RU2694118C1 - Method of producing photovoltaic elements using a precursor for liquid-phase application of p-type semiconductor layers - Google Patents
Method of producing photovoltaic elements using a precursor for liquid-phase application of p-type semiconductor layers Download PDFInfo
- Publication number
- RU2694118C1 RU2694118C1 RU2018145591A RU2018145591A RU2694118C1 RU 2694118 C1 RU2694118 C1 RU 2694118C1 RU 2018145591 A RU2018145591 A RU 2018145591A RU 2018145591 A RU2018145591 A RU 2018145591A RU 2694118 C1 RU2694118 C1 RU 2694118C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- substrate
- precursor
- liquid
- perovskite
- Prior art date
Links
- 239000002243 precursor Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 14
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 54
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 22
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 6
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 5
- STTGYIUESPWXOW-UHFFFAOYSA-N 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline Chemical compound C=12C=CC3=C(C=4C=CC=CC=4)C=C(C)N=C3C2=NC(C)=CC=1C1=CC=CC=C1 STTGYIUESPWXOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims 1
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 claims 1
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 abstract description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 abstract description 2
- JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L copper(II) hydroxide Inorganic materials [OH-].[OH-].[Cu+2] JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 2
- AEJIMXVJZFYIHN-UHFFFAOYSA-N copper;dihydrate Chemical compound O.O.[Cu] AEJIMXVJZFYIHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 150000004702 methyl esters Chemical class 0.000 abstract 1
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MCEWYIDBDVPMES-UHFFFAOYSA-N [60]pcbm Chemical compound C123C(C4=C5C6=C7C8=C9C%10=C%11C%12=C%13C%14=C%15C%16=C%17C%18=C(C=%19C=%20C%18=C%18C%16=C%13C%13=C%11C9=C9C7=C(C=%20C9=C%13%18)C(C7=%19)=C96)C6=C%11C%17=C%15C%13=C%15C%14=C%12C%12=C%10C%10=C85)=C9C7=C6C2=C%11C%13=C2C%15=C%12C%10=C4C23C1(CCCC(=O)OC)C1=CC=CC=C1 MCEWYIDBDVPMES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N copper(i) oxide Chemical compound [Cu]O[Cu] BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OPQARKPSCNTWTJ-UHFFFAOYSA-L copper(ii) acetate Chemical compound [Cu+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O OPQARKPSCNTWTJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005750 Copper hydroxide Substances 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910001956 copper hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 238000009501 film coating Methods 0.000 description 1
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 description 1
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
- H10K71/10—Deposition of organic active material
- H10K71/12—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/451—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising a metal-semiconductor-metal [m-s-m] structure
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии изготовления фотовольтаических элементов с жидкофазным нанесением полупроводниковых слоев р-типа на основе оксида меди и может быть использовано при создании тонкопленочных полупроводниковых дырочно-транспортных слоев (ДТС) в фотовольтаических преобразователях (ФВП).The invention relates to the technology of manufacturing photovoltaic elements with liquid-phase deposition of p-type semiconductor layers based on copper oxide and can be used to create thin-film semiconductor hole-transport layers (TPA) in photovoltaic converters (PVP).
Известны различные подходы к размещению транспортных слоев в устройствах. Наиболее полным образом для планарной архитектуры они суммированы в работе [US 20160005987 A1 опублик.01.07.2014. Planar Structure Solar Cell with Inorganic Hole ransporting Material / Alexey Koposov, Changqing Zhan, Wei Pan.]. В данном случае речь идето полупроводниковых слоях на основе стехиометрических и нестехиометрических оксидов, используемых в перовскитных фотовольтаических элементах. Для формирования планарной структуры солнечного элемента предложен к использованию в том числе и оксид меди. Основными подходами к построению данной архитектуры, описанными в патенте являются следующие методы: формирование дырочно-транспортного слоя поверх металлического электрода, с последующим нанесением поверх него перовскита; нанесение на прозрачный электрод последовательно электрон-транспортного, перовскитного и после чего дырочно-транспортного слоя, с дальнейшим формированием металлического электрода поверх последнего. Описанный в патенте метод нанесения позволяет достичь толщины от 1 до 150 нм.There are various approaches to the placement of transport layers in devices. The most complete way for the planar architecture, they are summarized in [US 20160005987 A1 published 01.07.07.2014. Planar Structure Solar Cell with Translating Material / Alexey Koposov, Changqing Zhan, Wei Pan.]. In this case, we are talking about semiconductor layers based on stoichiometric and non-stoichiometric oxides used in perovskite photovoltaic cells. To form the planar structure of the solar cell, copper oxide has been proposed for use. The main approaches to the construction of this architecture, described in the patent are the following methods: the formation of a hole-transport layer on top of a metal electrode, followed by applying a perovskite on top of it; deposition on the transparent electrode of an electron-transport, perovskite, and then hole-transport layer, with the further formation of a metal electrode on top of the latter. Described in the patent method of application allows to achieve a thickness of from 1 to 150 nm.
Данный метод имеет следующие недостатки: использование планарной архитектуры приводит к снижению стабильности и деградации ФВП. Одним из путей, позволяющим избежать описанных выше ограничений, является реализация инвертированной архитектуры ФВП.This method has the following disadvantages: the use of a planar architecture leads to a decrease in the stability and degradation of FVP. One of the ways to avoid the limitations described above is the implementation of an inverted FVP architecture.
Известен метод получения дырочно-транспортных слоев на основе оксида меди (I) в рамках планарной архитектуры ФВП [WO 2016/080854 A2 опублик.26.05.2016. Hybrid organic-inorganic perovskite-based solar cell with copper oxide as a hole transport material / Nouar Amor, Alharbi Fahhad Hussain, Hossain Mohammad Istiaque.]. В данном случае слой из оксида меди формируется на поверхности перовскита, предварительно полученного на слое электронотранспортного слоя, нанесенного на прозрачный электрод на стекле. Проводящий контакт наносится на непосредственно на ДТС.A known method for producing hole-transport layers based on copper (I) oxide in the framework of the planar architecture of the FVP [WO 2016/080854 A2 published on 02.26.2016. Hybrid organic-inorganic perovskite-based solar cell with copper oxide as a hole transport material / Alharbi Fahhad Hussain, Hossain Mohammad Istiaque.]. In this case, a layer of copper oxide is formed on the surface of the perovskite, previously obtained on the layer of the electron transport layer deposited on a transparent electrode on glass. Conductive contact is applied directly to the TPA.
Данный метод имеет следующие недостатки: как уже было сказано выше, использование планарной архитектуры приводит к снижению стабильности и деградации ФВП, помимо этого, Сu2О является нестабильным веществом подверженным окислению до оксида меди (II). Одним из путей, позволяющим избежать описанных выше ограничений, является реализация инвертированной архитектуры ФВП и использование нестехиометрического оксида меди.This method has the following disadvantages: as mentioned above, the use of a planar architecture leads to a decrease in stability and degradation of the FP, in addition, Cu 2 O is an unstable substance susceptible to oxidation to copper (II) oxide. One of the ways to avoid the limitations described above is to implement the inverted FV architecture and use non-stoichiometric copper oxide.
Известен метод получения дырочно-транспортных мезопористых слоев на основе оксида меди для перовскитных солнечных элементов [CN 104409636A опублик. 18.11.2014. Perovskite thin-film solar cell with three-dimensional ordered mesopore support layer/ Yang Liying]. В данном случае для формирования ДТС используются заранее полученные наночастицы оксида меди организующиеся в сплошным слой самосборкой.A known method for producing hole-transport mesoporous layers based on copper oxide for perovskite solar cells [CN 104409636A published. 11/18/2014. 3-dimensional ordered mesopore perovskite thin-film cell phone layer / Yang Liying]. In this case, for the formation of TPA are used, the previously obtained copper oxide nanoparticles are organized in a continuous layer by self-assembly.
Данный метод имеет следующие недостатки: получаемые слои не имеют достаточной сплошности, что приводит к появлению тока утечек.This method has the following disadvantages: the resulting layers do not have sufficient continuity, which leads to the appearance of a leakage current.
Наиболее близким к предложенному методу является подход, снованный на использовании комплексных металло органических соединений, меди [US 6086957 опублик 11.07.2000. Method of producing solution-derived metal oxide thin films / Boyle Timothy J., Ingersoll David]. В данном случае раствор ацетат меди (II) растворяют в смеси пиридана с усксусной кислотой в течение суток до полной гомогенности раствора, после чего провдят осаждение при текмпературе 300°С с дальнейшим нагревом до 650°С для окончательного формирования пленки оскида.The closest to the proposed method is an approach based on the use of complex metal organic compounds, copper [US 6086957 published 11.07.2000. Method for producing solution-derived metal oxide thin films / Boyle Timothy J., Ingersoll David]. In this case, the copper (II) acetate solution is dissolved in a mixture of pyridane with euxedic acid for 24 hours until the solution is completely homogeneous, after which it is deposited at a temperature of 300 ° C with further heating to 650 ° C for the final formation of a film of oxide.
Данный метод имеет следующие недостатки: высокие температуры, используемые в процессе синтеза, в значительной степени увеличивают стоимость производства тонкопленочных покрытий на основе оксида меди.This method has the following disadvantages: the high temperatures used in the synthesis process significantly increase the cost of producing thin-film coatings based on copper oxide.
Для устранения недостатков описанных выше подходов было предложено использование комплексного медь содержащего соединения состава [Сu(NН3)4](ОН)2 получаемого in situ растворением гидроксида меди в насыщенном растворе аммиака в этиленгликоле. Его применение позволит избежать взаимодействия прекурсора с прозрачным электродом, снизить температуру разложения до 150°С, тем самым снизив энергозатраты на производство. Вместе с тем, высокая сплошность слоя, позволит исключить ток утечек.To eliminate the drawbacks of the approaches described above, it was proposed to use a complex copper containing compound [Cu (NH 3 ) 4 ] (OH) 2, obtained in situ by dissolving copper hydroxide in a saturated solution of ammonia in ethylene glycol. Its use will avoid the interaction of the precursor with a transparent electrode, reduce the decomposition temperature to 150 ° C, thereby reducing the energy consumption for production. However, the high continuity of the layer, will allow to eliminate leakage current.
Техническим результатом заявляемого изобретения является возможность варьировать толщину получаемого слоя за счет изменения концентрации медьсодержащего прекурсора, а так же снижение температуры получения полупроводникового дырочно-транспортного слоя, что обеспечивает возможность их применения в рамках таких технологических процессов как струйная печать на гибких подложках и нанесения методом вращения подложки.The technical result of the claimed invention is the ability to vary the thickness of the resulting layer by changing the concentration of the copper-containing precursor, as well as reducing the temperature of the semiconductor hole-transport layer, which allows them to be used in such technological processes as inkjet printing on flexible substrates and deposition by rotation of the substrate .
Технический результат достигается следующим образом: получение органометалического прекурсора состава [Cu(NH3)4](OH)2 растворением свежеосажденного Cu(OH)2 в насыщенном растворе аммиака в этиленгликоле с концентрациями от 15 до 100 мг/мл, формирование слоя нестехиометрического оксида меди путем жидкофазного нанесения предварительно полученного раствора методом вращения подложки (центрифугирования) на слой предварительно очищенного FTO (ультразвуковая обработка в ацетоне, толуоле, изопропиловом спирте, активация под действием озона в течение 20 минут) на стекле со скоростью от 2500 до 3500 об/мин 30-90 секунд с последующим отжигом при от 150 до 300°С 1 час, формирование перовскитного фотоактивного слоя на оксиде меди в перчаточном боксе в атмосфере аргона, формирование электрон-транспортного слоя, формирование электродного слояThe technical result is achieved as follows: obtaining organometallic precursor composition [Cu (NH 3 ) 4 ] (OH) 2 by dissolving freshly precipitated Cu (OH) 2 in a saturated solution of ammonia in ethylene glycol with concentrations from 15 to 100 mg / ml, forming a layer of non-stoichiometric copper oxide by applying a liquid phase pre-prepared solution by rotating the substrate (centrifuging) on a layer of pre-cleaned FTO (ultrasonic treatment in acetone, toluene, isopropyl alcohol, activated by ozone during 20 minutes) on glass at speeds from 2500 to 3500 rpm for 30-90 seconds, followed by annealing at 150 to 300 ° C for 1 hour, forming a perovskite photoactive layer on copper oxide in a glove box in an argon atmosphere, forming an electron transport layer forming the electrode layer
Данная солнечная ячейка может быть изготовлена с помощью стандартных технологических операций. В данном патенте представлена технология, базирующаяся на методе нанесения на вращающуюся подложку (центрифугирования), однако для оксида меди она может быть расширена для использования в струйной печати. Также достигнутое снижение температуры процесса разложения позволит в дальнейшем использовать данную технологию и для полимерных субстратов в рамках гибких ФВП.This solar cell can be manufactured using standard manufacturing operations. This patent presents a technology based on the method of applying to a rotating substrate (centrifugation), but for copper oxide it can be expanded for use in inkjet printing. Also, the achieved decrease in the temperature of the decomposition process will allow further use of this technology for polymer substrates within flexible PVP.
Изобретение поясняется изображениями, где на фигуре 1 показана зонная диаграмма устройства фотовольтаического преобразователя с дырочно-транспортным слоем на основе нестехиометрического оксида меди. На фигуре 2 приведена общая схема устройства где: 1 - металлический электрод, 2 - электрон-транспортный слой, 3 - слой фуллерена С60, 4 - фотоактивный перовскитный слой, 5 - дырочно-транспортный слой, 6 - прозрачный электрод, 7 - стекло.The invention is illustrated by images, where figure 1 shows a band diagram of a device of a photovoltaic converter with a hole transport layer based on non-stoichiometric copper oxide. The figure 2 shows the general scheme of the device where: 1 is a metal electrode, 2 is an electron transport layer, 3 is a fullerene layer C60, 4 is a photoactive perovskite layer, 5 is a hole-transport layer, 6 is a transparent electrode, 7 is glass.
При жидкофазном нанесении подложки методом центрифугирования критическую роль играет скорость вращения подложки. Так при скоростях менее 2500 об/мин излишки прекурсора не успевают покинуть подложку в результате чего формируется слой с толщиной превосходящей оптимальную для транспорта заряда (>50 нм). Скорость вращения более 3500 об/мин низкая сплошность получаемого слоя отрицательно сказывается на выходных характеристиках устройств. Т.о. наиболее оптимальным для нанесения является режим со скоростью вращения подложки около 3000 об/мин.In case of liquid-phase deposition of the substrate by centrifuging, the rotational speed of the substrate plays a crucial role. So at speeds of less than 2500 rpm, the excess precursor does not have time to leave the substrate, as a result of which a layer with a thickness exceeding the optimum for charge transport (> 50 nm) is formed. Rotational speed more than 3500 rpm. Low continuity of the resulting layer adversely affects the output characteristics of the devices. So The most optimal for application is the mode with the substrate rotation speed of about 3000 rpm.
Фотовольтаические преобразователи были реализованы в рамках нижеприведенного маршрута. На предварительно очищенный слой оксида индия допированного фтором на стекле методом центрифугирования подложки был нанесен прекурсор оксида меди, полученный растворением Сu(ОН)2 в этиленгликоле насыщенном аммиаком с концентрацией 5 мг/мл, с последующим отжигом при температуре 300°С в течение 1 часа. Затем, на сформировавшийся слой нестехиометрического оксида меди методом центрифугирования подложки был нанесен слой перовскита, аналогичным образом уже на слой перовскита был нанесен полупроводящий органический слой РСВМ, а затем ВСР. Проводящие контакты на основе серебра были получены терморезистивным напылением металла.Photovoltaic converters were implemented in the following route. A precursor of copper oxide prepared by dissolving Cu (OH) 2 in ethylene glycol saturated with ammonia with a concentration of 5 mg / ml was applied to a pre-cleaned layer of indium oxide doped with fluorine on glass by centrifuging the substrate, followed by annealing at 300 ° C for 1 hour. Then, a perovskite layer was applied on the formed layer of non-stoichiometric copper oxide by centrifuging the substrate; in a similar way, a semiconducting organic layer of PCBM was applied on the perovskite layer, and then HRV. Silver-based conductive contacts were obtained by thermo resistive sputtering of the metal.
На предварительно очищенный слой оксида индия допированного фтором на стекле методом центрифугирования подложки был нанесен прекурсор оксида меди, полученный растворением Сu(ОН)2 в этиленгликоле насыщенном аммиаком с концентрацией 15 мг/мл, с последующим отжигом при температуре 300°С в течение 1 часа. Затем, на сформировавшийся слой нестехиометрического оксида меди методом центрифугирования подложки был нанесен слой перовскита, аналогичным образом уже на слой перовскита был нанесен полупроводящий органический слой РСВМ, а затем ВСР. Проводящие контакты на основе серебра были получены терморезистивным напылением металла.A precursor of copper oxide prepared by dissolving Cu (OH) 2 in ethylene glycol saturated with ammonia with a concentration of 15 mg / ml was applied to a pre-cleaned layer of indium oxide doped with fluorine on glass by centrifuging the substrate, followed by annealing at 300 ° C for 1 hour. Then, a perovskite layer was applied on the formed layer of non-stoichiometric copper oxide by centrifuging the substrate; in a similar way, a semiconducting organic layer of PCBM was applied on the perovskite layer, and then HRV. Silver-based conductive contacts were obtained by thermo resistive sputtering of the metal.
На предварительно очищенный слой оксида индия допированного фтором на стекле методом центрифугирования подложки был нанесен прекурсор оксида меди, полученный растворением Сu(ОН)2 в этиленгликоле насыщенном аммиаком с концентрацией 50 мг/мл, с последующим отжигом при температуре 300°С в течение 1 часа. Затем, на сформировавшийся слой нестехиометрического оксида меди методом центрифугирования подложки был нанесен слой перовскита, аналогичным образом уже на слой перовскита был нанесен полупроводящий органический слой РСВМ, а затем ВСР. Проводящие контакты на основе серебра были получены терморезистивным напылением металла.A precursor of copper oxide prepared by dissolving Cu (OH) 2 in ethylene glycol saturated with ammonia with a concentration of 50 mg / ml was applied to a pre-cleaned layer of indium oxide doped with fluorine on glass by centrifuging the substrate, followed by annealing at 300 ° C for 1 hour. Then, a perovskite layer was applied on the formed layer of non-stoichiometric copper oxide by centrifuging the substrate; in a similar way, a semiconducting organic layer of PCBM was applied on the perovskite layer, and then HRV. Silver-based conductive contacts were obtained by thermo resistive sputtering of the metal.
При изготовлении солнечных элементов по с представленной архитектурой на фигуре 3 с различной толщиной слоя оксида никеля были получены следующие значения параметров ФВП, приведенные в таблице 1.In the manufacture of solar cells according to the presented architecture in figure 3 with different thickness of the layer of Nickel oxide were obtained the following values of the parameters of the PVP, are shown in table 1.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018145591A RU2694118C1 (en) | 2018-12-21 | 2018-12-21 | Method of producing photovoltaic elements using a precursor for liquid-phase application of p-type semiconductor layers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018145591A RU2694118C1 (en) | 2018-12-21 | 2018-12-21 | Method of producing photovoltaic elements using a precursor for liquid-phase application of p-type semiconductor layers |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2694118C1 true RU2694118C1 (en) | 2019-07-09 |
Family
ID=67252382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018145591A RU2694118C1 (en) | 2018-12-21 | 2018-12-21 | Method of producing photovoltaic elements using a precursor for liquid-phase application of p-type semiconductor layers |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2694118C1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6086957A (en) * | 1999-05-28 | 2000-07-11 | Sandia Corporation | Method of producing solution-derived metal oxide thin films |
| CN104409636A (en) * | 2014-11-18 | 2015-03-11 | 天津理工大学 | Perovskite thin-film solar cell with three-dimensional ordered mesopore support layer |
| CN105591030A (en) * | 2016-03-11 | 2016-05-18 | 华中科技大学 | Semitransparent perovskite solar cell and preparation method thereof |
| US20160149145A1 (en) * | 2014-11-24 | 2016-05-26 | Nanyang Technological University | Perovskites for optoelectronic applications |
| CN106058051A (en) * | 2016-07-05 | 2016-10-26 | 苏州大学 | Preparation method of organic-inorganic hybrid hole transport layer modified perovskite type solar cell |
| RU2645221C1 (en) * | 2016-09-30 | 2018-02-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Perovskite solar cell and method of its manufacture |
| RU2668944C1 (en) * | 2017-12-08 | 2018-10-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет) (СКГМИ (ГТУ) | Method of manufacturing solar-to-electrical energy converter based on perovskites |
-
2018
- 2018-12-21 RU RU2018145591A patent/RU2694118C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6086957A (en) * | 1999-05-28 | 2000-07-11 | Sandia Corporation | Method of producing solution-derived metal oxide thin films |
| CN104409636A (en) * | 2014-11-18 | 2015-03-11 | 天津理工大学 | Perovskite thin-film solar cell with three-dimensional ordered mesopore support layer |
| US20160149145A1 (en) * | 2014-11-24 | 2016-05-26 | Nanyang Technological University | Perovskites for optoelectronic applications |
| CN105591030A (en) * | 2016-03-11 | 2016-05-18 | 华中科技大学 | Semitransparent perovskite solar cell and preparation method thereof |
| CN106058051A (en) * | 2016-07-05 | 2016-10-26 | 苏州大学 | Preparation method of organic-inorganic hybrid hole transport layer modified perovskite type solar cell |
| RU2645221C1 (en) * | 2016-09-30 | 2018-02-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Perovskite solar cell and method of its manufacture |
| RU2668944C1 (en) * | 2017-12-08 | 2018-10-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет) (СКГМИ (ГТУ) | Method of manufacturing solar-to-electrical energy converter based on perovskites |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cheng et al. | Progress in air-processed perovskite solar cells: from crystallization to photovoltaic performance | |
| CN103828018B (en) | Low-temperature fabrication of metal oxide thin films and nanomaterial-derived metal composite thin films | |
| EP2439779B1 (en) | Transparent Electrode Comprising Doped Graphene, Process of Preparing the Same, and Display Device and Solar Cell Comprising the Electrode | |
| US20070012356A1 (en) | Process for the production of thin layers, preferably for a photovoltaic cell | |
| CN109728166B (en) | Methylamine lead iodine perovskite solar cell containing organic luminescent micromolecular interface modification layer | |
| CN104409636A (en) | Perovskite thin-film solar cell with three-dimensional ordered mesopore support layer | |
| CN111909169B (en) | Hole transport material with benzodithiophene dione as core, synthesis method and application of hole transport material in perovskite solar cell | |
| RU2726713C2 (en) | Alloyed titanate | |
| CN109742245B (en) | Application of phenol-substituted fullerene derivative in perovskite solar cell, perovskite solar cell and preparation method of perovskite solar cell | |
| CN108666424B (en) | Perovskite solar cell prepared by taking methylamine acetate room-temperature molten salt as green solvent, and method and application thereof | |
| Wu et al. | Integrated planar and bulk dual heterojunctions capable of efficient electron and hole extraction for perovskite solar cells with> 17% efficiency | |
| CN103311440A (en) | Layered semiconductor material used for organic solar cell hole transport layer and preparation method of layered semiconductor material | |
| CN109273601A (en) | A kind of perovskite solar battery and preparation method thereof | |
| CN110676376A (en) | Resistive random access memory based on two-dimensional MXene material and preparation method | |
| CN110224069B (en) | Perovskite solar cell with waterproof function and preparation method thereof | |
| RU2694118C1 (en) | Method of producing photovoltaic elements using a precursor for liquid-phase application of p-type semiconductor layers | |
| US10332691B2 (en) | Method for manufacturing HEMT/HHMT device based on CH3NH3PbI3 material | |
| CN111540791A (en) | Solar cell and manufacturing method thereof | |
| Liu et al. | A facile method to improve the stability and efficiency of CsPbI2Br perovskite solar cells prepared at low temperature | |
| CN113314673B (en) | Perovskite photoelectric detector based on Mg ion doped hole transport layer and preparation method thereof | |
| CN105449103A (en) | Thin film crystalline silicon perovskite heterojunction solar cell and preparation method thereof | |
| CN108123045A (en) | A kind of unleaded perovskite solar cell and preparation method thereof | |
| CN110660915B (en) | Method for synthesizing bismuth copper iodide thin film by room temperature in-situ control and photoelectric conversion device assembled by same | |
| Tariq et al. | Role of bi-layered CuSCN based hole transport films to realize highly efficient and stable perovskite solar cells | |
| WO2022096802A1 (en) | Tandem photovoltaic device combining a silicon-based sub-cell and a perovskite-based sub-cell comprising a p- or n-type material/perovskite composite layer |