CN103611653B - 有机太阳能电池实验用涂布机 - Google Patents

Abstract

有机太阳能电池实验用涂布机，涉及一种涂布机。设有主架体、涂布机构、液体供应机构、加热辊转动机构和电气系统控制柜；涂布机构设有涂布头、两个位移传感器、水平线性模组、移动支架、两套竖直线性模组和伺服电机；两套竖直线性模组分别固定在主架体的左右两边，涂布伺服电机设置在两套竖直线性模组的上方，移动支架设于两套竖直线性模组之间并与两套竖直线性模组上的滑块相连，水平线性模组固定在移动支架上，涂布头固定在水平线性模组的滑块上；两个位移传感器分别固定在涂布头的左右两侧；所述液体供应机构设有泵和管道，管道通过泵后与涂布头相连；加热辊转动机构设有镜面加热辊、导电碳刷架、减速电机和加热辊伺服电机。

Description

有机太阳能电池实验用涂布机

技术领域

本发明涉及一种涂布机，尤其是涉及一种有机太阳能电池实验用涂布机。

背景技术

有机太阳能电池是成分全部或部分为有机物的太阳能电池，使用导电聚合物或小分子用于光的吸收和电荷转移。目前，有机太阳能电池的生产工艺主要有两种：真空镀膜工艺和溶液成膜工艺。德国的Heliatek公司利用真空镀膜工艺制备得到的小分子有机太阳能电池在1.1cm²上实现了12%的转换效率。日本的三菱化学则采用溶液成膜工艺，同样也实现了12%的转换效率。与真空镀膜工艺相比，溶液成膜工艺具有低成本、高效率的优势。各高校、研究所等单位在进行有机太阳能电池的制备与研究时，也往往采用这种工艺。工业化生产一般使用卷对卷的涂布方法实现溶液成膜（参见美国专利US 8129616），而实验室研究为了节省原料往往采用匀胶机将溶液旋涂在基片上。匀胶机主要由真空吸附系统和旋转电机两部分组成，其原理很简单，即在高速旋转的基片上滴注各类溶液，利用离心力使滴在基片上的胶液均匀地涂覆在基片上，厚度视不同溶液和基片间的粘滞系数而不同，也和旋转速度及时间有关（F.C.Krebs,Fabrication and processing of polymer solar cells:A review of printing and coatingtechniques,Solar Energy Materials & Solar Cells 93(2009)394–412）。虽然旋涂成膜的方法简单方便，但是脱离了实际中的卷对卷生产，使研究成果不能与规模化生产很好地兼容。而且该方法不能使膜图案化，因而不能制备串联结构的电池。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供可有效模拟卷对卷生产设备涂膜效果，缩短研究成果向规模化生产过渡时间的一种有机太阳能电池实验用涂布机。

本发明设有主架体、涂布机构、液体供应机构、加热辊转动机构和电气系统控制柜；所述涂布机构固定在主架体上，加热辊转动机构与主架体通过轴承相连接并置于涂布机构下方；液体供应机构设于主架体的底部，电气系统控制柜设于主架体的一侧，涂布机构、液体供应机构、加热辊转动机构分别与电气系统控制柜电连接；

所述涂布机构设有涂布头、两个位移传感器、水平线性模组、移动支架、两套竖直线性模组和伺服电机；所述两套竖直线性模组分别固定在主架体的左右两边，涂布伺服电机设置在两套竖直线性模组的上方，移动支架设于两套竖直线性模组之间并与两套竖直线性模组上的滑块相连，水平线性模组固定在移动支架上，涂布头固定在水平线性模组的滑块上；所述两个位移传感器分别固定在涂布头的左右两侧；

所述液体供应机构设有泵和管道，管道通过泵后与涂布头相连；

所述加热辊转动机构设有镜面加热辊、导电碳刷架、减速电机和加热辊伺服电机；所述镜面加热辊的左端通过联轴器与减速电机相连，加热辊伺服电机通过联轴器与减速电机相连。

所述主架体底部可配有6个减震垫。

所述水平线性模组右侧可设有手轮。

所述电气系统控制柜可采用PLC加触摸屏。

本发明可以用于研究有机太阳能电池生产过程中的涂布工艺，并实现对成膜影响因素包括温度、压力、间距和速度的控制，由于无需搭建大规模生产线，因此可以大大节省时间、资金和涂膜材料。

本发明具有如下有益效果：

1、采用单辊结构设计，免去了收放卷装置和张力控制装置。

2、功能齐全，更接近于有机太阳能电池生产过程中的涂布工艺，实验数据真实可靠，可直接扩展到实际生产中。

3、采用高精度位移传感器，可以实现对涂布头与加热辊之间间隙的精确测量。

4、自动化程度高，根据涂布工艺设定程序，简单易用。

附图说明

图1为本发明实施例的结构组成示意图。

图2为本发明实施例的涂布机构的结构组成示意图。

图3为本发明实施例的加热辊转动机构的结构组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述。

参见图1～3，本发明实施例设有主架体101、涂布机构102、液体供应机构104、加热辊转动机构103和电气系统控制柜105；所述涂布机构102固定在主架体101上，加热辊转动机构103与主架体101通过轴承相连接并置于涂布机构102下方，液体供应机构104设于主架体101的底部，电气系统控制柜105设于主架体101的一侧，涂布机构102、液体供应机构104、加热辊转动机构103分别与电气系统控制柜105电连接。

所述涂布机构102设有涂布头201、两个位移传感器202、水平线性模组203、移动支架204、两套竖直线性模组205和伺服电机206；所述两套竖直线性模组205分别固定在主架体101的左右两边，涂布伺服电机206设置在两套竖直线性模组205的上方，移动支架204架设于两套竖直线性模组205之间并与两套竖直线性模组205上的滑块相连，水平线性模组203固定在移动支架204上，涂布头201固定在水平线性模组203的滑块上；所述两个位移传感器202分别固定在涂布头201的左右两侧。

所述液体供应机构104设有泵和管道，管道通过泵后与涂布头201相连。

所述加热辊转动机构103设有镜面加热辊302、导电碳刷架301、减速电机303和加热辊伺服电机304；所述镜面加热辊302的左端通过联轴器与减速电机303相连，加热辊伺服电机304通过联轴器与减速电机303相连。

主架体可采用铝型材经机械加工而成，主架体底部可配有6个减震垫，同时可调节整机水平。

两套竖直线性模组205分别固定在主架体101的左右两边，伺服电机206设置在竖直线性模组205的上方，用于驱动两套竖直线性模组205上的滑块竖直上下移动；移动支架204架设于两套竖直线性模组205之间并与两套竖直线性模组205上的滑块相连，移动支架204上固定有水平线性模组203，涂布头201固定在水平线性模组203的滑块上，水平线性模组203右侧设置有手轮，旋转手轮可以使涂布头201左右移动，调整其位置。涂布头201由两片经精密加工的耐腐蚀不锈钢组成。涂布头左右两侧设置有位移传感器，用于检测涂布头的位移。

电气系统控制柜采用PLC加触摸屏。

以下给出本发明的操作过程：

通电后，设定加热辊的温度，待加热辊的温度升至设定的温度并稳定后，将ITO柔性导电薄膜粘附在加热辊的表面，与表面紧贴。然后，设定涂布头与加热辊的间隙距离、加热辊转动速率以及泵的供液速率，触摸下降启动键，涂布头会自动下降并调整左右平衡，直至其与加热辊的间隙距离为设定值，随后启动供液系统往涂布头内输送液体，当液体充满涂布头并填满涂布头嘴与加热辊的间隙时，触摸转动启动键，加热辊即转动一圈，接着涂布头自动抬升，供液系统回吸液体，将已涂布的ITO薄膜取下，即完成一次完整的涂布过程。

Claims (4)

1.有机太阳能电池实验用涂布机，其特征在于设有主架体、涂布机构、液体供应机构、加热辊转动机构和电气系统控制柜；所述涂布机构固定在主架体上，加热辊转动机构与主架体通过轴承相连接并置于涂布机构下方；液体供应机构设于主架体的底部，电气系统控制柜设于主架体的一侧，涂布机构、液体供应机构、加热辊转动机构分别与电气系统控制柜电连接；

所述涂布机构设有涂布头、两个位移传感器、水平线性模组、移动支架、两套竖直线性模组和伺服电机；所述两套竖直线性模组分别固定在主架体的左右两边，涂布伺服电机设置在两套竖直线性模组的上方，移动支架设于两套竖直线性模组之间并与两套竖直线性模组上的滑块相连，水平线性模组固定在移动支架上，涂布头固定在水平线性模组的滑块上；所述两个位移传感器分别固定在涂布头的左右两侧；

所述液体供应机构设有泵和管道，管道通过泵后与涂布头相连；

所述加热辊转动机构设有镜面加热辊、导电碳刷架、减速电机和加热辊伺服电机；所述镜面加热辊的左端通过联轴器与减速电机相连，加热辊伺服电机通过联轴器与减速电机相连。

2.如权利要求1所述有机太阳能电池实验用涂布机，其特征在于所述主架体底部配有6个减震垫。

3.如权利要求1所述有机太阳能电池实验用涂布机，其特征在于所述水平线性模组右侧设有手轮。

4.如权利要求1所述有机太阳能电池实验用涂布机，其特征在于所述电气系统控制柜采用PLC加触摸屏。