CN207481220U - 一种全自动光电器件打印装置 - Google Patents

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周印华
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毛霖
孙露露
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Abstract

本实用新型公开了一种全自动光电器件打印装置，属于光电技术领域。本实用新型装置包括基板、打印头、注射泵、位移平台和控制器；本实用新型装置是基于溶液法制备光电器件，采用浸润了器件相应结构溶液的打印头进行逐层打印，控制器控制位移平台在X方向、Y方向和Z方向移动，打印头和注射泵固定在移动平台上，控制器控制基板的温度，控制器控制注射泵的进墨速度；通过控制器准确控制基板、打印头、注射泵和位移平台相互配合，实现光电器件的全自动打印。

Description

一种全自动光电器件打印装置
技术领域
本实用新型属于光电技术领域，更具体地，涉及一种全自动光电器件打印装置。
背景技术
近年来随着科学技术的发展，自动完成产品全部或部分制造过程的生产系统成为制造业梦寐以求的技术。尤其是在光电器件领域实现自动化和快速制造将会进一步减少制造成本。在自动化生产和智能制造的浪潮下，当前光电器件领域的能源器件(有机太阳能电池)、热电器件(电容器)、发光器件(OLED器件)更是需要一种可以满足快速制造和智能控制的生产技术。
现有的有机器件打印技术主要是喷墨打印技术。喷墨打印技术主要分为压电喷墨打印和热泡喷墨打印技术。这两种技术由于对墨水的粘度和溶剂挥发方面有着苛刻的要求，可以通过调节墨水的条件和更换喷头来实现。对墨水的调节会造成器件性能很大程度上发生衰减，另一方面开发出一种适用于现有比较成熟的有机器件溶液的喷头存在较大困难。因此，在打印有机器件方面需要一种对墨水不敏感的打印装置。
实用新型内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种全自动光电器件打印装置，其目的在于采用浸润了器件相应结构溶液的打印头进行逐层打印，控制器控制位移平台在X方向、Y方向和Z方向移动，打印头和注射泵固定在移动平台上，控制器控制基板的温度，控制器控制注射泵的进墨速度；通过控制器准确控制基板、打印头、注射泵和位移平台相互配合，实现光电器件的全自动打印，由此解决现有器件打印技术中存在的对打印墨水要求较高，适应性不强的技术问题。
为实现上述目的，提供了一种全自动光电器件打印装置，所述装置包括基板、打印头、注射泵和位移平台；
所述基板固定在位移平台的XY轴滑块上；
所述打印头通过进液管和注射泵连通，打印头固定在位移平台的X轴滑块上；
所述注射泵固定在位移平台的基座上；
所述位移平台包括基座、XY轴滑块、Z轴滑块和X轴滑块；
进一步地，所述位移平台的基座包括：X方向移动轴、X方向固定轴、Y方向固定轴和Z方向固定轴；所述X、Y和Z方向固定轴固定连接在一起；所述X方向移动轴通过Z轴滑块连接在Z方向固定轴上。
进一步地，所述XY轴滑块在基座的X方向固定轴或Y方向固定轴上沿X轴方向或Y轴方向移动；Z轴滑块在基座的Z方向固定轴上沿Z方向移动；X轴滑块在基座的X方向移动轴上沿X方向移动。
进一步地，所述打印头为毛刷或SLOT DIE涂布头。
进一步地，所述打印装置还包括控制器。所述注射泵和位移平台通过信号线和控制器相连。
进一步地，所述基板还包括电加热器，所述电加热器通过信号线和控制器相连。
总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术特征及有益效果：
本实用新型全自动光电器件打印装置适合不同墨水的特质，打印头毛刷的毛吸效应有利于在打印过程中对墨水的控制，使墨水扩散速度不至于太快或者太慢，在成膜方面可以很好的适用于对性能比较敏感的墨水，这类墨水不适合添加溶剂对其粘度或者浓度进行调整。由控制器控制的打印过程避免了人为因素对其的影响。
附图说明
图1是本实用新型打印装置的结构示意图；
图2是本实用新型打印装置实施例打印出的图案；
图3是本实用新型打印装置实施例打印出的太阳能电池的结构；
图4是本实用新型打印装置实施例打印出来的小面积的太阳能电池电流-电压图；
图5是本实用新型打印装置实施例打印出来的大面积的太阳能电池电流-电压图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，所述装置包括基板、打印头、注射泵和位移平台；
所述基板固定在位移平台的XY轴滑块上；
所述打印头通过进液管和注射泵连通，打印头固定在位移平台的X轴滑块上；
所述注射泵固定在位移平台的基座上；
所述位移平台包括基座、XY轴滑块、Z轴滑块和X轴滑块；
进一步地，所述位移平台的基座包括：X方向移动轴、X方向固定轴、Y方向固定轴和Z方向固定轴；所述X、Y和Z方向固定轴固定连接在一起；所述X方向移动轴通过Z轴滑块连接在Z方向固定轴上。
进一步地，所述XY轴滑块在基座的X方向固定轴或Y方向固定轴上沿X轴方向或Y轴方向移动；Z轴滑块在基座的Z方向固定轴上沿Z方向移动；X轴滑块在基座的X方向移动轴上沿X方向移动。
进一步地，所述打印头为毛刷或SLOT DIE涂布头。
进一步地，所述打印装置还包括控制器。所述注射泵和位移平台通过信号线和控制器相连。
进一步地，所述基板还包括电加热器，所述电加热器通过信号线和控制器相连。
控制器准确控制基板、打印头、注射泵和位移平台相互配合，实现光电器件的全自动打印。
图2是打印出来的“HUST”和“WNLO”图案。本实用新型将通过使用全自动打印系统来打印有机太阳能电池，打印出的太阳能电池的面积达到18cm2，效率达到6.3％。
实施例1，全自动控制下打印PBDB-T:ITIC活性层，包括以下步骤：
(1)在本实施例中打印的面积大小是10mm*50mm，根据所要打印电极的覆盖面积的大小在txt中编写打印程序；
(2)将位移平台校零，程序输入控制器中，验证打印头运行轨迹是否符合设计；
(3)将PBDB-T和ITIC按照1:1的比例，浓度为10mg/ml的质量比加入1ml的氯苯溶液中制备成活性层溶液；
(4)ITO玻璃依次经肥皂水、去离子水、丙酮、异丙醇超声波清洗，再经Plasma清洗；
(5)将活性层溶液加注到注射泵中，并安装好打印头。优选的，本实施例中使用的是毛刷打印头。将准备好的ITO玻璃放置在打印头开始打印的起始位置，开始打印。
实施例2，全自动控制下打印PBDB-T:ITIC活性层图案，包括以下步骤：
(1)根据所要打印电极的覆盖面积的大小在txt中编写打印程序；
(2)将位移平台校零，程序输入控制器中，验证打印头运行轨迹是否符合设计；
(3)将PBDB-T和ITIC按照1:1的比例，浓度为10mg/ml的质量比加入1ml的氯苯溶液中制备成活性层溶液；
(4)ITO玻璃依次经肥皂水、去离子水、丙酮、异丙醇超声波清洗，再经Plasma清洗；
(5)将活性层溶液加注到注射泵中，并安装好打印头。优选的，本实施例中使用的是毛刷打印头。将准备好的ITO玻璃放置在打印头开始打印的起始位置，开始打印。
实施例3，全自动控制下打印有机太阳能电池，包括以下步骤：
(1)根据所要打印有机太阳能电池的覆盖面积的大小在txt中编写打印程序；
(2)将位移平台校零，程序输入控制器中，验证打印头运行轨迹是否符合设计；
(3)将PBDB-T和ITIC按照1:1的比例，浓度为10mg/ml的质量比加入1ml的氯苯溶液中制备成活性层溶液；在PH1000(聚3，4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐混合物水分散液)溶液中添加5％(质量比)乙二醇溶液和表面活性剂0.5％(质量比)PEG-TmDD(聚乙二醇2,5,8,11-四甲基-6-十二炔-5,8-二醇醚)作为电极溶液；
(4)ITO玻璃依次经肥皂水、去离子水、丙酮、异丙醇超声波清洗，再经Plasma清洗；
(5)安装打印头；优选的，本实施例中使用的是毛刷打印头；将准备好的ITO玻璃放置在打印头开始打印的起始位置，准备开始打印；
(6)打印如图3所示有机太阳能电池器件结构，将氧化锌溶液(作为阴极界面层材料)加注到注射泵中后开始打印；阴极界面层打印完成后更换打印头，将活性层溶液加注到注射泵中后开始打印，本实施例中活性层材料使用的是PBDB-T和ITIC按照1:1的比例混合的溶液；氧化钼(阳极界面层)和银(阳极)通过蒸镀的方法沉积到打印好活性层的器件上。通过全自动打印方法打印出的太阳能电池J-V性能曲线如图4和图5所示，图4器件面积为4mm2器件，图5器件面积为18cm2器件。
以上内容本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种全自动光电器件打印装置，其特征在于，所述装置包括基板、打印头、注射泵和位移平台；
所述基板固定在位移平台的XY轴滑块上；
所述打印头通过进液管和注射泵连通，打印头固定在位移平台的X轴滑块上；
所述注射泵固定在位移平台的基座上；
所述位移平台包括基座、XY轴滑块、Z轴滑块和X轴滑块。
2.根据权利要求1所述的一种全自动光电器件打印装置，其特征在于，所述位移平台的基座包括：X方向移动轴、X方向固定轴、Y方向固定轴和Z方向固定轴；所述X、Y和Z方向固定轴固定连接在一起；所述X方向移动轴通过Z轴滑块连接在Z方向固定轴上。
3.根据权利要求1或2所述的一种全自动光电器件打印装置，其特征在于，所述XY轴滑块在基座的X方向固定轴或Y方向固定轴上沿X轴方向或Y轴方向移动；Z轴滑块在基座的Z方向固定轴上沿Z方向移动；X轴滑块在基座的X方向移动轴上沿X方向移动。
4.根据权利要求1所述的一种全自动光电器件打印装置，其特征在于，所述打印头为毛刷或SLOT DIE涂布头。
5.根据权利要求1所述的一种全自动光电器件打印装置，其特征在于，所述打印装置还包括控制器；所述注射泵和位移平台通过信号线和控制器相连。
6.根据权利要求1或5所述的一种全自动光电器件打印装置，其特征在于，所述基板还包括电加热器，所述电加热器通过信号线和控制器相连。
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