CN113745411A - 一种钙钛矿太阳能电池原位退火成膜装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钙钛矿太阳能电池原位退火成膜装置，包括：基片；平台；加热组件，加热组件设置在平台附近，用于给基片提供热量；控制开关，控制开关用于控制加热组件的启停。在本发明中，在平台的基片上涂布膜层，涂布后膜层的位置不必发生变化，直接通过控制开关将加热组件打开，就可以对膜层进行加热退火。由于省去了向退火炉周转膜层的步骤，因此就能够规避膜层在自然状态下挥发溶剂。另外，本发明将加热组件设置在平台的下方，加热组件的热量通过热辐射快速传递给基片。膜层成型于基片上，如果从基片的底部开始加热，那么膜层中的溶剂会优先与表层的溶剂接收热量，如此便利于膜层中溶剂的挥发，从而解决了膜层中溶剂难以挥发的问题。

Description

一种钙钛矿太阳能电池原位退火成膜装置

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池的成膜技术领域，更具体地说，涉及一种钙钛矿太阳能电池原位退火成膜装置。

背景技术

钙钛矿型太阳能电池由于高转换效率、低成本、环境友善等优点正在受到越来越广泛的关注。并且，钙钛矿太阳能的光电转换效率在短短几年内提升了数倍，表现出非常优异的光电性能。钙钛矿太阳能电池的膜层的制备方法如下：在基板上制备一层透明导电薄膜，用于受光侧的电极层，然后在透明导薄膜上制备一层载流子传输层，在载流子传输层上方制备钙钛矿层作为光吸收层，然后在光吸收层上制备另一侧的载流子传输层，最后再制备金属层作为另一侧的透明导电薄膜。

在成型膜层后，通过风刀吹扫膜层表面，以快速蒸发去除溶剂。之后还需要将膜层放入到退火炉中进行退火处理，以进一步地去除溶剂并完成膜层结晶。但是，在将膜层转移到退火炉的过程中，膜层中残余的溶剂可能会在自然状态下挥发，这样会影响钙钛矿电池的成品质量。

因此，如何缩短膜层向退火炉的周转时间，从而避免溶剂在自然状态下挥发，进而确保成品质量，是本领域技术人员亟待解决的关键性问题。

发明内容

本发明的目的是缩短膜层向退火炉的周转时间，从而避免溶剂在自然状态下挥发，进而确保成品质量。为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种钙钛矿太阳能电池原位退火成膜装置，包括：

基片；

平台，所述基片设置在所述平台上；

加热组件，所述加热组件设置在所述平台附近，用于给所述基片提供热量；

控制开关，所述控制开关用于控制所述加热组件的启停。

优选地，所述加热组件设置在所述平台的下方，所述加热组件的热量以热辐射的方式传递给所述基片。

优选地，所述平台的材质为耐高温玻璃。

优选地，所述耐高温玻璃为高鹏硅玻璃或石英玻璃。

优选地，所述平台包括平台主体和支撑腿，所述支撑腿设置在所述平台主体的侧部，用于支撑所述平台主体，所述加热组件位于所述平台主体的正下方。

优选地，所述加热组件为石英加热管，所述控制开关用于控制所述石英加热管的通断。

优选地，所述石英加热管为多个，多个所述石英加热管成列布置。

优选地，所述平台上设置有吸附孔，所述吸附孔与负压泵连通，所述吸附孔用于吸附所述基片。

从上述技术方案可以看出，在本发明中，在膜层经过成型、风刀去溶剂后，膜层的位置不必发生变化，直接通过控制开关将加热组件打开，就可以对膜层进行加热退火。由于省去了向退火炉周转膜层的步骤，因此就能够规避膜层在自然状态下挥发溶剂，从而提高了钙钛矿太阳能电池的成品质量。另外，由于省去了向退火炉周转膜层的步骤，因此减少了工人的劳动量和设备数量，有利于降低成本和提高产线节拍。

另外，本发明将加热组件设置在平台的下方，加热组件的热量通过热辐射快速传递给基片。膜层成型于基片上，如果从基片的底部开始加热，那么膜层中的溶剂会优先与表层的溶剂接收热量，如此便利于膜层中溶剂的挥发，从而解决了常规退火炉中表面溶剂先挥发，内部难以挥发的难题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的方案，下面将对实施例中描述所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一具体实施例提供的钙钛矿太阳能电池原位退火成膜装置的剖面图；

图2为本发明一具体实施例提供的平台的主视图。

其中，1为膜层、2为基片、3为平台、4为石英加热管、5为支撑腿。

具体实施方式

本发明公开了一种钙钛矿太阳能电池原位退火成膜装置，该装置能够在膜层的位置不发生变化的情况下对膜层进行退火，从而避免溶剂在自然状态下挥发，进而确保成品质量。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明公开了一种钙钛矿太阳能电池原位退火成膜装置，该装置包括：基片2、平台3、加热组件以及控制开关。基片2设置在平台3上。基片2用于成型钙钛矿太阳能电池膜层1。加热组件设置在平台3附件，用于给基片2提供热量，以实现对膜层1的退火。由于成型的膜层1在进行退火处理时，其位置并没有发生变化，因此为原位退火。控制开关用于控制加热组件的启停。在进行成型膜层1和风刀去溶剂的过程中，加热组件处于关闭状态，此时加热组件不会给基片2传输热量。在膜层1成型后，并且膜层1经过风刀去溶剂后，控制开关控制加热组件开启，以给膜层1进行退火处理。

在本发明中，在膜层1经过成型、风刀去溶剂后，膜层1的位置不必发生变化，直接通过控制开关将加热组件打开，就可以对膜层1进行加热退火。由于省去了向退火炉周转膜层1的步骤，因此就能够规避膜层1在自然状态下挥发溶剂，从而提高了钙钛矿太阳能电池的成品质量。另外，由于省去了向退火炉周转膜层1的步骤，因此减少了工人的劳动量和设备数量，有利于降低成本和提高产线节拍。

在长期的作业过程中，申请人发现经过膜层1成型、风刀去溶剂、退火等一些列的加工工艺制备而成的钙钛矿太阳能电池成品存在某种质量缺陷。经过申请人的研究发现，造成该种质量缺陷的原因是：利用退火炉对基片2上的膜层1进行退火的过程中，往往会出现膜层1表面的溶剂易挥发，而膜层1内部的溶剂难以挥发的现象。该种现象会使钙钛矿太阳能电池成品出现上述缺陷。为了弥补该缺陷，本发明作出了如下创新设置：将加热组件设置在平台3的下方，加热组件的热量穿过平台3以热辐射的方式快速传递给基片2。膜层1成型于基片2上，如果从基片2的底部开始加热，那么膜层1中的溶剂会优先与表层的溶剂接收热量，如此便利于膜层1中溶剂的挥发，从而解决了常规退火炉中表面溶剂先挥发，内部难以挥发的难题，弥补了钙钛矿太阳能电池的质量缺陷。

本发明限定平台3的材质为耐高温玻璃，具体地，可以选择高鹏硅玻璃或石英玻璃。

为了便于加热组件的布置，本发明将平台3作了如下设计：平台3包括平台3主体和支撑腿5。支撑腿5设置在平台3主体的侧部，用于支撑平台3主体。加热组件位于平台3主体的正下方。加热组件位于支撑腿5围成的空间内。

还可以将加热组件嵌在平台3内，那么就需要在平台3内设置用于插设加热组件的嵌孔。因此，相比较而言，将加热组件设置在平台3主体的下方的技术方案更简单，更易于实现。

在退火时，加热组件将基片2的温度加热到80～150℃。在该温度范围内，膜层1的退火效果最佳。

本发明将加热组件优选为石英加热管4。石英加热具有升温快、热惯性小、无污染的特点。升温快的特点更进一步地能够规避膜层1在自然状态下挥发溶剂。热惯性小的特点恰好利于在退火结束后，使基片2快速回复到初始温度，以进行下一个膜层1的制备。无污染的特点为膜层1提供了洁净的退火环境，以确保钙钛矿电池成品的质量。

需要说明的是，控制开关用于控制石英加热管4的通断。在控制开关打开时，接通电源，石英加热管4开始发热。在控制开关关闭后，切断电源，石英加热管4停止加热。

为了使基片2均匀受热，本发明设置了多个石英加热管4。多个石英加热管4成列均匀布置。

另外需要说明的是，基片2设置在平台3上，在进行刮涂膜层1的过程中需要确保基片2固定不动。为此，本发明在平台3上设置了吸附孔。吸附孔为多个，多个吸附孔相对于基片2均匀分布。所有的吸附孔均与负压泵连通。在刮涂膜层1的过程中，启动负压泵，使吸附孔产生负压，从而将基片2牢牢吸附住。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种钙钛矿太阳能电池原位退火成膜装置，其特征在于，包括：

基片；

平台，所述基片设置在所述平台上；

加热组件，所述加热组件设置在所述平台附近，用于给所述基片提供热量；

控制开关，所述控制开关用于控制所述加热组件的启停。

2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池原位退火成膜装置，其特征在于，所述加热组件设置在所述平台的下方，所述加热组件的热量以热辐射的方式传递给所述基片。

3.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池原位退火成膜装置，其特征在于，所述平台的材质为耐高温玻璃。

4.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池原位退火成膜装置，其特征在于，所述耐高温玻璃为高鹏硅玻璃或石英玻璃。

5.根据权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池原位退火成膜装置，其特征在于，所述平台包括平台主体和支撑腿，所述支撑腿设置在所述平台主体的侧部，用于支撑所述平台主体，所述加热组件位于所述平台主体的正下方。

6.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池原位退火成膜装置，其特征在于，所述加热组件为石英加热管，所述控制开关用于控制所述石英加热管的通断。

7.根据权利要求6所述的钙钛矿太阳能电池原位退火成膜装置，其特征在于，所述石英加热管为多个，多个所述石英加热管成列布置。

8.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池原位退火成膜装置，其特征在于，所述平台上设置有吸附孔，所述吸附孔与负压泵连通，所述吸附孔用于吸附所述基片。

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