原子层沉积到稳定有效的钙钛矿太阳能电池

杂化有机无机钙钛矿太阳能电池由于其具有高转化效率和低成本的潜力而进行了大量研究。但是,到目前为止,环境设备稳定性是一个主要问题。通过保留或达到高效率的额外限制,正在研究许多提高这些细胞稳定性的途径。一种被认为非常有前途的途径是在设备设计中使用无机薄膜。Ald以其对电影增长和高质量电影的出色控制而被视为这一目标的关键技术。主要用于研究,但对于试点生产,人们渴望具有具有广泛处理范围以及血浆和热功能的灵活工具。牛津仪器Flexal®和OPAL®工具在这方面非常适合。这份白皮书的目的是对ALD是什么是ALD以及如何用于使钙钛矿太阳能电池的实用概述。为了说明这些好处,我们将参考一些最近使用牛津仪器设备的出版物。app亚博体育

原子层沉积

在原子层沉积(ALD)中,薄膜建立在循环中,其中表面以交替的分离剂量暴露于各种蒸发器气相物种。在每个循环中,都沉积了一个材料的子收材料。如图1所示,一个典型的循环包括四个步骤:(i)前体的剂量步骤,其中前体通常是无机金属有机或金属 - 甲酯(例如TMA);(ii)清除和/或泵步;(iii)共同反应的步骤,通常涉及一个小分子(例如H2O或O2等离子体);(iv)清除和/或泵步。对于前体而言,要沉积的元件在许多情况下是金属中心(例如Al),而对于反应物,它通常是一个非金属中心。,至关重要的是,前体和共反应者以一种自限制的方式与表面反应。前体分子和联合反应剂既不反应自己也不反应它们所产生的表面基团。在清除和/或泵的步骤中,从ALD反应器中除去了表面反应期间可能产生的气态反应产物以及任何过量的前体或共反应分子。这是避免直接在气相或表面上的前体和共反应分子之间反应的必要条件,因为这可能导致不希望的化学蒸气沉积(CVD)分量。

ALD循环中各个步骤的示意图表示,由两个半反应组成。前半循环(前体)和第二半循环(共同反应)中的曝光是自限制的,因此当所有可用的表面位点被占据时,该过程就会停止。两个半循环通过吹扫步骤分开。下图显示了所得的覆盖范围或每个周期的增长,是该特定步骤的暴露或时间的函数。为了足够的暴露,可以获得饱和生长,而暴露不足会导致饱和度不完全。对于不充分的净化,可以获得前体和共反应物的CVD分量。

图1。ALD循环中各个步骤的示意图表示,由两个半反应组成。前半循环(前体)和第二半循环(共同反应)中的曝光是自限制的,因此当所有可用的表面位点被占据时,该过程就会停止。两个半循环通过吹扫步骤分开。下图显示了所得的覆盖范围或每个周期的增长,是该特定步骤的暴露或时间的函数。为了足够的暴露,可以获得饱和生长,而暴露不足会导致饱和度不完全。对于不充分的净化,可以获得前体和共反应物的CVD分量。1

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    牛津仪器等离子技术。2019。原子层沉积到稳定有效的钙钛矿太阳能电池。Azom,2022年11月9日,https://www.washintong.com/article.aspx?articleId=18721。

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