、铬(Cr)等，金属电极最优厚度范围为40nm-100nm，沉积方法有蒸发法和磁控溅射法等。透明导电氧化物包括但不限于以下材料：掺锡氧化铟(ITO)、掺铝氧化锌(AZO)、掺钨氧化铟(IWO)、掺锌氧化铟(IZO)。

根据本发明实施例的太阳能电池1的制备方法，可以在基片制备钙钛矿膜层13的过程中实现连接真空共蒸发沉积钙钛矿膜，工艺流程简单，且能提高沉积速率，减少沉积时间，提高生产效率，还可以不依赖基片的基底平整度，实现在绒面基底以及具有一定较大粗糙度的基底上制备大面积的钙钛矿膜层13，有利于批量生产钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池或钙钛矿/钙钛矿叠层太阳能电池。

一些实施例中，在步骤S2中，钙钛矿膜层13的厚度范围为100nm至800nm。也就是说，钙钛矿膜层13的厚度可以为100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm中的任一值。当然，钙钛矿膜层13的厚度值也可以取100nm至800nm范内的其他数值，根据情况可具体设置。

一些实施例中，第一电荷传输层12和第二电荷传输层14采用蒸发法、溅射法、化学浴沉积法、前驱溶液旋涂法、前驱溶液刮涂法以及Slot-die法中任一种方法进行制备。

其中，第一电荷传输层12的厚度范围为0.1nm至50nm，第二电荷传输层14的厚度范围为5nm至50nm。也就是说，第一电荷传输层12的厚度可以为0.1nm、0.5nm、2.5nm、12nm、25nm、34nm、46nm、50nm中的任一值，当然，第一电荷传输层12的厚度值也可以取0.1nm至50nm范内的其他数值，根据情况可具体设置。

一些实施例中，电极15采用蒸发法、磁控溅射法以及RPD法中的任一种方法进行制备，其中，电极15的厚度范围为50nm至100nm。也就是说，电极15的厚度可以为50nm、65nm、72nm、84nm、96nm、100nm中的任一值，当然，电极15的厚度值也可以取50nm至100nm范内的其他数值，根据情况可具体设置。

下面描述本发明实施例的太阳能电池1的制备方法的具体实施例。

实施例一：

步骤S1：用溅射法在FTO导电玻璃上制备一层NiO薄膜。

步骤S2：把样品转移至共蒸发装置10的载台320上，基片进入准备腔室102后，阀门关闭，准备腔室102抽真空，抽至一定真空度后，准备腔室102与共蒸发沉积腔室101之间的阀门开启，基片进入共蒸发沉积腔室101。

基片在共蒸发沉积腔室101内的传送速度为1m/min，载台320的温度为20℃，PbI2蒸发源的温度为380℃，FAI蒸发源的温度为190℃，CsBr蒸发源的温度为510℃，通过调控压力调节阀使共蒸发沉积腔室101内的压力稳定在3×10-3Pa。开始共蒸发沉积钙钛矿膜层13，沉积厚度为460nm。沉积完毕后，基片进入加热退火装置20内，在控温腔室201的加热作用下，有机前驱物与无机前驱物发生化学反应形成钙钛矿膜层13。

步骤S3：采用蒸发法在钙钛矿膜层13上蒸发20nm厚的C60。

步骤S4：采用蒸发法再蒸发70nm厚的Cu电极，最终制备出钙钛矿太阳能电池。

实施例二：

步骤S1：用刮涂法在FTO导电玻璃上制备一层NiO薄膜。

步骤S2：把样品转移至共蒸发装置10的载台320上，基片通过进入准备腔室102后，阀门关闭，准备腔室102抽真空，抽至一定真空度后，准备腔室102与共蒸发沉积腔室101之间的阀门开启，基片进入共蒸发沉积腔室101。

基片在共蒸发沉积腔室101内的传送速度为0.5m/min，载台320的温度为25℃，PbI2蒸发源的温度为350℃，FAI蒸发源的温度为200℃，CsCl蒸发源的温度为520℃，通过调控压力调节阀使共蒸发沉积腔室101内的压力稳定在2×10-3Pa。开始共蒸发沉积钙钛矿膜层13，沉积厚度为500nm。沉积完毕后，基片进入加热退火装置20内，在控温腔室201的加热作用下，有机前驱物与无机前驱物发生化学反应形成钙钛矿膜层13。

步骤S3：采用蒸发法在在钙钛矿膜层13上蒸发20nm厚的PCBM。

步骤S4：采用蒸发法蒸发50nm厚的Ag电极。最终制备出钙钛矿太阳能电池。

实施例三：

步骤S1：用溅射法在FTO导电玻璃上制备一层NiO薄膜。

步骤S2：把样品转移至共蒸发装置10的载台320上，基片通过进入准备腔室102后，阀门关闭，准备腔室102抽真空，抽至一定真空度后，准备腔室102与共蒸发沉积腔室101之间的阀门开启，基片进入共蒸发沉积腔室101。

基片在共蒸发沉积腔室101内的传送速度为0.8m/min，载台320的温度为25℃，PbI2蒸发源的温度为340℃，CsBr蒸发源的温度为605℃，有机腔室107的阀门关闭，通过调控压力调节阀使共蒸发沉积腔室101内的压力稳定在9×10-4Pa。开始共蒸发沉积全无机钙钛矿膜层，沉积厚度为400nm。沉积完毕后，基片进入加热退火装置20，在控温腔室201加热作用下，PbI2与CsBr发生化学反应形成CsPbI2Br全无机钙钛矿膜层。

步骤S3：采用蒸发法在钙钛矿膜层13上蒸发20nm厚的C60，再蒸发5nm厚的BCP。

步骤S4：采用蒸发法蒸发70nm厚的Cu电极，最终制备全无机钙钛矿太阳能电池。

根据本发明实施例的太阳能电池1，太阳能电池1采用前文的太阳能电池1的制备方法进行制造。

在本说明书的描述中，参考术语“一些实施例”、“可选地”、“进一步地”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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (22)

1.一种制备钙钛矿膜层的设备，其特征在于，所述设备用于制备太阳能电池的基片上的钙钛矿膜层，所述设备包括：

共蒸发装置，所述共蒸发装置包括共蒸发沉积腔室、连接所述共蒸发沉积腔室的进端的准备腔室、连接所述共蒸发沉积腔室的出端的第一出片腔室，所述准备腔室和所述第一出片腔室可抽真空且可导通或封闭，所述共蒸发沉积腔室可抽真空，所述共蒸发沉积腔室内设有蒸发源，用于将前驱物蒸发并沉积在所述基片上；

加热退火装置，所述加热退火装置包括控温腔室、连接所述控温腔室的出端的第二出片腔室，所述控温腔室内的温度可调，所述控温腔室与所述第一出片腔室相连，所述第二出片腔室可抽真空且可导通或封闭；

传送装置，所述传送装置用于传送所述基片，并带动所述基片依次经过所述准备腔室、所述共蒸发沉积腔室、所述第一出片腔室、所述控温腔室以及所述第二出片腔室。

2.根据权利要求1所述的制备钙钛矿膜层的设备，其特征在于，所述共蒸发沉积腔室内设有第一压力调节件和第一检测件，所述第一检测件连接所述第一压力调节件，所述第一检测件可检测所述共蒸发沉积腔室内的压力，以控制所述第一压力调节件向所述共蒸发沉积腔室内补气或排气，调节所述共蒸发沉积腔室内的压力。

3.根据权利要求1所述的制备钙钛矿膜层的设备，其特征在于，所述准备腔室具有准备腔进端和准备腔出端，所述准备腔进端和所述准备腔出端上设有第一阀装置，

所述第一出片腔室具有第一出片腔进端和第一出片腔出端，所述第一出片腔进端和所述第一出片腔出端上设有第二阀装置，

所述第二出片腔室具有第二出片腔进端和第二出片腔出端，所述第二出片腔进端和所述第二出片腔出端上设有第三阀装置。

4.根据权利要求3所述的制备钙钛矿膜层的设备，其特征在于，所述准备腔出端上设有连接所述共蒸发沉积腔室的第一管道，所述第一出片腔进端上设有连接所述共蒸发沉积腔室的第二管道，所述第一管道和所述第二管道上设有温控装置，所述温控装置保持常低温开启，以使所述共蒸发沉积腔室溢散的前驱物气体凝结在所述第一管道和所述第二管道上。

5.根据权利要求1所述的制备钙钛矿膜层的设备，其特征在于，所述蒸发源包括卤化铅蒸发源、有机蒸发源、卤化铯蒸发源，所述卤化铅蒸发源、所述有机蒸发源以及所述卤化铯蒸发源中任一个的温度范围为50℃至1000℃。

6.根据权利要求5所述的制备钙钛矿膜层的设备，其特征在于，所述蒸发源为多个，多个所述蒸发源包括至少一个所述卤化铅蒸发源、所述有机蒸发源以及所述卤化铯蒸发源，多个所述蒸发源为线型布置或点阵列布置。

7.根据权利要求6所述的制备钙钛矿膜层的设备，其特征在于，当多个所述蒸发源为线型布置时，每个所述蒸发源沿第一方向延伸，多个所述蒸发源并排设置以形成蒸发线源，所述蒸发线源包括三个温控区，每个所述温控区均可独立控温。

8.根据权利要求6所述的制备钙钛矿膜层的设备，其特征在于，所述蒸发源包括：

盒体，所述盒体具有容纳腔和连通所述容纳腔的敞口，所述容纳腔内设有前驱物；

第一盖板，所述第一盖板设在所述敞口上且与所述前驱物之间的距离可调，所述所述第一盖板上设有第一出气孔；

加热层，所述加热层包覆在所述盒体上；

隔热层，所述隔热层包覆在所述加热层上；

冷却层，所述冷却层包覆在所述隔热层上。

9.根据权利要求8所述的制备钙钛矿膜层的设备，其特征在于，所述蒸发源还包括：

第二盖板，所述第二盖板设在所述第一盖板的下方且设有第二出气孔，所述第二出气孔和所述第一出气孔沿水平方向间隔开设置；

第三盖板，所述第三盖板设在所述第二盖板的下方且设有第三出气孔，所述第三出气孔和所述第二出气孔沿水平方向间隔开设置，所述前驱物位于所述第三盖板的下方。

10.根据权利要求8所述的制备钙钛矿膜层的设备，其特征在于，所述第一出气孔在所述第一盖板上构造为条形孔，所述第一出气孔沿所述第一盖板的长度方向延伸。

11.根据权利要求8所述的制备钙钛矿膜层的设备，其特征在于，所述第一盖板上设有多个喷嘴，多个所述喷嘴沿所述第一盖板的长度方向彼此间隔开设置，每个所述喷嘴的喷口形成所述第一出气孔。

12.根据权利要求11所述的制备钙钛矿膜层的设备，其特征在于，所述卤化铅蒸发源和所述卤化铯蒸发源设在所述有机蒸发源的相对两侧，其中，

所述有机蒸发源的所述喷嘴为第一喷嘴；

所述卤化铅蒸发源的所述喷嘴为第二喷嘴，且向靠近所述第一喷嘴的一侧倾斜；

所述卤化铯蒸发源的所述喷嘴为第三喷嘴，且向靠近所述第一喷嘴的一侧倾斜，所述第一喷嘴和所述第二喷嘴之间、所述第一喷嘴和所述第三喷嘴之前设有第一挡板，所述第二喷嘴的远离所述第一喷嘴的一侧设有第二挡板，所述第三喷嘴的远离所述第一喷嘴的一侧设有第三挡板。

13.根据权利要求5所述的制备钙钛矿膜层的设备，其特征在于，所述共蒸发装置还包括有机腔室，所述有机腔室设有连通所述共蒸发沉积腔室的出口，所述有机蒸发源设在所述有机腔室内，所述有机腔室内设有第二检测件，以检测所述有机蒸发源内前驱物气体的浓度和压力，所述共蒸发沉积腔室内设有第三检测件，以检测所述共蒸发沉积腔室内前驱物气体的浓度；

所述设备包括反馈系统，所述反馈系统电连接所述第二检测件和所述第三检测件，以控制所述有机蒸发源，调节所述有机腔室内前驱物气体的浓度。

14.根据权利要求13所述的制备钙钛矿膜层的设备，其特征在于，所述有机腔室上设有第二压力调节件和清洗口，所述第二压力调节件用于向所述有机腔室内补气或排气，以调节所述有机腔室内的压力，所述清洗口可通入清洗气，以清洗所述有机腔室内壁上沉积的所述前驱物气体。

15.根据权利要求1所述的制备钙钛矿膜层的设备，其特征在于，所述控温腔室包括沿所述传送装置的输送方向依次设置的低位保温段、高温保温段以及降温段，所述低位保温段内的温度范围为50℃至200℃，所述高温保温段内的温度范围为100℃至300℃。

16.根据权利要求15所述的制备钙钛矿膜层的设备，其特征在于，所述传送装置包括设在所述控温腔室内的传送带，所述传送带在所述控温腔室内的速度范围为0.1m/min至1m/min，所述钙钛矿膜层在所述控温腔室内的退火时间为10min至60min，所述低位保温段、所述高温保温段、所述降温段中任一段的长度为位于该段内的所述传送带的速度和所述退火时间的乘积。

17.一种太阳能电池的钙钛矿膜层制备方法，其特征在于，所述太阳能电池的钙钛矿膜层采用权利要求1至16中任一项所述的设备进行制备。

18.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

在基底上制备第一电荷传输层，以形成基片；

采用权利要求17所述的方法在所述第一电荷传输层上制备所述钙钛矿膜层；

在所述钙钛矿膜层上制备第二电荷传输层；

在所述第二电荷传输层上制备电极，以形成太阳能电池。

19.根据权利要求18所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿膜层的厚度范围为100nm至800nm。

20.根据权利要求18所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述第一电荷传输层和所述第二电荷传输层采用蒸发法、溅射法、化学浴沉积法、前驱溶液旋涂法、前驱溶液刮涂法以及Slot-die法中任一种方法进行制备，其中，

所述第一电荷传输层的厚度范围为0.1nm至50nm；

所述第二电荷传输层的厚度范围为5nm至50nm。

21.根据权利要求18所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述电极采用蒸发法、磁控溅射法以及RPD法中的任一种方法进行制备，其中，所述电极的厚度范围为50nm至100nm。

22.一种太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池采用权利要求19至21中任一项所述的方法进行制造。

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