CN117085896A - 高精度大面积制备钙钛矿太阳能电池薄膜的溶液涂布装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于太阳能光伏技术领域，具体为一种高精度大面积制备钙钛矿太阳能电池薄膜的溶液涂布装置。本发明装置包括主体架、运动装置、真空泵、狭缝涂布装置、注射进料装置、恒定控风加热装置等组成。只要将一块ITO玻璃板或者ITO/PET薄膜放置在运动装置上的大理石面板上，打开真空吸附设备，玻璃板/薄膜被吸附在大理石面板上，运行注射进料装置和运动装置，配置好的溶液从狭缝涂布头中渗出，均匀的涂在玻璃板/薄膜上，再经过恒定控风装置，把薄膜吹干，经过加热装置使薄膜固化，附着在基片上。本装置可以制备0.2m²的大面积钙钛矿太阳能电池薄膜；根据涂布头上设置的千分表的读数，可以精确控制薄膜湿膜厚度在10um以内，薄膜更加薄且均匀。
Description
技术领域
本发明属于太阳能光伏技术领域，具体涉及钙钛矿太阳能电池薄膜的溶液涂布装置。
背景技术
传统的钙钛矿太阳能电池狭缝涂布设备，所耗溶液量太大，而溶液非常昂贵，进行一次实验成本非常高，而且所获的器件很小，并不能满足科研人员快速的把实验结果推向产业化的要求。而目前市场上的钙钛矿太阳能电池狭缝涂布设备大多数都是使用成本巨大，所获得的收益很小，所以急需开发一种高精度快速大面积钙钛矿太阳能电池狭缝涂布设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种可高精度、大面积制备型钙钛矿太阳能电池薄膜的溶液涂布装置，以解决现有技术存在的问题。
本发明提供的高精度大面积制备钙钛矿太阳能电池薄膜的溶液涂布装置，包括：包括主体架13、运动装置、真空泵、狭缝涂布装置、注射式进料装置、恒定控风加热装置；其中：
所述主体架13，由钢架和钢板组成，平整的钢板放置在钢架上；钢板用于放置并固定装置的各个部件，主体架整体牢固不易变形；
所述运动装置，布置于主体架13上；运动装置由直线模组1、托板2、真空造腔板3、大理石吸附板5组成；所述直线模组1与所述托板2通过螺丝连接，所述托板2上方设置所述真空造腔板3，所述托板2和所述真空造腔板3用螺柱4连接，在螺柱4上设置有弹簧；该弹簧用于调节所述真空造腔板3的水平平面，所述大理石吸附板5放置在所述真空造腔板3上；所述大理石吸附板5用于放置基材，基材和大理石吸附板5完全贴合；在大理石吸附板5上设置有真空泵连接孔，连接孔通过管道与真空泵连接，打开真空泵，使基材被稳定的吸附在大理石吸附板5上；
所述狭缝涂布装置，包括龙门支架6、支撑电机7、丝杆106以及狭缝涂布头9、狭缝涂布头安装板101、光轴104、电机7、千分表5、弹簧109；其中：所述龙门支架6，由两边的侧板和顶部安装板组成，形成门字形架，为其它部件提供支撑，并控制部件升降；
所述电机7设置于龙门支架6的顶板108上面，居中位置；所述电机7与所述滚珠丝杆106通过弹性联轴器连接；所述滚珠丝杆106与狭缝涂布设备的头涂布安装板101通过滚珠螺母连接一起，由电机7控制狭缝涂布头安装板101的升降，狭缝涂布头与狭缝涂布安装板101用螺丝锁住；
所述光轴104为两个，左右对称设置，分别穿过狭缝涂布头安装板101的两侧，上、下两端固定中固定在龙门支架3中；两根光轴穿过狭缝涂布头安装板101的两侧，保证狭缝涂布头安装板竖直上下移动；
所述弹簧109为两个，分别套在光轴104在狭缝涂布头安装板101的下端部分，对狭缝涂布头安装板101提供支撑和缓冲，避免电机受到的力过大；
所述千分尺8为两个，对称设置于所述狭缝涂布头的上平面左右两端，千分尺8上分别设置有千分表10；千分尺的尺端与狭缝涂布头的上部面接触，调节千分尺可以给涂布头施加向下的力，来微调狭缝涂布头的左右高度，控制狭缝涂布头的水平；观察千分表10的示数来确定运行过程中狭缝涂布头唇口和基片的面是否保持一致；
所述狭缝涂布头安装板101上设置有滚珠丝杆安装孔、光轴固定安装孔、狭缝涂布头安装孔、千分尺安装孔以及微调装置安装孔；
注射进料装置，设置于所述狭缝涂布装置的上方，所述注射进料装置由高精度注射器、注射器装夹装置、泵管、丝杆、PLC、触摸屏组成，在触摸屏上设置进液速度，把注射器放置在注射器装夹装置内，丝杆进行旋转带动装夹装置的运动，给注射器一个推进的力，把液体注射到狭缝涂布头内；
所述恒定控风加热装置，设置在所述狭缝涂布装置的后方；所述恒定控风加热装置由高精度风刀11、连接杆12、高温发生器、鼓风机组成；连接杆12分别放置在直线模组1两边，与高精度风刀11用螺丝连接固定，连接杆的下端与钢板用直线座固定连接。
本发明提供的高精度大型钙钛矿太阳能电池狭缝涂布装置，其操控流程为：
（1）旋转螺柱4上的螺母，根据对弹簧的挤压变形来调整大理石真空吸附板5的水平度；把涂布头两端的千分表指针触碰到大理石真空吸附板5表面，点击触摸屏上的左移，大理石真空吸附板5根随运动装置进行向左的移动，观察千分表上的读数变化情况，直到示数变化在5um以内；
（2）把基片放置在大理石吸附板5上，打开真空泵，基片被吸附在大理石吸附板上；
（3）使用触摸屏控制电机7）升降，把狭缝涂布头降到离基板1-2mm的间距，旋转涂布头上方两端的千分尺使涂布头碰到基片，千分表的示数不在变化，这时把千分表的的示数归0，狭缝涂布头口与基片的高度差为0，在次旋转两端千分尺，并且观察两端千分表的示数同时到达10um；
（4）设定好注射进料装置进行进料速度（例如为25-35ml/min），设定运动装置的运行速度（例如为15-25mm/s），点击启动；
（5）观察涂布头的唇口位置，等到有液体渗出并且连成一条与涂布头宽度相等的细线，调整风刀进气量，点击触摸屏上的运行，直线模组、风刀同时进行工作，使基片在X轴上以一定速度移动，风刀以一定风量吹向基片，完成钙钛矿薄膜的制备。
本发明装置可以制备0.2m²的大面积钙钛矿太阳能电池薄膜，在涂布头两端安置千分表，根据千分表的读数，可以精确控制薄膜湿膜厚度在10um以内，涂出来的薄膜更加薄且均匀。
本发明解决目前实验室钙钛矿太阳能电池只能刮涂小型的器件制造，对提高钙钛矿太阳能电池产业化的进程，提高器件性能和稳定性具有很大推动作用。
附图说明
图1为本发明高精度大面积钙钛矿太阳能电池狭缝涂布设备的结构示意图。
图2为本发明中狭缝涂布装置的结构示意图。
图中标号：1为直线模组，2为托板，3为真空造腔板，4为螺柱，5为大理石吸附板，6为龙门支架，7为电机，8为千分尺，9为涂布头，10为千分表，11为高精度风刀，12为连接杆，13为主体架，101为狭缝涂布头安装板，104为光轴， 106为滚珠丝杆， 108为龙门支架顶板，109为弹簧。
实施方式
下面通过实施例结合附图，进一步介绍本发明。
本高精度大面积钙钛矿太阳能电池狭缝涂布设备，由主体架、运动装置、真空泵、狭缝涂布装置、注射进料装置、恒定控风加热装置等组成。
所述主体架，其长×宽×高为：2.6m×0.6m×0.8m，由45#钢焊接而成，在钢架上方设置了精加工钢板，使用螺丝固定连接，使台面的平整度和稳定性都非常可靠。
所述运动装置，其中，直线模组1整体长2.6m，使用螺丝固定在钢板上，直线模组1上设置4个托块，与长1.2m的特种合金托板2使用螺丝连接，避免托板过长导致中间变形影响设备的精度，在托板2上方设置真空造腔板3，使用螺杆4连接，在螺杆4设置欧弹簧，可以支撑起真空造腔板3，1.2m长的大理石吸附板5直接放置在真空吸附板内，使用螺丝固定连接，使用螺母来调节弹簧的变形量，可以精准的大理石吸附板的水平精度，使基板的水平精度达到15um。
所述狭缝涂布装置，由50100铝型材作为两边龙门支架6、龙门支架顶板108由特种铝合金经过机床加工、激光焊接制成，龙门支架6与龙门支架顶板（108）由4个螺丝连接组成一个龙门架，为整体设备提供了高强度的支撑以及后续的精度保证。
电机7与龙门支架顶板108使用螺丝固定连接，滚珠丝杆106与电机7使用弹性联轴器连接在一起，可以有效的传输动力。两根光轴104插入到狭缝涂布安装板101，向上与龙门支架顶板108通过螺丝连接固定，向下与钢板通过轴固定座连接固定，在轴固定座与龙门支架顶板108之间设置了弹簧，给涂布头起到支撑作用。
千分尺10分别安置在涂布头的上方，使用螺丝与狭缝涂布头安装板101连接在一起，千分表8安置在涂布头的左右两端在同一水平面上，与涂布头用螺丝连接在一起。
所述控风加热装置，设置在狭缝涂布装置的右侧距离狭缝涂布刀口5cm，连接杆12分别放置在直线模组两边与高精度风刀11用螺丝连接固定，连接杆下端与钢板用直线座固定连接。
操作使用流程如下：
（1）旋转螺柱4上的螺母，根据对弹簧的挤压变形来调整大理石真空吸附板5的水平度，把涂布头两端的千分表指针触碰到大理石真空吸附板5表面，点击触摸屏上的左移，大理石真空吸附板5根随运动装置进行向左的移动，观察千分表上的读数变化情况，直到示数变化在5um以内；
（2）把基片放置在大理石吸附板5上，打开真空泵，基片被吸附在大理石吸附板上；
（3）使用触摸屏控制电机7 升降，把狭缝涂布头降到离基板1-2mm的间距，旋转涂布头上方两端的千分尺使涂布头碰到基片，千分表的示数不在变化，这时把千分表的的示数归0，狭缝涂布头口与基片的高度差为0，在次旋转两端千分尺，并且观察两端千分表的示数同时到达10um；
（4）设定好注射进料装置进行进料速度（例如为25-35ml/min），设定运动装置的运行速度（例如为15-25mm/s），点击启动；
（5）观察涂布头的唇口位置，等到有液体渗出并且连成一条与涂布头宽度相等的细线，调整风刀进气量，点击触摸屏上的运行，直线模组、风刀同时进行工作，使基片在X轴上以一定速度移动，风刀以一定风量吹向基片，完成钙钛矿薄膜的制备。
在此设定下，可以完成一张长1.2m，宽0.2m的钙钛矿薄膜，薄膜可以达到一个比较均匀的厚度。
Claims (3)
1.一种高精度大面积制备钙钛矿太阳能电池薄膜的溶液涂布装置，其特征在于，包括：包括主体架、运动装置、真空泵、狭缝涂布装置、注射式进料装置、恒定控风加热装置；其中：
所述主体架（13），由钢架和钢板组成，平整的钢板放置在钢架上；钢板用于放置并固定装置的各个部件；
所述运动装置，布置于主体架（13）上；运动装置由直线模组（1）、托板（2）、真空造腔板（3）、大理石吸附板（5）组成；所述直线模组（1）与所述托板（2）通过螺丝连接，所述托板（2）上方设置所述真空造腔板（3），所述托板（2）和所述真空造腔板（3）用螺柱（4）连接，在螺柱（4）上设置有弹簧；该弹簧用于调节所述真空造腔板（3）的水平平面，所述大理石吸附板(5)放置在所述真空造腔板（3）上；所述大理石吸附板（5）用于放置基材，基材和大理石吸附板（5）完全贴合；在大理石吸附板（5）上设置有真空泵连接孔，连接孔通过管道与真空泵连接，打开真空泵，使基材被稳定的吸附在大理石吸附板（5）上；
所述狭缝涂布装置，包括龙门支架（6）、支撑电机（7）、丝杆（106）以及狭缝涂布头（9）、狭缝涂布头安装板（101）、光轴（104）、电机（7）、千分表（5）、弹簧（109）；其中：所述龙门支架（6），由两边的侧板和顶部安装板组成，形成门字形架，为其它部件提供支撑，并控制部件升降；
所述电机（7）设置于龙门支架（6）的顶板（108）上面，居中位置；所述电机（7）与所述滚珠丝杆（106）通过弹性联轴器连接；所述滚珠丝杆（106）与狭缝涂布设备的头涂布安装板（101）通过滚珠螺母连接一起，由电机(7)控制狭缝涂布头安装板（101）的升降，狭缝涂布头与狭缝涂布安装板（101）用螺丝锁住；
所述光轴（104）为两个，左右对称设置，分别穿过狭缝涂布头安装板（101）的两侧，上、下两端固定中固定在龙门支架（3）中；两根光轴穿过狭缝涂布头安装板（101）的两侧，保证狭缝涂布头安装板竖直上下移动；
所述弹簧（109）为两个，分别套在光轴（104）在狭缝涂布头安装板（101）的下端部分，对狭缝涂布头安装板（101）提供支撑和缓冲，避免电机受到的力过大；
所述千分尺（8）为两个，对称设置于所述狭缝涂布头的上平面左右两端，千分尺（8）上分别设置有千分表（10）；千分尺的尺端与狭缝涂布头的上部面接触，调节千分尺可以给涂布头施加向下的力，来微调狭缝涂布头的左右高度，控制狭缝涂布头的水平；观察千分表（10）的示数来确定运行过程中狭缝涂布头唇口和基片的面是否保持一致；
所述狭缝涂布头安装板（101）上设置有滚珠丝杆安装孔、光轴固定安装孔、狭缝涂布头安装孔、千分尺安装孔以及微调装置安装孔；
所述注射进料装置，设置于所述狭缝涂布装置的上方，所述注射进料装置由高精度注射器、注射器装夹装置、泵管、丝杆、PLC、触摸屏组成，在触摸屏上设置进液速度，把注射器放置在注射器装夹装置内，丝杆进行旋转带动装夹装置的运动，给注射器一个推进的力，把液体注射到狭缝涂布头内；
所述恒定控风加热装置，设置在所述狭缝涂布装置的后方；所述恒定控风加热装置由高精度风刀（11）、连接杆（12）、高温发生器、鼓风机组成；连接杆（12）分别放置在直线模组（1）两边，与高精度风刀（11）用螺丝连接固定，连接杆的下端与钢板用直线座固定连接。
2.根据权利要求1所述的高精度大面积制备钙钛矿太阳能电池薄膜的溶液涂布装置，其特征在于，其操控流程为：
（1）旋转螺柱（4）上的螺母，根据对弹簧的挤压变形来调整大理石真空吸附板（5）的水平度；把涂布头两端的千分表指针触碰到大理石真空吸附板（5）表面，点击触摸屏上的左移，大理石真空吸附板（5）根随运动装置进行向左的移动，观察千分表上的读数变化情况，直到示数变化在5um以内；
（2）把基片放置在大理石吸附板（5）上，打开真空泵，基片被吸附在大理石吸附板上；
（3）使用触摸屏控制电机（7） 升降，把狭缝涂布头降到离基板1-2mm的间距，旋转涂布头上方两端的千分尺使涂布头碰到基片，千分表的示数不在变化，这时把千分表的的示数归0，狭缝涂布头口与基片的高度差为0，在次旋转两端千分尺，并且观察两端千分表的示数同时到达10um；
（4）设定好注射进料装置进行进料速度，设定运动装置的运行速度，点击启动；
（5）观察涂布头的唇口位置，等到有液体渗出并且连成一条与涂布头宽度相等的细线，调整风刀进气量，点击触摸屏上的运行，直线模组、风刀同时进行工作，使基片在X轴上以一定速度移动，风刀以一定风量吹向基片，完成钙钛矿薄膜的制备。
3.根据权利要求2所述的高精度大面积制备钙钛矿太阳能电池薄膜的溶液涂布装置，其特征在于，注射进料装置进料速度为25-35ml/min，运动装置的运行速度为15-25mm/s。
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| CN202311081858.0A Pending CN117085896A (zh) | 2023-08-25 | 2023-08-25 | 高精度大面积制备钙钛矿太阳能电池薄膜的溶液涂布装置 |
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| Country | Link |
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| CN (1) | CN117085896A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118023084A (zh) * | 2024-04-11 | 2024-05-14 | 德沪涂膜设备(苏州)有限公司 | 一种晶硅钙钛矿叠层电池涂布装置 |
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2023
- 2023-08-25 CN CN202311081858.0A patent/CN117085896A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118023084A (zh) * | 2024-04-11 | 2024-05-14 | 德沪涂膜设备(苏州)有限公司 | 一种晶硅钙钛矿叠层电池涂布装置 |
| CN118023084B (zh) * | 2024-04-11 | 2024-06-18 | 德沪涂膜设备(苏州)有限公司 | 一种晶硅钙钛矿叠层电池涂布装置 |
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