CN212702708U - 一种钙钛矿薄膜的涂布装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钙钛矿薄膜的涂布装置，用以在基底上进行大面积涂布，其包括：为涂布工序提供操作平面的涂布平台；模头装置，设在机座上，包括模头架、模头及伸缩元件；预涂装置，包括预涂辊、刮刀及接液槽；为模头提供溶液的供液装置。通过在基底涂布前增加了预涂装置，模拟正式涂布的工况参数，在预涂位置形成液桥；当模头从预涂位置快速移动至涂布位置时，由于模唇处已经形成了均匀的涂珠，液桥会在基底和模唇之间快速修复并进入稳定状态，从而大大提高涂布开始阶段的厚度稳定性和基底全面积的涂布厚度均匀性。

Description

一种钙钛矿薄膜的涂布装置

技术领域

本实用新型涉及钙钛矿薄膜制备技术领域，具体涉及用于钙钛矿薄膜的涂布装置。

背景技术

近年来，钙钛矿太阳能电池因其优异的光伏特性、简单廉价的制备工艺受到了广泛关注。钙钛矿薄膜可以通过简单且廉价的溶液涂布工艺制备，在商业化太阳能电池上有着巨大的潜力。钙钛矿薄膜的涂布对厚度均匀性要求很高，尤其是两步法涂布工艺，由于无机层和有机层厚度要精确匹配，对厚度均匀性的要求更高。在此技术背景下，钙钛矿薄膜涂布装置及涂布工艺一直是本领域技术人员的研究热点。

在现有技术中，刚性基底钙钛矿薄膜的大面积涂布，最常使用的是狭缝涂布装置。而传统的狭缝涂布在应用于刚性基底时，涂布开始阶段有一个在模头和基底之间建立液桥并使其逐渐稳定的过程，这个过程涂布厚度不同于稳定后的涂布阶段的涂布厚度，而且容易产生竖条道等弊病，造成基底全面积内厚度均匀性很差。因此，本技术领域亟需一种结构简单，操作方便，涂布厚度均匀性好，易于实现大面积涂布的涂布装置。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种结构简单，操作方便，可实现钙钛矿薄膜在刚性基底上大面积涂布的涂布装置。

本实用新型的技术方案如下：

一种钙钛矿薄膜的涂布装置，用以在基底上进行大面积涂布，其包括：机座、涂布平台、模头装置、预涂装置及供液装置，其中所述涂布平台，固定安装于所述机座，并为涂布工序提供操作平面的平台，包括水平板及为所述水平板提供热量的加热元件；所述模头装置，设在所述机座上，包括模头架、模头及伸缩元件，所述模头架底部与所述机座连接，所述模头位于所述涂布平台上方且其内部设有溶液通道，所述模头的顶部通过所述伸缩元件与所述模头架连接，所述模头底部的溶液通道出液口处设有模唇；所述预涂装置，包括预涂辊、刮刀及接液槽，所述预涂辊的最高点与放置在所述涂布平台的基底上表面齐平，所述刮刀与所述预涂辊对应设置，用以刮除预涂在所述预涂辊上的溶液，所述接液槽用以接收从所述预涂辊上刮除下来的溶液；所述供液装置，与所述溶液通道的入液口连接，为所述模头提供溶液。

采用上述技术方案的有益效果是：充分考虑了现有技术中涂布开始阶段模头和基底之间尚未建立稳定的液桥，从而造成开始阶段涂布厚度与稳定阶段涂布厚度不同，基底全面积内厚度均匀性较差的问题，在基底涂布前增加了预涂装置，模拟正式涂布的工况参数，在预涂位置形成液桥。当模头从预涂位置快速移动至涂布位置时，由于模唇处已经形成了均匀的涂珠，液桥会在基底和模唇之间快速修复并进入稳定状态，从而大大提高涂布开始阶段的厚度稳定性和基底全面积的涂布厚度均匀性；另外，在预涂装置中设有接液槽，最大限度减少预涂造成的溶液的消耗，经济实用，因此，该技术方案的涂布装置既能提高涂布厚度均匀性，也具有良好的经济意义，尤其在钙钛矿薄膜制备的高新领域具有很强的竞争力。

作为本实用新型实施方式的进一步改进，所述水平板包括上平板、下撑板及高度调节元件，所述上平板通过所述高度调节元件与所述下撑板连接，所述高度调节元件沿周向均匀分布在所述下撑板的四个角处，所述下撑板与所述机座固定连接。

采用上述技术方案的有益效果是：高度调节元件的引入，可以从不同角度调整水平板的高度，有助于提高水平板的水平精度。

作为本实用新型实施方式的再进一步改进，所述高度调节元件为螺纹连接件，所述上平板上设有水平测量仪。

采用上述技术方案的有益效果是：螺纹连接件方便进行连续调节，优选的情况，螺纹连接件采用细牙螺纹，再配以水平测量仪，可以实现在水平测量仪的实时校准过程中对水平板进行更为精准的水平调整。

作为本实用新型实施方式的再进一步改进，所述模头装置还包括导轨，所述模头架为横跨所述涂布平台的龙门式结构，所述模头架底部通过所述导轨与所述机座之间可移动连接。

采用上述技术方案的有益效果是：模头架底部设有导轨，尤其是当导轨为精密直线导轨时，模头架可以通过导轨进行更为精准的移动，一方面可以满足大面积涂布的实际需求，另一方面，移动的精准性和稳定性的提高，有利于进一步提升涂布厚度的均匀性。此外，也便于预涂装置的调整。

作为本实用新型实施方式的更进一步改进，所述模头装置还包括微调组件，所述模头通过微调组件与所述伸缩元件连接，所述微调组件包括一件连接板及两件微调元件，所述连接板与所述伸缩元件的伸缩端连接，两件所述微调元件的一端沿所述模头架的移动方向左右对称设置在所述模头顶部，且两件所述微调元件的另一端与所述连接板连接。

采用上述技术方案的有益效果是：微调组件的设置，方便精确调整模头两侧的高度，从而可以防止因模头两侧高度不同而造成的涂布厚度不均的情况。

作为本实用新型实施方式的更进一步改进，所述预涂装置还包括伺服控制器，所述伺服控制器为所述预涂辊提供旋转动力。

采用上述技术方案的有益效果是：伺服控制器的设置，有助于实现预涂辊的转速可调，以适于不同浓度溶液的预涂需求，也可满足不同供液参数的设定需求，显著扩大了预涂装置的适用范围。

作为本实用新型实施方式的更进一步改进，所述预涂装置还包括预涂辊支架，所述预涂辊支架上对称设有两件支撑臂，两件所述支撑臂包含相同的伸缩柱，且两件所述支撑臂分别支撑所述预涂辊的两端。

采用上述技术方案的有益效果是：伸缩柱的引入，可实现仅通过支撑臂的伸缩即可满足预涂辊升降调整的需求，使得预涂辊的调整更为灵活方便。

作为本实用新型实施方式的更进一步改进，所述供液装置包括储液槽、供液泵及供液管路，所述供液泵的进口和出口通过所述供液管路分别与所述储液槽及所述模头上的溶液通道入液口连接。

采用上述技术方案的有益效果是：储液槽及供液泵的设置，可以为模头提供稳定的源源不断的溶液，有助于提高涂布厚度的稳定性，尤其适用于大面积涂布的需求。

作为本实用新型实施方式的又进一步改进，所述预涂装置还包括回液泵及回液管路，所述回液泵的进口和出口通过所述回液管路分别与所述接液槽及储液槽连接。

采用上述技术方案的有益效果是：回液泵的设置，可以及时将接液槽中的溶液返回输送至储液槽，无需定期倾倒，有助于实现回液的自动化，省却人工操作。

作为本实用新型实施方式的又进一步改进，所述涂布装置还包括传动装置，所述传动装置包括安放机械手及领取机械手，所述安放机械手用于将未涂布的基底放置在所述涂布平台上，所述领取机械手用于将已涂布完成的基底从所述涂布平台上转移至下一工序。

采用上述技术方案的有益效果是：传动装置引入安放机械手和领取机械手，可以有效提高基底放置位置的精准性及基底转移的及时性，比人工操作效率更高，质量稳定性更好。

附图说明

为了更为清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，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它附图。

图1为本实用新型的涂布装置预涂状态示意图。

图2为本实用新型的涂布装置正式涂布示意图。

图3为本实用新型的涂布装置A-A方向剖视示意图。

图中数字所表示的相应的部件名称如下：

基底01；机座1；涂布平台2；水平板21；上平板211；下撑板212；高度调节元件213；水平测量仪214；加热元件22；模头装置3；模头架31；模头32；伸缩元件33；导轨34；微调组件35；连接板351；微调元件352；预涂装置4；预涂辊41；刮刀42；接液槽43；伺服控制器44；预涂辊支架45；回液泵46；回液管路47；供液装置5；储液槽51；供液泵52；供液管路53；传动装置6；安放机械手61；领取机械手62。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本实用新型作更全面、细致地描述，但本实用新型的保护范围并不限于以下具体的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型提供的技术方案为：

在本实用新型的一些实施方式中，如图1所示，一种钙钛矿薄膜的涂布装置，用以在基底01上进行大面积涂布，其包括：机座1、涂布平台2、模头装置3、预涂装置4及供液装置5，其中涂布平台2，固定安装于机座1，并为涂布工序提供操作平面的平台，包括水平板21及为水平板21提供热量的加热元件22；模头装置3，设在机座1上，包括模头架31、模头32及伸缩元件33，模头架31底部与机座1连接，模头32位于涂布平台2上方且其内部设有溶液通道，模头32的顶部通过伸缩元件33与模头架31连接，模头32底部的溶液通道出液口处设有模唇；预涂装置4，包括预涂辊41、刮刀42及接液槽43，预涂辊41的最高点与放置在涂布平台2的基底01上表面齐平，刮刀42与预涂辊41对应设置，用以刮除预涂在预涂辊41上的溶液，接液槽43用以接收从预涂辊41上刮除下来的溶液；供液装置5，与溶液通道的入液口连接，为模头提供溶液。

采用上述技术方案的有益效果是：充分考虑了现有技术中涂布开始阶段模头和基底之间尚未建立稳定的液桥，从而造成开始阶段涂布厚度与稳定阶段涂布厚度不同，基底全面积内厚度均匀性较差的问题，在基底涂布前增加了预涂装置，模拟正式涂布的工况参数，在预涂位置形成液桥。当模头从预涂位置快速移动至涂布位置时，由于模唇处已经形成了均匀的涂珠，液桥会在基底和模唇之间快速修复并进入稳定状态，从而大大提高涂布开始阶段的厚度稳定性和基底全面积的涂布厚度均匀性；另外，在预涂装置中设有接液槽，最大限度减少预涂造成的溶液的消耗，经济实用，因此，该技术方案的涂布装置既能提高涂布厚度均匀性，也具有良好的经济意义，尤其在钙钛矿薄膜制备的高新领域具有很强的竞争力。

在本实用新型的另一些实施方式中，如图2所示，水平板21包括上平板211、下撑板212及高度调节元件213，上平板211通过高度调节元件213与下撑板212连接，高度调节元件213沿周向均匀分布在下撑板212的四个角处，下撑板212与机座1固定连接。

采用上述技术方案的有益效果是：高度调节元件的引入，可以从不同角度调整水平板的高度，有助于提高水平板的水平精度。

在本实用新型的另一些实施方式中，如图2所示，高度调节元件213为螺纹连接件，上平板211上设有水平测量仪214。

采用上述技术方案的有益效果是：螺纹连接件方便进行连续调节，优选的情况，螺纹连接件采用细牙螺纹，再配以水平测量仪，可以实现在水平测量仪的实时校准过程中对水平板进行更为精准的水平调整。

在本实用新型的另一些实施方式中，如图3所示，模头装置3还包括导轨34，模头架31为横跨涂布平台2的龙门式结构，模头架31底部通过导轨34与机座1之间可移动连接。

采用上述技术方案的有益效果是：模头架底部设有导轨，尤其是当导轨为精密直线导轨时，模头架可以通过导轨进行更为精准的移动，一方面可以满足大面积涂布的实际需求，另一方面，移动的精准性和稳定性的提高，有利于进一步提升涂布厚度的均匀性。此外，也便于预涂装置的调整。

在本实用新型的另一些实施方式中，如图3所示，模头装置3还包括微调组件35，模头32通过微调组件35与伸缩元件33连接，微调组件35包括一件连接板351及两件微调元件352，连接板351与伸缩元件33的伸缩端连接，两件微调元件352的一端沿模头架31的移动方向左右对称设置在模头32顶部，且两件微调元件352的另一端与连接板351连接。

采用上述技术方案的有益效果是：微调组件的设置，方便精确调整模头两侧的高度，从而可以防止因模头两侧高度不同而造成的涂布厚度不均的情况。

在本实用新型的另一些实施方式中，如图2所示，预涂装置4还包括伺服控制器44，伺服控制器44为预涂辊41提供旋转动力。

采用上述技术方案的有益效果是：伺服控制器的设置，有助于实现预涂辊的转速可调，以适于不同浓度溶液的预涂需求，也可满足不同供液参数的设定需求，显著扩大了预涂装置的适用范围。

在本实用新型的另一些实施方式中，如图2所示，预涂装置4还包括预涂辊支架45，预涂辊支架45上对称设有两件支撑臂，两件支撑臂包含相同的伸缩柱，且两件支撑臂分别支撑预涂辊41的两端。

采用上述技术方案的有益效果是：伸缩柱的引入，可实现仅通过支撑臂的伸缩即可满足预涂辊升降调整的需求，使得预涂辊的调整更为灵活方便。

在本实用新型的另一些实施方式中，如图1所示，供液装置5包括储液槽51、供液泵52及供液管路53，供液泵52的进口和出口通过供液管路53分别与储液槽51及模头32上的溶液通道入液口连接。

采用上述技术方案的有益效果是：储液槽及供液泵的设置，可以为模头提供稳定的源源不断的溶液，有助于提高涂布厚度的稳定性，尤其适用于大面积涂布的需求。

在本实用新型的另一些实施方式中，如图2所示，预涂装置4还包括回液泵46及回液管路47，回液泵46的进口和出口通过回液管路47分别与接液槽43及储液槽51连接。

采用上述技术方案的有益效果是：回液泵的设置，可以及时将接液槽中的溶液返回输送至储液槽，无需定期倾倒，有助于实现回液的自动化，省却人工操作。

在本实用新型的另一些实施方式中，如图2所示，涂布装置还包括传动装置6，传动装置6包括安放机械手61及领取机械手62，安放机械手61用于将未涂布的基底01放置在涂布平台2上，领取机械手62用于将已涂布完成的基底01从涂布平台2上转移至下一工序。

采用上述技术方案的有益效果是：传动装置引入安放机械手和领取机械手，可以有效提高基底放置位置的精准性及基底转移的及时性，比人工操作效率更高，质量稳定性更好。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让本领域普通技术人员能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种钙钛矿薄膜的涂布装置，其特征在于，用以在基底上进行大面积涂布，包括：机座、涂布平台、模头装置、预涂装置及供液装置，其中

所述涂布平台，固定安装于所述机座，并为涂布工序提供操作平面的平台，包括水平板及为所述水平板提供热量的加热元件；

所述模头装置，设在所述机座上，包括模头架、模头及伸缩元件，所述模头架底部与所述机座连接，所述模头位于所述涂布平台上方且其内部设有溶液通道，所述模头的顶部通过所述伸缩元件与所述模头架连接，所述模头底部的溶液通道出液口处设有模唇；

所述预涂装置，包括预涂辊、刮刀及接液槽，所述预涂辊的最高点与放置在所述涂布平台的基底上表面齐平，所述刮刀与所述预涂辊对应设置，用以刮除预涂在所述预涂辊上的溶液，所述接液槽用以接收从所述预涂辊上刮除下来的溶液；

所述供液装置，与所述溶液通道的入液口连接，为所述模头提供溶液。

2.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜的涂布装置，其特征在于，所述水平板包括上平板、下撑板及高度调节元件，所述上平板通过所述高度调节元件与所述下撑板连接，所述高度调节元件沿周向均匀分布在所述下撑板的四个角处，所述下撑板与所述机座固定连接。

3.根据权利要求2所述的钙钛矿薄膜的涂布装置，其特征在于，所述高度调节元件为螺纹连接件，所述上平板上设有水平测量仪。

4.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜的涂布装置，其特征在于，所述模头装置还包括导轨，所述模头架为横跨所述涂布平台的龙门式结构，所述模头架底部通过所述导轨与所述机座之间可移动连接。

5.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜的涂布装置，其特征在于，所述模头装置还包括微调组件，所述模头通过微调组件与所述伸缩元件连接，所述微调组件包括一件连接板及两件微调元件，所述连接板与所述伸缩元件的伸缩端连接，两件所述微调元件的一端沿所述模头架的移动方向左右对称设置在所述模头顶部，且两件所述微调元件的另一端与所述连接板连接。

6.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜的涂布装置，其特征在于，所述预涂装置还包括伺服控制器，所述伺服控制器为所述预涂辊提供旋转动力。

7.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜的涂布装置，其特征在于，所述预涂装置还包括预涂辊支架，所述预涂辊支架上对称设有两件支撑臂，两件所述支撑臂包含相同的伸缩柱，且两件所述支撑臂分别支撑所述预涂辊的两端。

8.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜的涂布装置，其特征在于，所述供液装置包括储液槽、供液泵及供液管路，所述供液泵的进口和出口通过所述供液管路分别与所述储液槽及所述模头上的溶液通道入液口连接。

9.根据权利要求8所述的钙钛矿薄膜的涂布装置，其特征在于，所述预涂装置还包括回液泵及回液管路，所述回液泵的进口和出口通过所述回液管路分别与所述接液槽及储液槽连接。

10.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜的涂布装置，其特征在于，所述涂布装置还包括传动装置，所述传动装置包括安放机械手及领取机械手，所述安放机械手用于将未涂布的基底放置在所述涂布平台上，所述领取机械手用于将已涂布完成的基底从所述涂布平台上转移至下一工序。

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