CN113102171A - 一种涂布机狭缝涂头 - Google Patents

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陈义旺
龚陈祥
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    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/0254—Coating heads with slot-shaped outlet
    • B05C5/0258—Coating heads with slot-shaped outlet flow controlled, e.g. by a valve
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    • B05C11/1002—Means for controlling supply, i.e. flow or pressure, of liquid or other fluent material to the applying apparatus, e.g. valves

Abstract

一种涂布机狭缝涂头，包括内侧涂头、减流锯齿、涂头护板、导流管、隔流带、转接阀、隔液板、匀速注射器；内侧涂头外侧加装涂头护板；内侧涂头由两个承载不同流体性质墨水的子涂头组成；内侧涂头顶部和导流管前端相接，导流管中间由隔流带隔开；导流管末端与转接阀相连；导流管在经过两个转接阀控制墨水流速后，与带有隔液板的匀速注射器相接。本发明狭缝涂头的进料口通过软管连接有匀速注射器进行流速调控，由于墨水在狭缝内部中流体性质会因为涂头结构化而产生变化，通过引入微结构设计，将墨水在涂头中的流动方式由湍流调整为在流动过程中没有相互渗透的层流运动，实现涂头在制备光伏器件时墨水组分更均匀的铺展。

Description

一种涂布机狭缝涂头
技术领域
本发明属于光伏器件制作技术领域，涉及涂布机狭缝涂头内部微结构设计。
背景技术
涂布机狭缝涂头是涂布机在进行涂膜时，起到释放墨水至基底板上的一种关键性部件。目前，在光伏器件的制作中，所采用涂布机进行薄膜制备的时候，由于墨水在狭缝内部中流体性质会因为涂头的内部结构改变而发生变化。为了制得均匀的薄膜，对于涂布机狭缝涂头革新已经成了迫在眉睫的实际性要求。
当今大多数的涂布机狭缝涂头中，引导或者输送墨水到达涂头的内部结构里，输送墨水的速度难以精确控制。同时将混合墨水加入到具有单管道的涂布机狭缝涂头中，由于不同种类的墨水流体性质不同，墨水在输送管道中运动时，墨水的流动方式会变为湍流，即发生了相互渗透，相互渗透的墨水则会造成所制成的薄膜不均匀，进而导致所集成的光伏器件性能下降。
目前，多数采用的单一结构的涂布机狭缝涂头会导致墨水发生相互渗透，在应用中时，只适用少量流体性质相近的墨水，无法做到对大多数的墨水都具有适用性的技术要求。通过此种方法制得的薄膜均匀性差、重复性差。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的问题，提供一种涂布机狭缝涂头内部微结构设计，通过引入微结构设计，将墨水在涂头中的流动方式由湍流调整为在流动过程中没有相互渗透的层流运动，狭缝涂头的进料口是通过软管连接的匀速注射器进行流速调控的，从而实现狭缝涂头在制备薄膜和光伏器件时墨水组分更均匀的铺展。
本发明是通过以下技术方案实现的。
本发明所述的一种涂布机狭缝涂头，包括内侧涂头、减流锯齿、涂头护板、导流管、隔流带、转接阀、隔液板、匀速注射器。
所述的内侧涂头外侧加装涂头护板从而保护内侧涂头不被损坏；内侧涂头由两个承载不同流体性质墨水的子涂头组成；内侧涂头顶部和导流管前端相接，导流管中间由隔流带隔开，从而避免不同流体性质的墨水互混；导流管末端和转接阀相连；导流管在经过两个转接阀控制墨水流速后，与带有隔液板的匀速注射器相接。
进一步地，所述内侧涂头内部嵌有减流锯齿，可以防止墨水在出液时由于压差等原因导致墨水提前混合。
进一步地，所述转接阀具有集成控制墨水流速的功能，从而避免墨水在初期因为流速过快而导致导流管胀破。
进一步地，所述涂布机狭缝涂头内部微结构设计，所述狭缝涂头的材质为航空级铝合金，组合方式都为嵌合组装。
本发明的有益效果是，本发明针对不同墨水流体性质以及在光伏器件的制作过程当中不同流体性质的墨水存在流体扩散等问题，采用狭缝涂头的进料口通过软管连接有匀速注射器进行流速调控，由于墨水在狭缝内部中流体性质会因为涂头结构化而产生变化，通过引入微结构设计，将墨水在涂头中的流动方式由湍流调整为在流动过程中没有相互渗透的层流运动，实现涂头在制备光伏器件时墨水组分更均匀的铺展。
附图说明
图1为本发明示意图。图中，1-1为内侧涂头，1-2为减流锯齿，1-3为涂头护板，1-4为导流管，1-5为隔流带，1-6为转接阀，1-7为隔液板，1-8为匀速注射器。
图2为整体涂布机的结构示意图。图中，1为狭缝涂头，2为电动旋转台，3为电动平移台，4为手动平移台，5为连接口，6为吸风口，7为基底板，8为加热板，9为控温器，10为手动倾斜台，11为电动升降台，12为真空泵，13为镜头夹具，14为匀速注射器。
图3为所制的光伏器件的光学性能参数。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明新型进一步说明。
实施例1。
涂布机狭缝涂头内部微结构设计包括内侧涂头1-1，减速锯齿1-2和涂头护板1-3，减速锯齿1-2可以进一步降低墨水在出液时因为压差等原因导致的墨水快速泵出，内侧涂头1-1顶部和导流管1-4相连，导流管1-4内部嵌有隔流带1-5，从而防止不同流体性质的墨水提前混合，为了防止导流管1-4中的墨水因流速过快导致导流管1-4胀破，导流管1-4尾端接有可以降低墨水流速的转接阀1-6，同时导流管1-4终端接有带有隔液板1-7的匀速注射器1-8，各部位的相互嵌接构成了整个带有狭缝涂头内部微结构的涂布机涂头系统。
如图1所示，当墨水从匀速注射器1-8中注入导流管时，转接阀1-6可以使墨水的流速降低，同时隔流带1-5可以确保不同流体性质的墨水以缓慢的流速在各自的导流管中向前流动，当墨水出液时，减流锯齿1-2可以使新液预先经过一个向上的斜口，从而降低刚刚出液的墨水的喷溅速度，内侧涂头1-1外部加装有涂头护板1-3，从而防止一些意外情况导致内侧涂头1-1遭到损坏。
实施例2。
为了制得均匀和性能良好的薄膜和光伏器件，首先初始化电动旋转台2，让其处在工作状态。通过控温器9对加热板8进行温度调节，把基底板温度调整到所需大小，通过手动倾斜台10，把基底板7的调至水平状态，采用将墨水注入匀速注射器14中，利用匀速注射器进行匀速推进，使狭缝涂头1中的墨水均匀的涂覆在基材上，同时通过电动升降台11调节基底板与涂头之间的距离，随后打开真空泵12，让基底板上的吸风口6处于吸气状态，随后在基底板上放置玻璃或是其他柔性基材，利用基底板本身的吸附圆孔对基材进行固定，同时电动旋转台可以有效调节涂头和基材之间的角度，利用手动平移台4和电动平移台2将涂头进行移动至所需位置，位置确认完全后，在基材表面滴落墨水，电动平移台2进行左右方向运动，从而让墨水有效且均匀的涂覆在基材表面，此外，镜头夹具13可以监测并记录涂膜过程中刮刀的运动状态以及墨水带动涂膜均匀程度。
电动旋转台2的分辨率为0.006°，运行中的重复定位精度为±0.01°和平行精度为≤30μm，同时，电动旋转台2的旋转角度行程为360°（多圈），从而确保在仪器运行时进行多角度的调整，电动旋转台2的驱动方式为步进电机，电动平移台3的分辨率为5μm，重复定位精度和直线精度分别为±1μm和≤3μm。电动平移台3的移动行程为15mm，手动平移台4的最小调节量为2μm，其直线精度和移动行程为≤3μm和50 mm，镜头夹具13为铝合金材质，夹紧方式为手轮锁紧，同时伴有Z轴可升降旋转调节的调节方式，加热板8和带有数字控温的控温器9相连，加热板8的加热最高温度为200℃，尺寸规格为120 mmX120 mm，电动升降台11的分辨率为1.825μm，同时，其重复定位精度和直线精度分别为±2μm和≤3μm，可以满足设备的高精度运行，所述电动升降台11的可调整行程为12 mm，手动倾斜台10伴有螺旋测微器刻度的角度调整手柄，其螺距约为0.58°，同时，其倾斜范围为±2。
采用涂布机狭缝涂头内部微结构设计应用至光伏器件的制作之中，如图3所示，采用AL 4083（PEDOT:PSS）墨水进行涂膜，通过匀速注射器对涂头中墨水的匀速涂覆，制得了十分均匀的PEDOT:PSS薄膜，进而制作和集成整个光伏器件，测试光电转换效率得到了15.56%的光电转换效率，而作为对照样品的器件光电转换效率为11.24%。

Claims (4)

1.一种涂布机狭缝涂头，其特征是包括内侧涂头、减流锯齿、涂头护板、导流管、隔流带、转接阀、隔液板、匀速注射器；所述的内侧涂头外侧加装涂头护板；内侧涂头）由两个承载不同流体性质墨水的子涂头组成；内侧涂头顶部和导流管前端相接，导流管中间由隔流带隔开；导流管末端与转接阀相连；导流管在经过两个转接阀控制墨水流速后，与带有隔液板的匀速注射器相接。
2.根据权利要求1所述的一种涂布机狭缝涂头，其特征是所述内侧涂头内部嵌有减流锯齿。
3.根据权利要求1所述的一种涂布机狭缝涂头，其特征是所述转接阀具有集成控制墨水流速的功能。
4.根据权利要求1所述的一种涂布机狭缝涂头，其特征是所述狭缝涂头的材质为航空级铝合金，组合方式都为嵌合组装。
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