CN115350877A - 涂布机及利用其对基片进行涂布的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了涂布机及利用其对基片进行涂布的方法。所述涂布机包括：基座；承载台，所述承载台设置在所述基座上，用于承载并固定待涂布的基片；刮涂组件，所述刮涂组件设置在所述承载台远离所述基座的一侧，所述刮涂组件用于与所述承载台发生相对旋转时，对所述基片进行涂布。由此，通过刮涂组件与承载台之间的相对旋转来完成对基片的涂布，可以实现涂布液的均匀涂布，得到更为均匀的膜层，从而改善相关技术中直线涂布可能导致的涂布液膜层不均的问题。

Description

涂布机及利用其对基片进行涂布的方法

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池涂布工序领域，具体地，涉及涂布机及利用其对基片进行涂布的方法。

背景技术

加快清洁能源开发利用是有效途径。太阳能作为重要的清洁能源，其开发利用始终是学界和业界关注的热点。近年来，钙钛矿太阳能电池发展迅速，其认证的光电转换效率屡创新高，已然成为当前光伏研究领域的热点。制备钙钛矿太阳能电池方法主要分为溶液法和真空法。其中，溶液法制备钙钛矿膜层的方法主要有旋涂法、刮涂法、狭缝涂布法以及喷涂法。刮涂法，由于其能够制备均匀的大面积钙钛矿薄膜，被广泛应用于大面积钙钛矿太阳能电池的制备。

目前，常见的涂布机主要分为刮刀刮涂和刮棒刮涂，基本都是平板式结构。平板式结构涂布机的刮涂方式是对放置在基底的片子进行直线刮涂，这可能会导致片子上下两部分厚度不均。而且现有的涂布机一次只能对一块玻璃基片进行刮涂，每次刮涂结束，要将刮棒或刮刀擦拭干净，还需要进行复位，效率较为低下，工艺繁琐。

因此，目前的涂布机及利用其对基片进行涂布的方法仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中至少一个。

在本发明的一方面，本发明提出了一种涂布机。根据本发明的实施例，所述涂布机包括：基座；承载台，所述承载台设置在所述基座上，用于承载并固定待涂布的基片；刮涂组件，所述刮涂组件设置在所述承载台远离所述基座的一侧，所述刮涂组件用于与所述承载台发生相对旋转时，对所述基片进行涂布。由此，通过刮涂组件与承载台之间的相对旋转来完成对基片的涂布，可以实现涂布液的均匀涂布，得到更为均匀的膜层，从而改善相关技术中直线涂布可能导致的涂布液膜层不均的问题。

根据本发明的实施例，所述承载台的形状为圆形、矩形或异形。上述形状的承载台均可以实现相对刮涂组件的旋转，从而实现对基片的涂布。

根据本发明的实施例，所述承载台通过旋转轴设置在所述基座上，所述涂布机进一步包括高度调节螺栓，所述高度调节螺栓贯穿所述旋转轴，所述高度调节螺栓用于调整所述刮涂组件与所述承载台之间的间隙。由此，可以通过高度调节螺栓调节刮涂组件与承载台之间的间隙，从而调节涂布膜层的厚度；并且，高度调节螺栓贯穿旋转轴，可以更好的确保刮涂组件的水平度，从而保证涂布膜层整体厚度的均匀性。

根据本发明的实施例，所述涂布机还包括真空泵，所述承载台具有多个吸附孔，利用所述真空泵和所述吸附孔将所述基片吸附固定在所述承载台的表面。由此，可以将基片更好的吸附固定在承载台的表面，避免刮涂过程中基片位置出现偏移导致的膜层厚度不均等问题。

根据本发明的实施例，所述涂布机还包括圆形轨道，所述圆形轨道设置在所述基座上，且所述圆形轨道与所述刮涂组件的两端滑动连接。由此，可使刮涂组件沿圆形轨道旋转，从而实现对基片的涂布。

根据本发明的实施例，所述刮涂组件为刮刀或刮棒。由此，采用刮刀或刮棒均可以实现对基片的涂布。

根据本发明的实施例，所述承载台的最大长度为30cm-50cm，由此，承载台可以用于放置常规尺寸的基片，并且，涂布机整体所需的放置空间也不会太大。

在本发明的另一方面，本发明提出了一种利用前面所述的涂布机对基片进行涂布的方法。根据本发明的实施例，利用前面所述的涂布机对基片进行涂布的方法包括：将待涂布的基片固定在所述承载台远离所述基座的表面上；调整刮涂组件与所述承载台之间的间隙；沿所述刮涂组件滴加涂布液，使涂布液滴加在所述基片的一侧；使所述刮涂组件与所述承载台相对旋转，以对所述基片进行涂布。由此，利用上述方法可以将涂布液均匀涂布在基片上，并且，可以一次同时涂布两片或更多片基片，相比于一次只能涂布一片基片的直线涂布方法，能够显著提高涂布效率。

根据本发明的实施例，使所述刮涂组件与所述承载台相对旋转包括：使所述刮涂组件固定，使所述承载台相对所述基座和所述刮涂组件旋转；或者，使所述承载台固定，使所述刮涂组件沿圆形轨道旋转。由此，可以利用承载台与刮涂组件之间的相对旋转，实现对承载台表面的基片的涂布。

根据本发明的实施例，在完成涂布后，通过调节高度调节螺栓使刮涂组件与所述承载台之间的间隙变大，并对所述刮涂组件进行清洁处理。由此，在涂布完成后，不需要拆卸刮涂组件，可以通过简单的操作实现对刮涂组件的清洁，清洁完成后刮涂组件便可以用于下一次涂布。

根据本发明的实施例，利用前面所述的涂布机对基片进行涂布的方法满足以下条件中的至少之一：所述间隙为50μm-500μm；所述承载台或所述刮涂组件的转速为500r/min-6000r/min。由此，可以适用于常用厚度膜层的涂布，并且，能够获得厚度均匀一致的膜层。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1显示了根据本发明一个实施例的涂布机的结构示意图；

图2显示了根据本发明另一个实施例的涂布机的结构示意图；

图3显示了根据本发明又一个实施例的涂布机的结构示意图；

图4显示了根据本发明又一个实施例的涂布机的结构示意图；

图5显示了根据本发明又一个实施例的涂布机的结构示意图；

图6显示了根据本发明一个实施例中利用涂布机对基片进行涂布的部分流程示意图；

图7显示了根据本发明另一个实施例中利用涂布机对基片进行涂布的部分流程示意图。

附图标记说明：

100：基座；200：承载台；210：吸附孔；300：刮涂组件；400：旋转轴；500：高度调节螺栓；600：圆形轨道；10：基片。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

目前常用的涂布机主要为刮刀涂布机和刮棒涂布机，这两种涂布机对玻璃基片进行直线刮涂，涂布机基底的水平度以及滴液手法均会在一定程度对成膜的均匀性造成影响；此外，每次刮涂只能在一块玻璃基片上完成成膜，较低的效率无法满足钙钛矿太阳能电池的量产化；另外，对玻璃基片的固定方式多采用机械卡扣，在刮涂过程中不可避免会出现玻璃基片的轻微偏移，从而导致成膜质量不佳。

为了至少在一定程度上缓解或解决上述提及问题中的至少之一，在本发明的一方面，本发明提出了一种涂布机。根据本发明的一些实施例，参考图1至图5，涂布机可以包括基座100、承载台200和刮涂组件300，其中，承载台200设置在基座100上，用于承载并固定待涂布的基片10，刮涂组件300设置在承载台200远离基座100的一侧，刮涂组件300用于与承载台200发生相对旋转时，对基片100进行涂布。由此，利用上述涂布机可以对基片进行旋转涂布，即是说，利用刮涂组件与承载台之间的相对旋转运动实现对基片的涂布，涂布效果较好，膜层厚度均匀一致；上述涂布机可以应用于太阳能电池技术领域，对太阳能电池的各个功能层(例如电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层等)进行涂布，能够得到厚度均匀一致的膜层，并且，由于采用旋转涂布，每次可以同时涂布两片或更多片基片，可以显著提高涂布效率，有利于节约涂布成本。

根据本发明的实施例，承载台200的形状为圆形、矩形或异形等，上述形状的承载台均可以实现与刮涂组件之间的相对旋转，完成对基片的涂布。根据本发明的一些具体实施例，参考图5，承载台200的形状可以为圆形，由此，圆形的承载台更便于进行旋转，并且，能够更好的保持承载台整体的水平度，从而保证涂布后得到厚度均匀一致的膜层。

根据本发明的一些实施例，涂布机的刮涂组件300可以为刮刀或刮棒，利用刮刀或刮棒均可以实现对基片的涂布。对于刮涂组件的具体材质，本发明中不做特别限定，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择和设置。

根据本发明的一些实施例，参考图1和图5，刮涂组件300在X方向上的尺寸可以大于承载台在X方向上的尺寸；根据本发明的另一些实施例，参考图2，刮涂组件300在X方向上的尺寸也可以与承载台在X方向上的尺寸基本一致；根据本发明的又一些实施例，刮涂组件300在X方向上的尺寸可以小于承载台在X方向上的尺寸。

根据本发明的实施例，承载台200的最大长度可以为30cm-50cm，例如可以为30cm、35cm、40cm、45cm、50cm等，由此，承载台可以用于放置常规尺寸的基片，并且，涂布机整体所需的放置空间也不会太大。需要说明的是，当承载台200的形状为圆形时，承载台的最大长度指的是直径；当承载台200的形状为矩形时，承载台的最大长度指的是承载台的对角线的长度。

根据本发明的一些具体实施例，参考图1至图4，其中，图3可以看做是图1沿AA’的截面图，承载台200可以通过旋转轴400设置在基座100上，由此，有利于承载台相对基座进行旋转，便于对基片进行涂布。

根据本发明的一些具体实施例，参考图1至图4，涂布机进一步包括高度调节螺栓500，高度调节螺栓500贯穿旋转轴400，高度调节螺栓500用于调整刮涂组件300与承载台200之间的间隙。由此，可以通过高度调节螺栓调节刮涂组件与承载台之间的间隙，从而调节涂布膜层的厚度；并且，高度调节螺栓贯穿旋转轴，可以更好的确保刮涂组件的水平度，从而保证涂布膜层整体厚度的均匀性。根据本发明的一些实施例，刮涂组件300可以通过螺栓(图中未示出)设置在基座100上，调节高度调节螺栓500时，刮涂组件300固定不动，高度调节螺栓500带动旋转轴400以及承载台200向远离或靠近基座100的方向移动，从而调节刮涂组件300和承载台200之间的间隙。

根据本发明的一些具体实施例，涂布机还可以包括真空泵(图5中未示出)，参考图5，承载台200具有多个吸附孔210，利用真空泵和吸附孔210可以将基片10吸附固定在承载台 200的表面。由此，可以采用气压差将需要涂布的基片牢牢吸附固定在承载台的表面，避免刮涂过程中，由于基片位置出现偏移，导致成膜后出现不同方向、不同厚度的横竖条纹；并且，在涂布完成后，将真空泵关闭，即可使得基片与承载台之间的吸附力去除，便于将基片从涂布机上取出；另外，在刮涂完成后，还可以直接使用氮气枪进行吹气辅助等后续工艺步骤，可以简化流程，机动性更强。

根据本发明的一些具体实施例，参考图4，涂布机还可以包括圆形轨道600，圆形轨道 600设置在基座100上，且圆形轨道600与刮涂组件300的两端滑动连接。由此，可以通过圆形轨道实现刮涂组件相对于承载台的旋转，即刮涂组件可以沿圆形轨道进行旋转，从而实现对基片的涂布。

对于基座100和承载台200的具体材质，本发明中也不做特别限定，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

在本发明的另一方面，本发明提出了一种利用前面所述的涂布机对基片进行涂布的方法。根据本发明的实施例，利用前面所述的涂布机对基片进行涂布的方法包括以下步骤：

S100：将待涂布的基片固定在承载台远离基座的表面上。

首先，将待涂布的基片10固定在承载台200远离基座100的表面上。根据本发明的一些具体实施例，可以打开真空泵，利用真空泵和吸附孔210将基片10牢牢固定在承载台200上，通过上述方法固定基片，可以使得基片与承载台牢固结合，并且，在后续涂布过程中，基片也不易出现偏移，有利于通过涂布得到厚度均匀一致的膜层。

对于基片10的具体尺寸，本发明中不做特别限定，基片可以为常规的矩形基片，尺寸可以为常规尺寸，例如50mm×50mm、100mm×100mm、150mm×150mm、200mm×200mm、 250mm×250mm等，当然，也可以利用涂布机对其他形状和规格的基片进行涂布。

其中，可以根据承载台和基片的尺寸大小，在承载台同时放置一片或两片(图中以两片为例)、三片、四片或更多片基片。

S200：调整刮涂组件与承载台之间的间隙。

根据本发明的实施例，在将基片10固定在承载台200的表面上之后，调整刮涂组件300 与承载台200之间的间隙H，以便通过涂布得到所需厚度的膜层。

根据本发明的实施例，刮涂组件300与承载台200之间的间隙H可以为50μm-500μm，例如间隙H可以为50μm、80μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、 450μm、500μm等，间隙设置在上述范围内，可以很好的适用于常规厚度的膜层的涂布。

根据本发明的一些实施例，可以通过高度调节螺栓500调整刮涂组件300和承载台200 之间的间隙H。本发明中的高度调节螺栓贯穿旋转轴，通过高度调节螺栓调整刮涂组件和承载台之间的间隙，不仅容易实现，而且，可以保持刮涂组件与承载台的水平度，有利于对基片进行均匀涂布。

S300：沿刮涂组件滴加涂布液，使涂布液滴加在基片的一侧。

根据本发明的实施例，参考图5，刮涂组件300与基片10的一端对齐，沿刮涂组件300 滴加涂布液，使涂布液滴加到基片10的一侧。

S400：使刮涂组件与承载台相对旋转，以对基片进行涂布。

根据本发明的实施例，在将涂布液滴加到基片10的一侧后，使刮涂组件300与承载台200 相对旋转，以对基片10进行涂布。

根据本发明的一些实施例，参考图6中的(a)图、(b)图和(c)图，图中的曲线箭头表示承载台200的旋转方向，使刮涂组件300与承载台200相对旋转包括：使刮涂组件300固定，使承载台200相对基座100和刮涂组件300旋转。在这种情况下，可以设置旋转开关，保持刮涂组件300固定不动，打开旋转开关，使承载台200旋转，从而对基片10进行涂布，刮涂组件300由基片10的一侧进行刮涂，刮涂至基片10的另一侧即可将涂布液涂布至整个基片 10表面。

根据本发明的另一些实施例，参考图7中的(a)图、(b)图和(c)图，图中的曲线箭头表示刮涂组件300的旋转方向，使刮涂组件300与承载台200相对旋转包括：使承载台200 固定，使刮涂组件300沿圆形轨道600旋转。在这种情况下，保持承载台200固定不动，使刮涂组件300旋转，从而对基片10进行涂布，刮涂组件300由基片10的一侧进行刮涂，刮涂至基片10的另一侧即可将涂布液涂布至整个基片10表面。

根据本发明的实施例，承载台200或刮涂组件300的转速可以为500r/min-6000r/min，例如，承载台200或刮涂组件300的转速可以为500r/min、1000r/min、1500r/min、2000r/min、 2500r/min、3000r/min、3500r/min、4000r/min、4500r/min、5000r/min、5500r/min、6000r/min 等，由此，可以更好的对基片进行涂布，并且，通过调节间隙尺寸和转速，更有利于对膜厚的控制。

根据本发明的实施例，在完成对基片10的涂布后，通过调节高度调节螺栓500使刮涂组件300与承载台200之间的间隙H变大，并对刮涂组件300进行清洁处理。参考图6中的(c) 图和图7中的(c)图，涂布完成后，刮涂组件300可以与基片10保持一定距离，以便将基片 10取出，并且，便于对刮涂组件300进行清洁。根据本发明的一些具体实施例，可以对刮涂组件进行擦拭，以便进行下一次刮涂。

总的来说，利用本发明提出的涂布机对基片进行涂布，具有以下有益效果：利用承载台和刮涂组件之间的相对旋转对基片进行涂布，涂布更为均匀，可以有效避免直线刮涂过程中基片位置偏移导致的不同方向、不同厚度的横竖条纹，能够得到膜厚均匀一致的膜层；可以一次涂布两片或更多片基片，涂布效率更高，适合产业化生产；操作简便，产品良率高；每次刮涂结束后，不需要进行复位，即可进行下一次刮涂。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“另一个实施例”、“一些实施例”或“另一些实施例”等的描述意指结合该实施例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种涂布机，其特征在于，包括：

基座；

承载台，所述承载台设置在所述基座上，用于承载并固定待涂布的基片；

刮涂组件，所述刮涂组件设置在所述承载台远离所述基座的一侧，所述刮涂组件用于与所述承载台发生相对旋转时，对所述基片进行涂布。

2.根据权利要求1所述的涂布机，其特征在于，所述承载台的形状为圆形、矩形或异形。

3.根据权利要求1所述的涂布机，其特征在于，所述承载台通过旋转轴设置在所述基座上，所述涂布机进一步包括高度调节螺栓，所述高度调节螺栓贯穿所述旋转轴，所述高度调节螺栓用于调整所述刮涂组件与所述承载台之间的间隙。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的涂布机，其特征在于，所述涂布机还包括真空泵，所述承载台具有多个吸附孔，利用所述真空泵和所述吸附孔将所述基片吸附固定在所述承载台的表面。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的涂布机，其特征在于，还包括圆形轨道，所述圆形轨道设置在所述基座上，且所述圆形轨道与所述刮涂组件的两端滑动连接。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的涂布机，其特征在于，满足以下条件中的至少之一：

所述刮涂组件为刮刀或刮棒；

所述承载台的最大长度为30cm-50cm。

7.一种利用权利要求1～6中任一项所述的涂布机对基片进行涂布的方法，其特征在于，包括：

将待涂布的基片固定在所述承载台远离所述基座的表面上；

调整刮涂组件与所述承载台之间的间隙；

沿所述刮涂组件滴加涂布液，使涂布液滴加在所述基片的一侧；

使所述刮涂组件与所述承载台相对旋转，以对所述基片进行涂布。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，使所述刮涂组件与所述承载台相对旋转包括：

使所述刮涂组件固定，使所述承载台相对所述基座和所述刮涂组件旋转；

或者，使所述承载台固定，使所述刮涂组件沿圆形轨道旋转。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在完成涂布后，通过调节高度调节螺栓使刮涂组件与所述承载台之间的间隙变大，并对所述刮涂组件进行清洁处理。

10.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，满足以下条件中的至少之一：

所述间隙为50μm-500μm；

所述承载台或所述刮涂组件的转速为500r/min-6000r/min。

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