CN105882120A - 一种钙钛矿太阳能电池印刷机 - Google Patents

一种钙钛矿太阳能电池印刷机 Download PDF

Info

Publication number
CN105882120A
CN105882120A CN201610307099.9A CN201610307099A CN105882120A CN 105882120 A CN105882120 A CN 105882120A CN 201610307099 A CN201610307099 A CN 201610307099A CN 105882120 A CN105882120 A CN 105882120A
Authority
CN
China
Prior art keywords
die head
coating
printer
injection
coating die
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610307099.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105882120B (zh
Inventor
彭勇
黄福志
钟杰
程兵
程一兵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Technology WUT
Original Assignee
Wuhan University of Technology WUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Technology WUT filed Critical Wuhan University of Technology WUT
Priority to CN201610307099.9A priority Critical patent/CN105882120B/zh
Publication of CN105882120A publication Critical patent/CN105882120A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105882120B publication Critical patent/CN105882120B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F15/00—Screen printers
    • B41F15/08—Machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F15/00—Screen printers
    • B41F15/14—Details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F15/00—Screen printers
    • B41F15/14—Details
    • B41F15/40—Inking units
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • 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
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种钙钛矿太阳能电池印刷机，包括外壳、安装在所述外壳内的多个推注涂布系统；推注涂布系统包括涂布单元和推注单元，涂布单元包括涂布立柱、竖直方向滑动安装在所述涂布立柱上的涂布模头，所述涂布模头水平设置在所述真空吸附平台的上方，所述涂布模头的顶部设有入料口，其内部设有与所述入料口连接的八字形导流槽、将所述八字形导流槽分割成多个竖直通道的分流板、水平设置在所述八字形导流槽底部之间与所有竖直通道连通的狭缝，其底部设有模唇，推注单元包括向所述涂布模头供应印刷材料的注射器，所述注射器可相对涂布模头在竖直方向上升降。本发明可以在一台机器中完成钙钛矿太阳能电池所有功能薄膜的印刷，精度高，效率高。

Description

一种钙钛矿太阳能电池印刷机
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池印刷机，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池印刷机。
背景技术
太阳能电池是一种免费的清洁能源，长期以来被以晶硅为代表的太阳能电池技术垄断。然而，晶硅太阳能电池的生产并不廉价，也并不清洁。以钙钛矿太阳能电池为代表的第三代太阳能电池能够通过全印刷的方式实现生产。这种太阳能电池中各功能层厚度仅为几十到几百纳米，并且需要进行多次印刷方能实现太阳能电池器件的完成。因此需要设计一套能够印制多种高质量的超薄薄膜的印刷机以实现这个目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池印刷机，它可以在一台机器中完成钙钛矿太阳能电池所有功能薄膜的印刷，精度高，效率高。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种钙钛矿太阳能电池印刷机，用于依次印刷钙钛矿太阳能电池的所有功能薄膜，所述印刷机包括具有封闭内腔的外壳、水平设置在所述外壳内的运动平台、滑动安装在所述运动平台上的真空吸附平台、用于为所述真空吸附平台提供真空气源以及为该印刷机提供高压气源的配气系统、安装在所述外壳内与钙钛矿太阳能电池功能薄膜数量一致的多个推注涂布系统；
所述推注涂布系统包括涂布单元和推注单元，所述涂布单元包括涂布立柱、沿竖直方向滑动安装在所述涂布立柱上的涂布模头，所述涂布模头的顶部设有入料口，其内部设有与所述入料口连接的八字形导流槽、将所述八字形导流槽分割成多个竖直通道的分流板、水平设置在所述八字形导流槽底部之间与所有竖直通道连通的狭缝，其底部设有模唇，所述涂布模头的模唇垂直于真空吸附平台运动的方向设置在所述真空吸附平台的上方，所述推注单元包括向所述涂布模头供应印刷材料的注射器，所述注射器的管体固定安装在涂布模头的上方，所述注射器的注射杆可相对涂布模头在竖直方向上升降；
根据各功能薄膜的印刷顺序，位于真空吸附平台上的基板依次通过对应的推注涂布系统的涂布模头。
按上述技术方案，该印刷机还包括设置在所述外壳内且位于运动平台端部的加热控温系统，所述加热控温系统用于在每次印刷后，对沿运动平台滑动至其内的真空吸附平台上的湿膜进行烘烤干燥。
按上述技术方案，所述加热控温系统包括密闭钣金加热室以及设置在所述密闭钣金加热室内的超导加热器。
按上述技术方案，所述密闭钣金加热室内还设置有温度传感器、智能控温表以及用于调节超导加热器高度的高度调节机构。
按上述技术方案，该印刷机还包括用于使印刷后的湿膜快速结晶的快速结晶系统，所述快速结晶系统包括设置在所述真空吸附平台上方的容积腔，所述容积腔的底部开设有细长开口，所述容积腔通过吹气管道与所述配气系统的高压气源连通，所述吹气管道上安装有流量调节阀和电磁阀。
按上述技术方案，所述容积腔内盛装有反溶剂。
按上述技术方案，所述涂布单元包括用于带动涂布模头沿涂布立柱竖直升降的升降机构，所述升降机构包括固定安装在所述涂布立柱上的升降电机、与所述升降电机输出轴连接的升降丝杆、与所述升降丝杆螺纹连接的升降丝杆连接板以及与所述升降丝杆连接板固定连接的模头固定板，所述涂布模头固定安装在所述模头固定板的底部。
按上述技术方案，所述涂布单元还包括与所述升降丝杆连接板滑动连接的升降滑轨，所述升降滑轨固定安装在涂布立柱上。
按上述技术方案，所述推注单元包括用于带动注射器沿涂布模头竖直升降的注射升降机构，所述注射升降机构包括固定安装在所述模头固定板上的注射电机、与所述注射电机输出轴连接的注射丝杆、与所述注射丝杆螺纹连接的注射推杆，所述注射器的注射杆固定安装在注射推杆上，所述注射器的管体通过注射器固定座安装在模头固定板上。
按上述技术方案，所述推注单元还包括与所述注射推杆滑动连接的注射滑轨，所述注射滑轨固定安装在模头固定板上。
本发明产生的有益效果是：本发明针对钙钛矿太阳能电池需要制备薄而致密功能层薄膜的特点，以狭缝涂布技术为基础，将多个具有自行调节高度的涂布模头整合至一台机器，针对钙钛矿太阳能电池使用化学药品较贵的特点，将液体推注涂布系统集成进了整机，这样有效减少了化学试剂用量，各涂布模头可以调节与基板之间的距离，还可以通过注射器精确调节墨水注入量，保证印刷精度，它根据各功能薄膜的印刷顺序，使用相应的涂布模头进行印刷，可以在一台机器中完成所有功能薄膜的印刷，提高了钙钛矿太阳能电池的制备效率；同时，本发明在涂布模头上设计八字形导流槽，可以很好的解决墨水在导流槽中的阻滞现象，能够方便的实现墨水在涂布模头中的无滞流动，使得墨水在涂布模头中流经导流槽后顺利的从印刷头中挤出，最终被印制在基板上。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例中推注涂布系统的立体图；
图3是图2的纵向剖视图；
图4是图2的横向剖视图；
图5是本发明实施例中涂布模头的爆炸示意图；
图6是本发明实施例中涂布模头的剖视图；
图7是本发明实施例中涂布模头的主视图；
图8是本发明实施例中涂布模头的俯视图；
图9是本发明实施例中快速结晶系统的三维图；
图10是本发明实施例中快速结晶系统的主视图；
图11是本发明实施例中快速结晶系统的侧视图。
图中：100-外壳、200-运动平台、300-推注涂布系统、400-控制系统、500-真空吸附平台、600-配气系统、700-加热控温系统、800-快速结晶系统、1-注射电机、2-涂布模头、2.1-入料口、2.2-八字形导流槽、2.3-分流板、2.4-狭缝、2.5-模唇、3-注射滑轨、4-注射丝杆、5-注射滑轨固定座、6-注射推杆、7-注射器固定座、8-注射电机安装座、9-模头固定板、10-注射丝杆轴承座、11-注射器固定座、12-注射角接触球轴承、13-涂布立柱、14-升降滑轨、15-升降电机、16-升降丝杆、17-升降电机安装座、18-升降丝杆连接板、19-升降角接触球轴承、20-升降丝杆轴承座、21-注射器、22-注射器的注射杆、23-注射器的管体、24-容积腔、24.1-细长开口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种钙钛矿太阳能电池印刷机，用于依次印刷钙钛矿太阳能电池的所有功能薄膜，印刷机包括具有封闭内腔的外壳100、水平设置在外壳100内的运动平台200、滑动安装在运动平台200上的真空吸附平台500、用于为真空吸附平台500提供真空气源以及为该印刷机提供高压气源的配气系统600、安装在外壳100内与钙钛矿太阳能电池功能薄膜数量一致的多个推注涂布系统300；
如图2-图8所示，推注涂布系统300包括涂布单元和推注单元，涂布单元包括涂布立柱13、沿竖直方向滑动安装在涂布立柱13上的涂布模头2，涂布模头2的顶部设有入料口2.1，其内部设有与入料口2.1连接的八字形导流槽2.2、将八字形导流槽2.2分割成多个竖直通道的分流板2.3、水平设置在八字形导流槽2.2底部之间与所有竖直通道连通的狭缝2.4，其底部设有模唇2.5，涂布模头2的模唇垂直于真空吸附平台500运动的方向设置在真空吸附平台500的上方，推注单元包括向涂布模头2供应印刷材料的注射器21，注射器的管体23固定安装在涂布模头的上方，注射器的注射杆22可相对涂布模头2在竖直方向上升降；
根据各功能薄膜的印刷顺序，位于真空吸附平台500上的基板依次通过对应的推注涂布系统300的涂布模头2。
在本发明的优选实施例中，如图1所示，该印刷机还包括设置在外壳内且位于运动平台端部的加热控温系统700，加热控温系统700用于在每次印刷后，对沿运动平台200滑动至其内的真空吸附平台500上的湿膜进行烘烤干燥。具体的，加热控温系统包括密闭钣金加热室以及设置在密闭钣金加热室内的超导加热器，密闭钣金加热室内还设置有温度传感器、智能控温表以及用于调节超导加热器高度的高度调节机构。加热控温系统通过使用超导加热器产生热风对湿膜进行加热使其能够快速实现薄膜温度的上升，提高加热效率，通过高度调节机构调节超导加热器与材料之间的距离，可直接控制加热效果，再通过温度传感器实时监控密闭钣金加热室内温度，通过智能控温表控制超导加热器启停加热，加热控温系统能够快速及时补充密闭钣金加热室内温度，实现实时监控与自动控制，能够实现薄膜温度均匀快速升温，不超温，控制精度高，灵敏度好。
在本发明的优选实施例中，如图1-图3、图9-图11所示，该印刷机还包括用于使印刷后的湿膜快速结晶的快速结晶系统800，快速结晶系统800包括设置在真空吸附平台500上方的容积腔24，容积腔24的底部开设有细长开口24.1，容积腔24通过吹气管道与配气系统600的高压气源连通，吹气管道上安装有流量调节阀和电磁阀。当位于真空吸附平台上的基板缓慢通过容积腔下方时，电磁阀通电，气路接通，通过空气流量调节阀向容积腔内输入较大的空气流量，使空气经容积腔底部的细长开口吹向印刷好的湿膜表面，以加快溶剂的挥发，迅速降低材料在溶剂中的溶解度，实现快速结晶的目的。快速结晶系统还包括用于检测基板上薄膜运动位置的金属感应器，当基板运动到吹扫开始点后，金属材料感应器确定吹气时机，电磁阀通电，气路接通，高压气源开始向容积腔内吹气，当基板运动到下一金属感应器检测点时，电磁阀断电，气路断开，吹气停止，金属感应器能够实时检测基板位置，准时自动对基板进行吹气。
在本发明的优选实施例中，容积腔内盛装有反溶剂。当印刷好的湿膜通过容积腔时，通过调节流量调节阀向容积腔内输入较小的空气流量，将容积腔内的反溶剂通过细长开口倾倒在薄膜表面，以能够迅速降低材料在溶剂中的溶解度，进而实现快速结晶的目的。
在本发明的优选实施例中，如图2-图4所示，涂布单元包括用于带动涂布模头2沿涂布立柱13竖直升降的升降机构，升降机构包括固定安装在涂布立柱13上的升降电机15、与升降电机15输出轴连接的升降丝杆16、与升降丝杆16螺纹连接的升降丝杆连接板18以及与升降丝杆连接板18固定连接的模头固定板9，涂布模头2固定安装在模头固定板9的底部，其中升降电机15通过升降电机安装座17安装在涂布立柱上，升降丝杆16通过升降角接触球轴承19和升降丝杆轴承座20安装在涂布立柱13上。
在本发明的优选实施例中，如图2-图4所示，涂布单元还包括与升降丝杆连接板18滑动连接的升降滑轨14，升降滑轨14固定安装在涂布立柱13上。
在本发明的优选实施例中，如图2-图4所示，推注单元包括用于带动注射器21沿涂布模头2竖直升降的注射升降机构，注射升降机构包括固定安装在模头固定板9上的注射电机1、与注射电机1输出轴连接的注射丝杆4、与注射丝杆4螺纹连接的注射推杆6，注射器的注射杆22固定安装在注射推杆6上，注射器的管体23通过注射器固定座7安装在模头固定板9上，其中，注射电机1通过注射电机安装座8安装在模头固定板9上，注射丝杆4通过注射角接触球轴承12和注射丝杆轴承座10安装在模头固定板9上，注射器的注射杆22通过卡座固定安装在注射推杆6上，注射滑轨3通过注射滑轨固定座5固定安装在模头固定板9上。
在本发明的优选实施例中，如图2-图4所示，推注单元还包括与注射推杆6滑动连接的注射滑轨3，注射滑轨3固定安装在模头固定板9上。
在本发明的优选实施例中，如图1所示，该印刷机还包括控制系统400，所述控制系统分别与推注涂布系统、真空吸附平台、配气系统、加热控温系统和快速结晶系统连接。
本实施例中，如图1所示，真空吸附平台500的工作面上均匀开设有多个气孔，用于在真空气源的作用下吸附位于工作面上的物体。
本实施例中，如图1所示，配气系统600用于为启动部件和风刀提供高压气源以及为真空吸附平台提供真空气源，空气压缩机提供的高压气源经减压阀和节流阀变成0.6-0.7Mpa的气体直接输送到气路中。具体的，配气系统包括气体氮气正压输送单元和真空负压单元。氮气正压输送单元包括不锈钢金属管路、卡套式管路连接接头、压力表、流量调节阀、电磁控制阀和气缸，氮气正压输送单元进口设有气体压力调节阀，压力表用于监控氮气正压输送单元实时压力状态，可用进口处阀门控制执行气缸动作速度，可用电磁控制阀控制气缸往复，实现物料进出仓门开合，氮气正压输送单元实现了气路压力监测与控制、气动元件速度控制、气动元件压力供给通断控制。真空负压单元通过真空泵提供负压，其内部设有稳压罐用于减少真空泵启动频率，减少真空管路压力波动，稳定负压输出，真空泵经金属管路直接连接真空吸附平台，用于印刷材料吸附，以保证真空吸附平台吸力稳定持久。
针对目前钙钛矿太阳能电池各功能层的印刷均有特别的需求，传统的单模头印刷设备无法满足在短时间内实现钙钛矿太阳能电池各功能层的印刷，本发明以狭缝挤出涂布技术为基础，将多个印刷模块整合在一起实现由一台印刷机印刷多层薄膜的目的，还整合进了其它辅助系统，进而实现钙钛矿太阳能电池的全印刷生产。
当基板通过不同印刷模头的时候能够实现不同功能层的印刷。使用狭缝挤出印刷机印制钙钛矿太阳能电池时，需要控制墨水挤出量、挤出速度和模头距基板距离。传统狭缝挤出印刷头仅能控制基板距模头距离，需要额外使用注射泵控制墨水挤出量和挤出速度。本印刷模头将溶液推进系统、模头-基板高度调节系统整合在一起，实现单一模头对所有印刷参数调整的目的。该模头中，通过螺杆的前进和后退还能实现印刷过程中墨水的推进和回收，从而实现印刷薄膜长度宽度的可控。通过控制螺杆的前进速度和距离，能够将墨水的注入速度控制在低至10ul/min。通过调节高度控制螺杆，能够将模头到基板距离在10微米至1mm间自由调节。模头采用自由悬挂系统，其水平方向水平度可以得到保障。通过调节高度调节马达即可调节模头距基板高度。通过调节墨水注入马达，即可实现在低至仅使用2ml墨水的情况下实现印刷。
本发明可以制备正式或反式结构钙钛矿太阳能电池，以下例举本发明制备四种太阳能电池的工作过程。
实例1
制备正式结构钙钛矿太阳能电池，该电池包括透明导电基板、依次涂布在透明导电基板上的导电子层、光电转换层和导空穴层，相应的，本发明包括3个推注涂布系统，根据印刷顺序，对应的涂布模头编号1、2、3。
本发明的工作过程是：在印刷前打开进气阀门向外壳内通入保护气体，实现印刷过程与外界的完全隔绝，保护钙钛矿太阳能电池在印刷过程中不受其它环境因素影响；将清洗干净的10cm×10cm透明导电基板放置在真空吸附平台上，控制真空吸附平台在运动平台上的运动速度为1～100mm/秒，使其匀速通过1号涂布模头，调节1号涂布模头的墨水挤出量为1～100ul/秒，控制其总印刷墨水量为1～100ul，通过上述控制，在透明导电基板上实现印制湿膜厚度为1～3微米的导电子层，印有导电子层湿膜的透明导电基板随后连同真空吸附平台一起被送入加热控温系统中进行烘烤，控制加热控温系统温度在50～500度，经过烘烤干燥的导电子层薄膜厚度在30～200纳米；
待基板冷却之后，控制真空吸附平台以1～100mm/秒的速度匀速通过2号涂布模头进行印刷，控制2号涂布头墨水挤出量为1～100ul/秒，总墨水挤出量为1～100ul，进行光电转换材料，例如碘铅甲胺、碘溴铅甲胺、碘溴氯铅甲胺或碘化铅的印刷，在光电转换材料的印制过程中，视需要开启配气系统，进行吹风操作或者喷淋溶剂操作或者两者皆不进行，厚度为1～5微米之间的湿膜在印制完成之后，连同真空吸附平台一起送入加热控温系统中，控制烘烤温度在70～150度之间，烘烤完成之后光电转换材料厚度为100～500nm之间；
待基板冷却之后，控制真空吸附平台以1～100mm/秒的速度匀速通过3号涂布头，控制3号涂布头墨水挤出量为1ul～10ml/秒，总墨水挤出量为1ul～10ml，实现湿膜厚度为2～50微米导空穴层印刷，导空穴材料连同真空吸附平台送入加热控温系统中进行烘烤，烘烤温度控制在50～150度，干燥后的薄膜厚度为30纳米～10微米之间，至此正式结构太阳能电池实现全印刷。
实例2
制备反式结构钙钛矿太阳能电池，该电池包括透明导电基板、依次涂布在透明导电基板上的导空穴层、光电转换层、导电子层和电极材料层，相应的，本发明包括4个推注涂布系统，根据印刷顺序，对应的涂布模头编号1、2、3、4。
本发明的工作过程是：将清洗干净的10cm×10cm透明导电基板放置在真空吸附平台上，控制真空吸附平台运动速度在1～100mm/秒，使其匀速通过涂1号涂布模头，调节1号涂布模头的墨水挤出量为1～100ul/秒，控制其总印刷墨水量为1～100ul，通过上述控制，在透明导电基板上实现印制湿膜厚度为1～3微米的导空穴层，印有导空穴层湿膜的透明导电基板随后连同真空吸附平台一起被送入加热控温系统中进行烘烤，控制加热控温系统温度在50～500度，经过烘烤干燥的导空穴层薄膜厚度在30～200纳米之间；
待基板冷却之后，控制真空吸附平台以1～100mm/秒的速度匀速通过2号涂布模头进行印刷，控制2号涂布模头墨水挤出量为1～100ul/秒，总墨水挤出量为1～100ul，进行光电转换材料，例如碘铅甲胺、碘溴铅甲胺、碘溴氯铅甲胺或碘化铅的印刷，在光电转换材料的印制过程中，视需要开启配风系统，进行吹风操作或者喷淋溶剂操作或者两者皆不进行，厚度为1～5微米的湿膜在印制完成之后，连同真空吸附平台一起送入加热控温系统中，控制烘烤温度在70～150度，烘烤完成之后光电转换材料厚度为100～500nm；
待基板冷却之后，控制样品台以1-100mm/秒的速度匀速通过3号涂布模头，控制3号涂布模头墨水挤出量为1～100ul/秒，总墨水挤出量为1～100ul，实现湿膜厚度为1～3微米导电子层印刷，导电子材料连同真空吸附平台送入加热控温系统中进行烘烤，烘烤温度控制在50～150度，干燥后的薄膜厚度为30～200纳米；
待基板冷却之后控制真空吸附平台以1～100mm/秒的速度匀速通过4号涂布模头，控制4号涂布模头墨水挤出量为1～100ul/秒，总墨水挤出量为1～1000ul，进行对电极材料的印刷，电极材料可以为分散在溶剂中的金属纳米颗粒、导电氧化物材料、金属纳米线、碳纳米管或石墨烯等导电材料，对电极材料印制完成之后连同真空吸附平台一起送入加热控温系统中在50～150度条件下实现干燥，至此反式结构钙钛矿太阳能电池实现印制。
实例3
将实例1中的透明导电基板换成柔性透明导电基板(柔性玻璃基板或者柔性塑料基板)，即可实现柔性正式钙钛矿太阳能电池的印制。
实例4
将实例2中的透明导电基板换成柔性透明导电基板(柔性玻璃基板或者柔性塑料基板)，即可实现柔性反式钙钛矿太阳能电池的印制。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种钙钛矿太阳能电池印刷机，用于依次印刷钙钛矿太阳能电池的所有功能薄膜，其特征在于，所述印刷机包括具有封闭内腔的外壳、水平设置在所述外壳内的运动平台、滑动安装在所述运动平台上的真空吸附平台、用于为所述真空吸附平台提供真空气源以及为该印刷机提供高压气源的配气系统、安装在所述外壳内与钙钛矿太阳能电池功能薄膜数量一致的多个推注涂布系统；
所述推注涂布系统包括涂布单元和推注单元，所述涂布单元包括涂布立柱、沿竖直方向滑动安装在所述涂布立柱上的涂布模头，所述涂布模头的顶部设有入料口，其内部设有与所述入料口连接的八字形导流槽、将所述八字形导流槽分割成多个竖直通道的分流板、水平设置在所述八字形导流槽底部之间与所有竖直通道连通的狭缝，其底部设有模唇，所述涂布模头的模唇垂直于真空吸附平台运动的方向设置在所述真空吸附平台的上方，所述推注单元包括向所述涂布模头供应印刷材料的注射器，所述注射器的管体固定安装在涂布模头的上方，所述注射器的注射杆可相对涂布模头在竖直方向上升降；
根据各功能薄膜的印刷顺序，位于真空吸附平台上的基板依次通过对应的推注涂布系统的涂布模头。
2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池印刷机，其特征在于，该印刷机还包括设置在所述外壳内且位于运动平台端部的加热控温系统，所述加热控温系统用于在每次印刷后，对沿运动平台滑动至其内的真空吸附平台上的湿膜进行烘烤干燥。
3.根据权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池印刷机，其特征在于，所述加热控温系统包括密闭钣金加热室以及设置在所述密闭钣金加热室内的超导加热器。
4.根据权利要求3所述的钙钛矿太阳能电池印刷机，其特征在于，所述密闭钣金加热室内还设置有温度传感器、智能控温表以及用于调节超导加热器高度的高度调节机构。
5.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池印刷机，其特征在于，该印刷机还包括用于使印刷后的湿膜快速结晶的快速结晶系统，所述快速结晶系统包括设置在所述真空吸附平台上方的容积腔，所述容积腔的底部开设有细长开口，所述容积腔通过吹气管道与所述配气系统的高压气源连通，所述吹气管道上安装有流量调节阀和电磁阀。
6.根据权利要求5所述的钙钛矿太阳能电池印刷机，其特征在于，所述容积腔内盛装有反溶剂。
7.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池印刷机，其特征在于，所述涂布单元包括用于带动涂布模头沿涂布立柱竖直升降的升降机构，所述升降机构包括固定安装在所述涂布立柱上的升降电机、与所述升降电机输出轴连接的升降丝杆、与所述升降丝杆螺纹连接的升降丝杆连接板以及与所述升降丝杆连接板固定连接的模头固定板，所述涂布模头固定安装在所述模头固定板的底部。
8.根据权利要求7所述的钙钛矿太阳能电池印刷机，其特征在于，所述涂布单元还包括与所述升降丝杆连接板滑动连接的升降滑轨，所述升降滑轨固定安装在涂布立柱上。
9.根据权利要求7所述的钙钛矿太阳能电池印刷机，其特征在于，所述推注单元包括用于带动注射器沿涂布模头竖直升降的注射升降机构，所述注射升降机构包括固定安装在所述模头固定板上的注射电机、与所述注射电机输出轴连接的注射丝杆、与所述注射丝杆螺纹连接的注射推杆，所述注射器的注射杆固定安装在注射推杆上，所述注射器的管体通过注射器固定座安装在模头固定板上。
10.根据权利要求9所述的钙钛矿太阳能电池印刷机，其特征在于，所述推注单元还包括与所述注射推杆滑动连接的注射滑轨，所述注射滑轨固定安装在模头固定板上。
CN201610307099.9A 2016-05-11 2016-05-11 一种钙钛矿太阳能电池印刷机 Expired - Fee Related CN105882120B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610307099.9A CN105882120B (zh) 2016-05-11 2016-05-11 一种钙钛矿太阳能电池印刷机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610307099.9A CN105882120B (zh) 2016-05-11 2016-05-11 一种钙钛矿太阳能电池印刷机

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105882120A true CN105882120A (zh) 2016-08-24
CN105882120B CN105882120B (zh) 2017-12-05

Family

ID=56702573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610307099.9A Expired - Fee Related CN105882120B (zh) 2016-05-11 2016-05-11 一种钙钛矿太阳能电池印刷机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105882120B (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106803537A (zh) * 2017-02-20 2017-06-06 安徽师范大学 一种构建局部清洁环境保护薄膜生长的装置
CN106935706A (zh) * 2017-04-01 2017-07-07 武汉理工大学 一种吹气装置及钙钛矿太阳能电池的制备方法
CN107871817A (zh) * 2016-09-23 2018-04-03 中国科学院大连化学物理研究所 一种合成有机‑无机杂化钙钛矿微晶的方法
CN107894741A (zh) * 2017-11-06 2018-04-10 西安交通大学 一种溶液环境可控的高性能薄膜制备装备
CN109065736A (zh) * 2018-07-03 2018-12-21 中国科学院金属研究所 一种钙钛矿光吸收薄膜的制备装置
CN110620178A (zh) * 2018-06-19 2019-12-27 湖北万度光能有限责任公司 钙钛矿太阳能电池的制备方法
CN110880555A (zh) * 2018-09-05 2020-03-13 杭州纤纳光电科技有限公司 前驱体与表面活性剂的混合溶液的涂布设备及其方法
CN110880554A (zh) * 2018-09-05 2020-03-13 杭州纤纳光电科技有限公司 前驱体溶液与表面活性剂分步涂布的设备及其方法
CN110880550A (zh) * 2018-09-05 2020-03-13 杭州纤纳光电科技有限公司 含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备及其方法
CN110880551A (zh) * 2018-09-05 2020-03-13 杭州纤纳光电科技有限公司 含有表面活性剂的钙钛矿溶液涂布设备及其方法
CN115957947A (zh) * 2022-11-29 2023-04-14 北京大学长三角光电科学研究院 涂布印刷方法及设备

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107871817A (zh) * 2016-09-23 2018-04-03 中国科学院大连化学物理研究所 一种合成有机‑无机杂化钙钛矿微晶的方法
CN106803537A (zh) * 2017-02-20 2017-06-06 安徽师范大学 一种构建局部清洁环境保护薄膜生长的装置
CN106935706A (zh) * 2017-04-01 2017-07-07 武汉理工大学 一种吹气装置及钙钛矿太阳能电池的制备方法
CN107894741A (zh) * 2017-11-06 2018-04-10 西安交通大学 一种溶液环境可控的高性能薄膜制备装备
CN110620178A (zh) * 2018-06-19 2019-12-27 湖北万度光能有限责任公司 钙钛矿太阳能电池的制备方法
CN109065736A (zh) * 2018-07-03 2018-12-21 中国科学院金属研究所 一种钙钛矿光吸收薄膜的制备装置
CN110880555A (zh) * 2018-09-05 2020-03-13 杭州纤纳光电科技有限公司 前驱体与表面活性剂的混合溶液的涂布设备及其方法
CN110880554A (zh) * 2018-09-05 2020-03-13 杭州纤纳光电科技有限公司 前驱体溶液与表面活性剂分步涂布的设备及其方法
CN110880550A (zh) * 2018-09-05 2020-03-13 杭州纤纳光电科技有限公司 含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备及其方法
CN110880551A (zh) * 2018-09-05 2020-03-13 杭州纤纳光电科技有限公司 含有表面活性剂的钙钛矿溶液涂布设备及其方法
CN110880554B (zh) * 2018-09-05 2023-04-07 杭州纤纳光电科技有限公司 前驱体溶液与表面活性剂分步涂布的设备及其方法
CN115957947A (zh) * 2022-11-29 2023-04-14 北京大学长三角光电科学研究院 涂布印刷方法及设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN105882120B (zh) 2017-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105882120A (zh) 一种钙钛矿太阳能电池印刷机
CN103895345B (zh) 一种多功能电流体喷墨打印系统及方法
CN104723678B (zh) 一种批量微液滴的电流体动力制备装置和方法
CN107932894A (zh) 一种高精度电场驱动喷射沉积3d打印机及其工作方法
CN105346250B (zh) 采用并联机构的电流体动力学纳米流体打印方法与装置
CN105951190B (zh) 一种利用气压恒定供液的静电纺丝装置
CN107160685A (zh) 一种电场驱动熔融喷射沉积3d打印装置及其工作方法
CN108914177A (zh) 一种五轴微细液束流金属3d打印的装置和方法
KR20130082362A (ko) 은나노 와이어를 이용한 투명 전극 코팅 장치
TW201225329A (en) Dopant applicator system and method of applying vaporized doping compositions to PV solar wafers
CN207617114U (zh) 一种高精度电场驱动喷射沉积3d打印机
CN109290128B (zh) 一种涂膜设备
CN106587041A (zh) 一种基于喷墨打印技术的薄膜制备装置及制备方法
CN112428701A (zh) 一种基于岛桥式结构的高精度大拉伸的oled阵列的打印装置及制作方法
CN113846359B (zh) 一种选区射流电沉积表面改性装置
CN105798306B (zh) 一种3d金属打印系统及方法
CN110893679A (zh) 一种基于pl级压电喷头技术活性干细胞微3d打印装置
CN205874598U (zh) 一种利用气压恒定供液的静电纺丝装置
CN112221840A (zh) 一种仪表自动点胶装配一体化设备
CN209613422U (zh) 应用于制备钙钛矿电池的刮涂设备
CN110139741A (zh) 3d打印机及其打印方法
CN218167511U (zh) 一种硅胶辊加工用喷漆装置
CN110233181A (zh) 一种匀化直写太阳能电池电极的装置
CN206082954U (zh) 用于3d打印模型后处理的自动喷墨上色系统
CN221213132U (zh) 一种适用于气溶胶打印实验的墨水雾化调节装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20171205

Termination date: 20190511