CN108855775A - 一种钙钛矿太阳能电池中钙钛矿吸光层的涂布工艺及装置 - Google Patents

一种钙钛矿太阳能电池中钙钛矿吸光层的涂布工艺及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种钙钛矿太阳能电池中钙钛矿吸光层的涂布工艺及装置，该装置具备：涂布头、用于储存钙钛矿前驱体溶液的储液器、底座和至少一个传动装置；底座固定有太阳能电池的导电基底；传动装置控制底座或/和涂布头在涂布方向上移动；涂布头的上端与储液器相邻或连接，涂布头上形成有与导电基底接触的涂布末梢，能进行滑动式涂布或滚动式涂布；传动装置的运行速度小于100m/min；钙钛矿前驱体溶液粘度小于10pa*s。由此，可以实现大面积涂布、成膜均一性提高、参数稳定可控、且可以图案化。特别地，本涂布工艺特别适合在介孔层上涂布钙钛矿薄膜。

Description

一种钙钛矿太阳能电池中钙钛矿吸光层的涂布工艺及装置
技术领域
本发明涉及钙钛矿太阳能电池，具体涉及一种钙钛矿太阳能电池中钙钛矿吸光层的涂布工艺及装置。
背景技术
在过去10年里，钙钛矿太阳能电池因其十分突出的优点而发展迅速，具体地，钙钛矿太阳能电池制作简单、成本较低，可制备柔性、透明电池。同时，其还具有较为适宜的带隙宽度，可通过改变其带隙来控制电池的颜色，制备彩色电池。再者，其电荷扩散长度高达微米级，电荷寿命较长。另外，其独特的缺陷特性，使钙钛矿晶体材料既可呈现n型半导体的性质，也可呈现p型半导体的性质，因而其应用更加多样化。因此，钙钛矿太阳能电池及相关材料已成为光伏领域研究方向，目前获得了超过23％的光电转换效率，能大幅降低太阳能电池的使用成本，应用前景十分广阔。
钙钛矿太阳能电池主要由三部分组成：透明导电电极、钙钛矿吸光层以及对电极。在钙钛矿电池中，由于钙钛矿材料本身空穴传输能力有限，需要在钙钛矿与电极之间插入一层空穴传输材料以获得更高的能量转换效率。普通结构中，透明导电电极的导电基底和钙钛矿吸光层中间有电子传输层和空穴阻挡层，对电极和钙钛矿吸光层中有空穴传输层。
目前普遍认为，钙钛矿吸光层是整个电池的关键，其平整和致密直接影响其电子迁移率、电子寿命和光电转换性能，制作工艺的重要性可想而知。然而目前的小电池制备中，钙钛矿吸光层普遍使用的旋转涂布法，旋涂完可以很明显看到有旋涡状的花纹，当基板越大时越明显。由此可见，该涂布工艺制作的膜的均一性并非十分理想，小电池时可能影响不大，但随着将来产业化进程加快，大尺寸基板的需求势必随之而来，因而急需更好的涂布工艺来替代。
相对于此，专利文献1公开了一种利用溶液抽气法制备钙钛矿太阳能电池中钙钛矿的方法，并且专利文献2公开了一种基于磁场调控的制备钙钛矿太阳能电池中钙钛矿的方法。其目标都是为了获得表面平整致密的钙钛矿。但是，上述方法均工艺复杂，且设备成本较高，大规模生产时存在弊端。
现有技术文献：
专利文献：
专利文献1：中国专利公开CN105702870A；
专利文献2：中国专利公开CN107482121A。
发明内容
发明要解决的问题：
鉴于以上存在的问题，本发明所要解决的技术问题在于提供一种适用于在大面积钙钛矿太阳能电池基板上进行涂布的钙钛矿吸光层的涂布工艺及装置。
解决问题的手段：
为了解决上述技术问题，本发明的一种钙钛矿太阳能电池中钙钛矿吸光层的涂布装置，具备：
涂布头、用于储存钙钛矿前驱体溶液的储液器、底座和至少一个传动装置；
所述底座固定有太阳能电池的导电基底；
所述传动装置控制所述底座或/和所述涂布头在涂布方向上移动；
所述涂布头的上端与所述储液器相邻或连接，
所述涂布头上形成有与所述导电基底接触的涂布末梢，能进行滑动式涂布或滚动式涂布；
所述传动装置的运行速度小于100m/min；
所述钙钛矿前驱体溶液粘度小于10pa*s。
根据本发明，涂布头相邻或连接在传动装置上，钙钛矿前驱体溶液储液器中的钙钛矿前驱体溶液持续稳定的流入到涂布头的涂布末梢，待钙钛矿前驱体溶液完全浸润涂布末梢后，使涂布头与固定于底座上的太阳能电池导电基底表面接触，再匀速移动涂布头和/或底座，从而形成致密、平整的液膜。又，运行速度连续可调且运行速度小于100m/min，由此可通过调节涂布速度来控制液膜的厚度。进而控制所得干膜厚度。对比常用的旋转涂膜方式，本工艺可以实现大面积涂布、成膜均一性提高、参数稳定可控、且可以图案化。特别地，本涂布工艺特别适合在介孔层上涂布钙钛矿薄膜。
又，在本发明中，也可以是，所述传动装置连接所述底座，形成为所述涂布头和所述储液器固定而所述底座移动的结构；或者，所述传动装置连接所述涂布头和所述储液器，形成为所述底座固定而所述涂布头和所述储液器共同移动的结构；或者，所述传动装置分别与所述底座、和与所述涂布头及所述储液器连接，形成为所述底座和所述涂布头均可移动的结构；所述底座通过机械定位或真空吸附固定所述导电基底；通过传动装置还能调节所述涂布头到所述导电基底的距离。借助于此，能形成灵活的移动结构，增加适用性。此外，借助于传动装置，可通过调节涂布速度来控制液膜的厚度，进而控制最终所得干膜的厚度。又，能通过传动装置调节涂布头到导电基底的距离。由此，通过调节此距离，可以控制液膜厚度，在涂布收尾时，可通过调节距离以及涂布速度，改善涂布末端液膜铺展开的不良现象。
又，在本发明中，也可以是，所述滚动式涂布时，所述涂布头为圆筒状且能绕中心轴自由转动，所述涂布末梢形成于所述涂布头外圈，所述储液器与所述涂布头分离并固定，相对位置保持不变，所述钙钛矿前驱体溶液从所述储液器中流出至所述涂布头外圈的所述涂布末梢，通过所述传动装置，所述涂布头与所述底座相对位移。
又，在本发明中，也可以是，所述滑动式涂布时，所述涂布末梢形成于所述涂布头下端并与所述导电基底直接接触；所述钙钛矿前驱体溶液从所述储液器中流出至所述涂布头下端的所述涂布末梢，通过所述传动装置，所述涂布头与所述底座相对位移。
又，在本发明中，也可以是，所述涂布末梢为多孔吸液结构涂布末梢、柔性网格状涂布末梢、或柔性线状阵列式排布涂布末梢。
又，在本发明中，也可以是，所述多孔吸液结构涂布末梢由纤维、发泡塑料、聚乙烯醇或聚酯形成；所述柔性网格状涂布末梢由棉、麻、丝或化纤形成；所述柔性线状阵列式排布涂布末梢由毛、棕或塑料丝形成。
又，在本发明中，也可以是，所述涂布头由耐极性溶剂腐蚀、耐酸碱和强氧化还原剂的材质形成，所述涂布头的截面形状为连续或断开。由此，涂布头耐化学稳定性高，避免前驱体溶液被污染。图案化的钙钛矿薄膜，省去了后期通过激光刻蚀进行图案化的操作，既降低成本，又避免刻蚀造成的粉尘污染。
又，在本发明中，也可以是，所述底座的材质为聚四氟乙烯、或含氟塑料、不锈钢316、钛合金、大理石或玻璃。由于钙钛矿前驱体溶液具有化学腐蚀性，因此选用这些材质可以避免操作过程中底座被化学腐蚀。另一方面，选用大理石或耐化学腐蚀金属这些密度较大的材质，可以增大底座的质量，使得底座更加平稳，从而提高涂布均一性和成膜质量。
一种钙钛矿太阳能电池中钙钛矿吸光层薄膜的涂布工艺，包括：
1)用清洗液清洗导电基底后吹干，在所述导电基底上制备空穴阻挡层；
2)在所述空穴阻挡层上，依次烧结制备电子传输层和绝缘层；
3)制备钙钛矿前驱体溶液后，转移至钙钛矿前驱体溶液的储液器中，所述储液器中的所述钙钛矿前驱体溶液流至所述涂布头的涂布末梢，待钙钛矿前驱体溶液完全浸润涂布末梢后，所述涂布头通过涂布末梢与所述导电基底接触并通过所述传动装置匀速移动，从而形成未经热处理的钙钛矿吸光层，随后退火；
4)在所述钙钛矿吸光层上，依次制备空穴传输层及对电极。
根据本发明，使用上述新型的涂布工艺，钙钛矿前驱体溶液储液器中的钙钛矿前驱体溶液，持续稳定的挤压到涂布末梢，涂布末梢和导电基底直接接触，并通过传动装置匀速移动，形成致密、平整的液膜，从而改善电子迁移率、电子寿命和光电转换性能。该涂布工艺参数稳定可控，并且可以图案化，从而省去钙钛矿成膜后，再刻蚀的工艺，进一步减少制备成本。
又，在本发明中，也可以是，所述清洗液包括丙酮、碱洗涤剂、去离子水、丙酮超声；所述导电基底为FTO玻璃；所述空穴阻挡层为TiO2致密层，前驱体溶液溶剂为乙醇和水，包括钛酸四异丙酯、乙酰丙酮、盐酸；所述电子传输层通过丝网印刷纳米二氧化钛浆料而成；作为所述绝缘层通过丝网印刷纳米二氧化锆浆料而成，所述空穴传输层及对电极通过丝网印刷碳浆料而成；所述钙钛矿前驱体溶液是将碘化铅、CH3NH3I粉体以及二甲亚砜混入N,N-二甲基甲酰胺中搅拌而得的CH3NH3PbI3钙钛矿前驱体溶液。
借助于此，丙酮和碱洗涤剂的交替使用可以有效出去表面污渍，包括油污和指纹等难清洗污物。又，FTO导电玻璃相较于其它透明导电玻璃，如ITO、AZO等，有更高的耐热性和耐化学稳定性。选用前驱体溶液，采用湿化学法成膜制备致密层，制备成本低，且有利于成膜工艺的放大，适用于在大面积基底上涂膜，致密层可以阻挡电池内部空穴在电流收集电极处与电子复合，从而提高电池的光电转换效率。又，碳浆料形成的碳膜既可以作为空穴传输层又可以作为对电极，相较于传统的金属对极，成本低，稳定性好，工艺简单。又，CH3NH3PbI3钙钛矿前驱体溶液是最典型的钙钛矿溶液，具有典型的粘度与浓度等参数特点，有利于本发明涂布工艺参数的确定。
发明效果：
本发明能够提供一种工艺设备简单、容易操作，设备成本低廉，利于产业化，且适用于大面积钙钛矿太阳能电池基板上进行涂布的钙钛矿吸光层的涂布工艺及装置。根据下述具体实施方式并参考附图，将更好地理解本发明的上述内容及其它目的、特征和优点。
附图说明
图1是根据本发明一实施形态的使用连续的滑动式涂布头的涂布装置的主视图；
图2是根据本发明另一实施形态的使用断开的滑动式涂布头的涂布装置的主视图；
图3是根据本发明又一实施形态的使用滚动式涂布头的涂布装置的主视图；
图4是图1所示的涂布装置中的储液器的俯视图；
图5是图3所示的涂布装置的侧视图；
图6是图1和图2所示的涂布装置的侧视图；
图7a示出了根据本发明一实施形态的多孔吸液结构涂布末梢；
图7b示出了根据本发明一实施形态的柔性线状阵列式排布涂布末梢；
图8是示出本发明的涂布工艺的示意图；
图9是通过本发明的涂布装置和涂布工艺制作而得的电池结构的剖视图；
图10是示出根据本发明的钙钛矿太阳能电池与现有工艺的钙钛矿太阳能电池的性能对比图；
符号说明：
1 刻蚀线
2 导电基底
3 空穴阻挡层(致密层)
4 电子传输层
5 绝缘层
6 钙钛矿吸光层
7 空穴传输层及对电极
11 涂布头
12 传动装置
13 底座
14 储液器
15 涂布末梢
16 连接件
17 进气阀
18 进料口
19 涂布头隔离区
具体实施方式
以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。在各图中相同或相应的附图标记表示同一部件，并省略重复说明。
图1是根据本发明一实施形态的使用连续的滑动式涂布头的涂布装置的主视图；图2是根据本发明另一实施形态的使用断开的滑动式涂布头的涂布装置的主视图；图3是根据本发明又一实施形态的使用滚动式涂布头的涂布装置的主视图；图4是图1所示的涂布装置中的储液器的俯视图；图5是图3所示的涂布装置的侧视图。如图1所示，本发明为解决上述技术问题，提供一种钙钛矿太阳能电池中钙钛矿吸光层的涂布装置，具备：涂布头11、用于储存钙钛矿前驱体溶液的储液器14、传动装置12和底座13。传动装置12控制底座13或/和涂布头11在涂布方向上移动。具体地，传动装置12可通过连接件16固定涂布头11和/或底座13。涂布头11的长度根据实际所需的图案调节，连续或隔断均可，可如图1所示长度方向上为连续，也可如图2所示长度方向上设置涂布头隔离区19，从而能够如图8所示涂布呈条纹状的图案。
如图1所示，本发明中，传动装置12至少包括步进电机和传送带，且运行速度连续可调，例如可小于100m/min，但不限于此。涂布头11由耐极性溶剂腐蚀、耐酸碱和强氧化还原剂的材质形成，传动装置12上可以连接涂布头11和/或底座13，可跟随无级变速的传动装置12匀速移动。底座13的材质为聚四氟乙烯、或含氟塑料、不锈钢316、钛合金、大理石或玻璃，其上可通过机械定位或真空吸附来固定太阳能电池导电基底2。可通过传动装置12调节涂布头11到导电基底2的距离，该距离是连续可调的，比如0.1～10mm，可调到任意值，调节完毕后，涂布过程中该距离固定不变。
又，本实施形态及后述实施形态中会详述，传动装置12控制底座13或涂布头11移动。且沿涂布方向上的移动速度连续可调节，并可调节涂布头11到导电基底的距离。涂布头11的上端与钙钛矿前驱体溶液的储液器14相邻或连接，且涂布头11和储液器14的相对位置在移动过程中始终保持不变。传动装置12连接底座13，形成为涂布头11和储液器14固定而底座13移动的结构；或者，传动装置12连接涂布头11和储液器14，形成为底座13固定而涂布头11和储液器14共同移动的结构；或者，传动装置12分别与底座13、和与涂布头11及储液器14连接，形成为底座13和涂布头11均可移动的结构。
又，涂布头11上形成有与导电基底2接触的涂布末梢15，能进行滑动式涂布或滚动式涂布。钙钛矿前驱体溶液的储液器14中的钙钛矿前驱体溶液通过气体压力，挤压到涂布末梢，涂布末梢15和导电基底2的基板直接接触，并通过传动装置12匀速移动，从而形成未经热处理的钙钛矿吸光层6，随后退火。如图1、2、3、5、6所示，涂布末梢15被用于形成钙钛矿吸光层6的钙钛矿前驱体溶液均匀浸透，从而实现均匀涂布，故而图中呈重合状。
具体地，涂布头11连接在传动装置12上，钙钛矿前驱体溶液储液器14中的钙钛矿前驱体溶液持续稳定的流入至涂布头11的涂布末梢15，待钙钛矿前驱体溶液完全浸润涂布末梢15后，使涂布头11与固定于底座13上的太阳能电池导电基底2的表面接触，再匀速移动涂布头11从而形成致密、平整的液膜。又，传动装置2的运行速度连续可调且运行速度小于100m/min，由此可通过调节涂布速度来控制液膜的厚度，进而控制所得干膜的厚度。对比常用的旋转涂膜方式，本工艺可以实现大面积涂布、成膜均一性提高、参数稳定可控、且可以图案化。特别地，本涂布工艺特别适合在介孔层上涂布钙钛矿薄膜。
又，如图1、图2、图6所示，滑动式涂布时，涂布头11的上端与钙钛矿前驱体溶液储液器14连接，涂布末梢15形成于涂布头11下端并与导电基底2直接接触，钙钛矿前驱体溶液从储液器14中流出至涂布头11下端的涂布末梢15，通过传动装置12，涂布头11与底座13相对位移，从而形成未经热处理的钙钛矿吸光层。
又，如图3、图5所示，滚动式涂布时，涂布头11为圆筒状且能绕中心轴自由转动，涂布末梢15形成于涂布头11外圈，储液器14与涂布头11分离并固定，相对位置保持不变，本实施形态中，储液器14与涂布头11连接并固定于连接件16，但不限于此。钙钛矿前驱体溶液从储液器14中流出至涂布头11外圈的涂布末梢15，传动装置12连接涂布头11中心轴和/或底座13，从而当传动装置12动作时，涂布头11与底座13相对位移，涂布末梢15上的钙钛矿前驱体溶液滚动涂布于底座13的基板上，从而形成未经热处理的钙钛矿吸光层。
涂布末梢15为多孔吸液结构涂布末梢、柔性网格状涂布末梢、柔性线状阵列式排布涂布末梢。其中，多孔吸液结构的涂布末梢15由纤维、发泡塑料、聚乙烯醇或聚酯形成，且孔隙率可调，柔性网格状的涂布末梢15由棉、麻、丝或化纤形成，且网格目数可调，柔性线状阵列式排布的涂布末梢15由毛、棕或塑料丝形成，且排布间隙可调。但本发明不限于此，还可根据实际情况采用各种合适合理的材质，而关于孔隙、间隙、数目等，可自由设定，只要与钙钛矿前驱体溶液粘度相匹配，在重力作用下不会漏出即可。
涂布末梢15可以通过包裹、捆绑，粘结等方式固定在于涂布头11。钙钛矿前驱体溶液粘度小于10pa*s，因钙钛矿前驱体溶液浓度和粘度过大，容易堵塞出液口，导致液膜不均匀。涂布速度越快，液膜越薄；网格目数越大和/或孔隙越大，越适用于粘度小的前驱体溶液。网格目数越大，液膜越薄；接触压力越大，出液量越多，液膜越厚，但是压力进一步增加导致间隙变窄，涂布时会带走一部分前驱体溶液，导致液膜变窄。传动装置12运行速度连续可调且运行速度小于100m/min，并能通过传动装置12调节涂布头11到导电基底2的距离，进而容易地实现液膜控制。
由此可形成致密、平整的液膜。本装置适用于接触式涂布，对比常用的旋转涂膜方式，本工艺可以实现大面积涂布、成膜均一性提高、参数稳定可控、且可以图案化，从而省去钙钛矿成膜后再刻蚀的工艺，进一步降低成本。
图8是示出本发明的涂布工艺的示意图；图9是通过本发明的涂布装置和涂布工艺制作而得的电池结构的剖视图。激光在导电基底2表面，将导电层刻蚀成绝缘的刻蚀线1，为了后续串联模块准备，进一步地，本发明还提供一种钙钛矿吸光层的涂布工艺，包括：1)用清洗液清洗导电基底2后吹干，在导电基底2的基板上制备空穴阻挡层3；2)在空穴阻挡层3上，依次烧结制备电子传输层4和绝缘层5；3)制备钙钛矿前驱体溶液后，转移至钙钛矿前驱体溶液的储液器14中，然后使钙钛矿前驱体溶液持续稳定的流入到涂布头11的涂布末梢15，待钙钛矿前驱体溶液完全浸润涂布末梢15后，使涂布头11通过涂布末梢15与固定于底座13上的导电基底2表面接触，并通过传动装置12匀速移动涂布头11和/或底座13从而形成致密的未经热处理的钙钛矿吸光层6，随后退火；4)在钙钛矿吸光层6上，依次制备空穴传输层及对电极7。
具体地，钙钛矿前驱体溶液的储液器14中的钙钛矿前驱体溶液通过气体压力，挤压到涂布头11表面设置的涂布末梢15，由于液体毛细管作用，涂布末梢15被充分浸润，但钙钛矿前驱体溶液不会滴下。涂布末梢15和导电基底2直接接触，通过传动装置12调节涂布末梢15与底座13的距离，使其挤压，从而将涂布末梢15中的钙钛矿前驱体溶液转移到导电基底2。底座13通过机械定位或真空吸附来固定太阳能电池导电基底2，并通过传动装置匀速移动，涂布头11相对于底座13的相互位移可以是滑动或滚动，从而形成未经热处理的钙钛矿吸光层，随后退火。
根据本发明，使用上述新型的涂布工艺，钙钛矿前驱体溶液的储液器14中的钙钛矿前驱体溶液，持续稳定的流入到涂布头11的涂布末梢15，使涂布头11接触固定于底座13上的导电基底2表面，再匀速移动涂布头11，形成致密、平整的液膜，从而改善电子迁移率、电子寿命和光电转换性能。该涂布工艺参数稳定可控，并且可以图案化，从而省去钙钛矿吸光层6成膜后，再刻蚀的工艺，进一步减少制备成本。
本发明中，采用FTO导电玻璃作为钙钛矿太阳能电池的导电基底2(以下亦称为FTO玻璃2)，其为掺杂氟的SnO2透明导电玻璃(SnO2：F)，广泛用于液晶显示屏，光催化，太阳能电池基底、染料敏化太阳能电池、电致变色玻璃等领域。但不限于此，可根据具体情况变更。又，本实施形态中，空穴阻挡层3为TiO2致密层，可以通过包含钛酸四异丙酯、乙酰丙酮、盐酸、乙醇和水的前驱体溶液采用喷涂、旋涂、狭缝涂布等湿化学方法制得，但不限于此。
以下结合具体实施例进一步详细说明本发明。
(实施例1)
1)分别用丙酮、碱洗涤剂、去离子水、丙酮超声清洗FTO玻璃(即、导电基底)2十分钟，然后吹干。
2)在FTO玻璃2基板上制备TiO2致密层(即、空穴阻挡层)3，前驱体溶液溶剂为乙醇和水，其中包括以下成分：钛酸四异丙酯(0.3mol/L)、乙酰丙酮(0.45mol/L)、盐酸(0.09mol/L)。吸取前驱体溶液，滴加于清洗干净的FTO基板上，使溶液铺满整个FTO表面，采用旋涂法成膜，旋涂速度3000rpm，时间20s。在马弗炉中510℃烧结30min。
3)在空穴阻挡层3上，丝网印刷纳米二氧化钛浆料介孔层作为电子传输层4，固含量10％，溶剂松油醇，在马弗炉中510℃烧结30min。
4)在电子传输层4上，丝网印刷纳米二氧化锆浆料作为绝缘层5，固含量5％，溶剂松油醇，在马弗炉中510℃烧结30min。
5)量取461毫克碘化铅(PbI2)，159毫克CH3NH3I粉体，78毫克二甲亚砜混于600毫克N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，室温下搅拌1小时，形成CH3NH3PbI3钙钛矿前驱体溶液。以此钙钛矿前驱体溶液，采用图2和6所示设备和工艺制备未经热处理的钙钛矿吸光层6，使用涂布头11为PP材质，长为200mm，涂布末梢15由无纺布制成，涂布头11的涂布区域为10.5mm，涂布头隔离区19为3mm，共9个。
6)在钙钛矿吸光层6上，丝网印刷碳浆料作为空穴传输层及对电极7，固含量37％，溶剂松油醇，得到钙钛矿太阳能电池。
(对比例1)
1)分别用丙酮、碱洗涤剂、去离子水、丙酮超声清洗FTO玻璃(即、导电基底)2十分钟，然后吹干。
2)在FTO玻璃2基板上制备TiO2致密层(即、空穴阻挡层)3，前驱体溶液溶剂为乙醇和水，其中包括以下成分：钛酸四异丙酯(0.3mol/L)、乙酰丙酮(0.45mol/L)、盐酸(0.09mol/L)。吸取前驱体溶液，滴加于清洗干净的FTO基板上，使溶液铺满整个FTO表面，采用旋涂法成膜，旋涂速度3000rpm，时间20s。在马弗炉中510℃烧结30min。
3)在空穴阻挡层3上，丝网印刷纳米二氧化钛浆料介孔层作为电子传输层4，固含量10％，溶剂松油醇，在马弗炉中510℃烧结30min。
4)在电子传输层4上，丝网印刷纳米二氧化锆浆料作为绝缘层5，固含量5％，溶剂松油醇，在马弗炉中510℃烧结30min。
5)量取461毫克碘化铅(PbI2)，159毫克CH3NH3I粉体，78毫克二甲亚砜混于600毫克N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，室温下搅拌1小时，形成CH3NH3PbI3钙钛矿前驱体溶液。以此钙钛矿前驱体溶液为旋涂液，采用旋涂法制备未经热处理的钙钛矿吸光层6，旋涂速度5000rpm，时间20s，100℃退火5分钟。
6)在钙钛矿吸光层6上，丝网印刷碳浆料作为空穴传输层及对电极7，固含量37％，溶剂松油醇，得到钙钛矿太阳能电池。
图10是示出根据本发明的钙钛矿太阳能电池与现有工艺的钙钛矿太阳能电池的性能对比图，下表进一步示出了根据本发明的实施例1所制备的钙钛矿吸光层6与现有工艺的对比例1制备的钙钛矿吸光层6的钙钛矿太阳能电池性能参数。
结合上表可知，根据本发明实施例1的涂布装置以及相应的涂布工艺制作的电池，转换效率高于对比例1制备的钙钛矿薄膜的太阳能电池，且适用于更大面积，利于产业化。当后期涂布装置得以进一步优化后，能获得更优异的效果。
以上的具体实施方式对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应当理解的是，以上仅为本发明的一种具体实施方式而已，并不限于本发明的保护范围，在不脱离本发明的基本特征的宗旨下，本发明可体现为多种形式，因此本发明中的实施形态是用于说明而非限制，由于本发明的范围由权利要求限定而非由说明书限定，而且落在权利要求界定的范围，或其界定的范围的等价范围内的所有变化都应理解为包括在权利要求书中。凡在本发明的精神和原则之内的，所做出的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钙钛矿太阳能电池中钙钛矿吸光层的涂布装置，其特征在于，具备：
涂布头、用于储存钙钛矿前驱体溶液的储液器、底座和至少一个传动装置；
所述底座固定有太阳能电池的导电基底；
所述传动装置控制所述底座或/和所述涂布头在涂布方向上移动；
所述涂布头的上端与所述储液器相邻或连接，
所述涂布头上形成有与所述导电基底接触的涂布末梢，能进行滑动式涂布或滚动式涂布；
所述传动装置的运行速度小于100m/min；
所述钙钛矿前驱体溶液粘度小于10pa*s。
2.根据权利要求1所述的涂布装置，其特征在于，
所述传动装置连接所述底座，形成为所述涂布头和所述储液器固定而所述底座移动的结构；
或者，所述传动装置连接所述涂布头和所述储液器，形成为所述底座固定而所述涂布头和所述储液器共同移动的结构；
或者，所述传动装置分别与所述底座、和与所述涂布头及所述储液器连接，形成为所述底座和所述涂布头均移动的结构；
所述底座通过机械定位或真空吸附固定所述导电基底；
通过传动装置还能调节所述涂布头到所述导电基底的距离。
3.根据权利要求1所述的涂布装置，其特征在于，
所述滚动式涂布时，所述涂布头为圆筒状且能绕中心轴自由转动，所述涂布末梢形成于所述涂布头外圈，所述储液器与所述涂布头分离并固定，相对位置保持不变，所述钙钛矿前驱体溶液从所述储液器中流出至所述涂布头外圈的所述涂布末梢，通过所述传动装置，所述涂布头与所述底座相对位移。
4.根据权利要求1所述的涂布装置，其特征在于，
所述滑动式涂布时，所述涂布末梢形成于所述涂布头下端并与所述导电基底直接接触；所述钙钛矿前驱体溶液从所述储液器中流出至所述涂布头下端的所述涂布末梢，通过所述传动装置，所述涂布头与所述底座相对位移。
5.根据权利要求4所述的涂布装置，其特征在于，
所述涂布末梢为多孔吸液结构涂布末梢、柔性网格状涂布末梢、或柔性线状阵列式排布涂布末梢。
6.根据权利要求5所述的涂布装置，其特征在于，
所述多孔吸液结构涂布末梢由纤维、发泡塑料、聚乙烯醇或聚酯形成；
所述柔性网格状涂布末梢由棉、麻、丝或化纤形成；
所述柔性线状阵列式排布涂布末梢由毛、棕或塑料丝形成。
7.根据权利要求1所述的涂布装置，其特征在于，
所述涂布头由耐极性溶剂腐蚀、耐酸碱和强氧化还原剂的材质形成，所述涂布头的截面形状为连续或断开。
8.根据权利要求1所述的涂布装置，其特征在于，
所述底座的材质为聚四氟乙烯、或含氟塑料、不锈钢316、钛合金、大理石或玻璃。
9.一种基于权利要求1至8中任一项所述涂布装置的钙钛矿太阳能电池中钙钛矿吸光层的涂布工艺，包括：
1）用清洗液清洗导电基底后吹开，在所述导电基底上制备空穴阻挡层；
2）在所述空穴阻挡层上，依次烧结制备电子传输层和绝缘层；
3）制备钙钛矿前驱体溶液后，转移至钙钛矿前驱体溶液的储液器中，所述储液器中的所述钙钛矿前驱体溶液流至所述涂布头的涂布末梢，所述涂布头通过涂布末梢与所述导电基底接触并通过所述传动装置匀速移动，从而形成未经热处理的钙钛矿吸光层，随后退火；
4）在所述钙钛矿吸光层上，依次制备空穴传输层及对电极。
10.根据权利要求9所述的涂布工艺，其特征在于，
所述清洗液包括丙酮、碱洗涤剂、去离子水、丙酮超声；
所述导电基底为FTO玻璃；
所述空穴阻挡层为TiO2致密层，前驱体溶液溶剂为乙醇和水，包括钛酸四异丙酯、乙酰丙酮、盐酸；
所述电子传输层通过丝网印刷纳米二氧化钛浆料而成；
作为所述绝缘层通过丝网印刷纳米二氧化锆浆料而成，所述空穴传输层及对电极通过丝网印刷碳浆料而成；
所述钙钛矿前驱体溶液是将碘化铅、CH3NH3I粉体以及二甲亚砜混入N,N-二甲基甲酰胺中混合而得的CH3NH3PbI3钙钛矿前驱体溶液。
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