CN217963068U - 一种制备钙钛矿薄膜的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种制备钙钛矿薄膜的装置，涉及太阳能电池技术领域，以解决钙钛矿薄膜质量差、可重复性低的问题。所述制备钙钛矿薄膜的装置包括密闭反应腔、湿度监测系统、第一喷涂系统以及第二喷涂系统，密闭反应腔用于放置基体；湿度监测系统设置于反应腔内，用于监测反应腔内的湿度；第一喷涂系统与反应腔连通；第二喷涂系统与反应腔连通；第一喷涂系统和第二喷涂系统中至少一个用于向反应腔内喷入液体，以进行工艺反应和调节反应腔内的湿度。本实用新型提供的制备钙钛矿薄膜的装置用于制备钙钛矿薄膜。

Description

一种制备钙钛矿薄膜的装置

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种制备钙钛矿薄膜的装置。

背景技术

近年来，钙钛矿太阳能电池受到广泛关注，现有制备钙钛矿薄膜的方法和设备多种多样。目前，制备钙钛矿薄膜的常用方法包括溶液法、气相法和气相辅助液相法等，采用上述方法制备钙钛矿薄膜时，通常需要在基体周围提供适宜的制备氛围，例如提供适宜的的环境温度、湿度以及反应物的浓度等。

但是，目前常用的制备钙钛矿薄膜的设备通常只能采用一种方法制备钙钛矿薄膜，且无法调节或无法精确调节钙钛矿薄膜的制备氛围，导致制备形成的钙钛矿薄膜质量较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种制备钙钛矿薄膜的装置，用于多种工艺制备钙钛矿薄膜，且调节反应的氛围，以提高钙钛矿薄膜的质量。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种制备钙钛矿薄膜的装置，包括：

密闭反应腔，用于放置基体；

湿度监测系统，设置于反应腔内，用于监测反应腔内的湿度；

第一喷涂系统，与反应腔连通；

第二喷涂系统，与反应腔连通；

其中，第一喷涂系统和第二喷涂系统中至少一个用于向反应腔内喷入液体，以进行工艺反应和调节反应腔内的湿度。

与现有技术相比，本实用新型提供的制备钙钛矿薄膜的装置中，反应腔内放置有基体，湿度监测系统位于反应腔内且能够监测反应腔内的湿度，第一喷涂系统和第二喷涂系统均与反应腔连通；工作人员或控制系统可以选择第一喷涂系统和第二喷涂系统中的至少一个向反应腔内喷入液体以进行工艺反应，从而可以通过调节制备钙钛矿薄膜时基体周围的反应氛围，进一步调控钙钛矿薄膜的生长环境，提高钙钛矿薄膜的制备效率以及提高制备形成的钙钛矿薄膜的质量；基于湿度监测系统所监测的湿度数据，工作人员或控制系统可以选择第一喷涂系统和第二喷涂系统中的至少一个向反应腔内喷入液体以调节反应腔内的湿度，从而可以通过精确调节反应腔内的湿度氛围，提高制备形成的钙钛矿薄膜的质量。

可选的，在上述制备钙钛矿薄膜的装置中，第一喷涂系统和第二喷涂系统中的一个用于向反应腔内喷入液体，第一喷涂系统或第二喷涂系统向反应腔内喷涂反溶剂。如此设置，通过第一喷涂系统或第二喷涂系统向反应腔内喷涂反溶剂，可以控制反应腔内的反溶剂的浓度氛围，便于制备形成高质量的钙钛矿薄膜。

可选的，在上述制备钙钛矿薄膜的装置中，第一喷涂系统和第二喷涂系统用于向反应腔内喷入不同的液体。如此设置，第一喷涂系统和第二喷涂系统能够同时向反应腔内喷入不同的液体，使得可以同时调节基体周围两种不同的氛围，进一步调控钙钛矿薄膜的生长环境，保证钙钛矿薄膜的制备效率和生长质量；第一喷涂系统和第二喷涂系统可以依次向反应腔内喷入不同的液体，以在不同时机提供不同的反应液体，保证钙钛矿薄膜的正常生长，同时使液体能够及时补充供应至反应腔内，保证钙钛矿薄膜生长环境的稳定性。

可选的，在上述制备钙钛矿薄膜的装置中，第一喷涂系统用于向反应腔内喷涂钙钛矿溶液，第二喷涂系统用于向反应腔内喷涂反溶剂。如此设置，通过第一喷涂系统可以控制反应腔内的钙钛矿溶液浓度，通过第二喷涂系统可以控制反应腔内的反溶剂浓度，便于在基体上制备形成高质量的钙钛矿薄膜。

可选的，在上述制备钙钛矿薄膜的装置中，第一喷涂系统用于向反应腔内喷涂水雾，第二喷涂系统用于向反应腔内喷涂反溶剂。如此设置，通过第一喷涂系统可以控制反应腔内的水雾量，通过第二喷涂系统可以控制反应腔内的反溶剂浓度，便于在基体上制备形成高质量的钙钛矿薄膜。

可选的，在上述制备钙钛矿薄膜的装置中，第一喷涂系统用于向反应腔内喷涂有机溶液，第二喷涂系统用于向反应腔内喷涂水雾。如此设置，通过第一喷涂系统可以控制反应腔内的有机溶液浓度，通过第二喷涂系统可以控制反应腔内的水雾量，便于在基体上制备形成高质量的钙钛矿薄膜。

可选的，在上述制备钙钛矿薄膜的装置中，还包括第一加热控制系统，第一加热控制系统包括第一加热组件和第一控制系统，第一加热组件用于对反应腔内进行加热，第一控制系统用于根据湿度控制第一加热组件的加热温度。如此设置，通过第一加热组件加热反应腔，如果反应腔内的湿度低于湿度需求，第一控制系统控制第一加热组件提高加热温度，相反，则控制第一加热组件降低加热温度，通过第一加热控制系统可以调控反应腔内的温度氛围，进一步提高制备形成的钙钛矿薄膜的质量。

可选的，在上述制备钙钛矿薄膜的装置中，还包括温度监测系统，温度监测系统设置于反应腔内，用于监测反应腔内的温度，第一控制系统与温度监测系统连接，第一控制系统还用于根据温度监测系统的监测温度控制第一加热组件的加热温度。如此设置，第一加热控制系统可以根据温度监测系统的监测温度精确调控反应腔内的温度氛围，进一步提高制备形成的钙钛矿薄膜的质量。

可选的，在上述制备钙钛矿薄膜的装置中，温度监测系统和湿度监测系统集成为同一监测系统。如此设置，通过一个监测系统可以同时监测反应腔内的温度和湿度，提高温度监测系统和湿度监测系统加工和安装的便捷性。

可选的，在上述制备钙钛矿薄膜的装置中，第一喷涂系统和/或第二喷涂系统包括：

容器，容器内容纳有溶液；

进气管，进气管的第一端通入驱动气体，进气管的第二端伸入容器的溶液内；

出气管，出气管的第一端伸入容器内，且出气管的第一端端口高于容器内的溶液液面，出气管的第二端伸入至反应腔内；

进气管和/或出气管上设置有压力表和气压调节阀。如此设置，优化第一喷涂系统和第二喷涂系统的结构，使得第一喷涂系统和第二喷涂系统可以通过驱动气体带动液体以气雾状喷涂至反应腔内，使得液体能够以气雾形式调节反应腔内的环境氛围，保证能够正常生长出钙钛矿薄膜；通过压力表和气压调节阀可以精确调节驱动气体的流量和液体的输出气雾量，进而可以精确调控反应腔内的环境氛围，进一步提高制备形成的钙钛矿薄膜的质量。

可选的，在上述制备钙钛矿薄膜的装置中，反应腔内设置有超声喷涂盘，超声喷涂盘与第一喷涂系统的出气管的第二端连通，且超声喷涂盘上设置有多个超声喷雾气孔。如此设置，通过超声喷涂盘和多个超声喷雾气孔能够使第一喷涂系统均匀的向反应腔内进行喷涂，提高反应腔内气雾分布的均匀性，进一步提高钙钛矿薄膜的制备效率和生长质量。

可选的，在上述制备钙钛矿薄膜的装置中，第二喷涂系统还包括超声喷头，超声喷头位于反应腔内且与第二喷涂系统的出气管的第二端连通。如此设置，通过超声喷头能够使液体雾化更加彻底，保证液体能够以气雾状喷涂至反应腔内，形成的气雾氛围更均匀，进一步提高钙钛矿薄膜的制备效率和生长质量。

可选的，在上述制备钙钛矿薄膜的装置中，还包括用于排出反应腔内气体的排气系统，排气系统包括排气管以及设置在排气管上的压力表和气压调节阀。如此设置，通过排气系统能够进一步调控反应腔内的气雾量，进而进一步调控反应腔内氛围环境，保证钙钛矿薄膜的生长质量，同时能够平衡反应腔内外的气压；通过排气管排出气体，同时压力表和气压调节阀能够精确控制气体的排出量及排出速率，进一步提高制备形成的钙钛矿薄膜的质量。

可选的，在上述制备钙钛矿薄膜的装置中，还包括第二加热控制系统，第二加热控制系统包括第二加热组件和第二控制系统，反应腔内设置有样品台，第二加热控制系统设置在所述样品台的下方，基体放置于样品台上，第二加热组件用于对基体进行加热以实现退火，第二控制系统用于控制第二加热组件的加热温度。如此设置，通过第二控制系统控制第二加热组件对基体进行加热退火，使得基体上能够形成高质量的钙钛矿薄膜。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型中制备钙钛矿薄膜的装置的示意图；

图2为本实用新型中制备太阳能电池的步骤示意图。

附图标记：

1-反应腔，2-温湿度监测系统，3-第一喷涂系统，31-第一进气管，32-第一容器，33-第一出气管，34-超声喷涂盘，4-第二喷涂系统，41-第二进气管，42-第二容器，43-第二出气管，44-超声喷头，5-第一加热控制系统，6-样品台，7-排气系统。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

目前，涉及钙钛矿材料的太阳能电池制备方式多种多样，其中使用旋涂法、狭缝涂布、喷墨打印等方法均可在单结钙钛矿电池中获得较高的光电转化效率；而蒸镀法、电子束、热蒸发等镀膜方式更多的被用来制备钙钛矿及空穴传输层薄膜实现高效的钙钛矿/硅叠层电池制备。钙钛矿/硅叠层电池相较钙钛矿单结太阳能电池而言可以提高对太阳能的利用，实现光谱的分配吸收，降低载流子弛豫引起的能量损失，提升太阳电池光能到电能的转换效率。制备钙钛矿/硅叠层电池更常用的是蒸镀法、电子束、热蒸发等，但在绒面硅片上使用蒸镀所制备的叠层电池的组分调控受到局限，叠层电池的光电转化效率提升微弱，故而需要采用在单结钙钛矿太阳能电池中可获得较高转换效率的溶液法制备钙钛矿层，但采用溶液法制备时，容易因为反溶剂氛围不稳定、溶剂挥发性影响、反应腔温度、湿度不稳定等问题导致形成的钙钛矿薄膜的质量较差。

请参阅图1和图2，本实用新型实施例提供的制备钙钛矿薄膜的装置，包括密闭反应腔1、湿度监测系统、第一喷涂系统3以及第二喷涂系统4，反应腔1用于放置基体；湿度监测系统设置于反应腔1内，用于监测反应腔1内的湿度；第一喷涂系统3与反应腔1连通；第二喷涂系统4与反应腔1连通；其中，第一喷涂系统3和第二喷涂系统4中至少一个用于向反应腔1内喷入液体，液体根据不同的反应工艺和所需的工况而定，以进行工艺反应和调节反应腔1内的湿度；湿度监测系统为一种能够检测反应腔1内湿度并显示湿度数值的装置，可以包括湿度传感器和显示面板。

具体实施时：将基体放置于反应腔1内，根据基体制备钙钛矿薄膜所采用的不同工艺，通过第一喷涂系统3和第二喷涂系统4中的至少一个向反应腔1内喷入液体，在反应腔1内提供一个制备钙钛矿薄膜的反应氛围，使得基体上能够生长出高质量的钙钛矿薄膜。

通过上述制备钙钛矿薄膜的装置的结构和具体实施过程可知，反应腔1内放置有基体，湿度监测系统位于反应腔1内且能够监测反应腔1内的湿度，第一喷涂系统3和第二喷涂系统4均与反应腔1连通；工作人员或控制系统可以选择第一喷涂系统3和第二喷涂系统4中的至少一个向反应腔1内喷入液体以进行相应的工艺反应，从而可以通过调节制备钙钛矿薄膜时基体周围的反应氛围，进一步调控钙钛矿薄膜的生长环境，提高钙钛矿薄膜的制备效率以及提高制备形成的钙钛矿薄膜的质量；基于湿度监测系统所监测的湿度数据，工作人员或控制系统可以选择第一喷涂系统3和第二喷涂系统4中的至少一个向反应腔1内喷入液体以调节反应腔1内的湿度，从而可以通过精确调节反应腔1内的湿度氛围，提高制备形成的钙钛矿薄膜的质量。

基于上述结构，通过控制第一喷涂系统3和第二喷涂系统4喷涂的液体类型以及液体的喷涂量，可以调控反应腔1内的反应环境以进行不同的制备反应，使得上述装置可以应用于多种钙钛矿薄膜的制备，提高该装置的适用范围，同时通过该装置可以实现了多功能试验，通过采用不同的工艺制备钙钛矿薄膜，找出制备钙钛矿薄膜最佳工艺；同时可以利用该装置进行多次实验以验证获取最佳的反应氛围。

基于上述结构，当反应腔1为密闭腔体时，反应腔1与外部环境隔绝，反应腔1内环境稳定，不会收到外界的干扰，反应腔1内的湿度、气雾浓度以及温度等均能够实现精确调控，使得反应腔1内的氛围更加稳定，进而进一步提高钙钛矿薄膜的生长质量。

作为一种可能的实现方式，本实施例第一喷涂系统3和第二喷涂系统4中的一个用于向反应腔1内喷入液体，第一喷涂系统3或第二喷涂系统4向反应腔内喷涂反溶剂。采用这种结构，通过第一喷涂系统3或第二喷涂系统4向反应腔1内喷涂反溶剂，可以控制反应腔1内的反溶剂的浓度氛围，便于制备形成高质量的钙钛矿薄膜。本实施例反溶剂可以为氯苯、乙酸乙酯等。

作为一种可能的实现方式，本实施例第一喷涂系统3和第二喷涂系统4用于向反应腔1内喷入不同的液体。采用这种结构，第一喷涂系统3和第二喷涂系统4能够同时向反应腔1内喷入不同的液体，使得可以同时调节基体周围两种不同的氛围，进一步调控钙钛矿薄膜的生长环境，保证钙钛矿薄膜的制备效率和生长质量；第一喷涂系统3和第二喷涂系统4可以依次向反应腔1内喷入不同的液体，以在不同时机提供不同的反应液体，保证钙钛矿薄膜的正常生长，同时使液体能够及时补充供应至反应腔1内，保证钙钛矿薄膜生长环境的稳定性。

其中，需要说明的是，本实施例钙钛矿薄膜可以采用一步溶液法、两步溶液法等方法制备钙钛矿薄膜。一步溶液法是指在钙钛矿薄膜制备过程中，将钙钛矿溶液滴到基体上，开始旋涂，在旋涂过程中滴加液体反溶剂，使反溶剂将钙钛矿湿膜中的溶剂萃取出来形成钙钛矿薄膜。一步溶液法包括一步溶液法一步制备和一步溶液法两步制备。两步溶液法是指先在反应腔1外在基体上制备形成碘化铅薄膜，再将基体放置于反应腔1内，通过有机溶液与基体上预先制备形成的碘化铅薄膜进一步反应形成钙钛矿薄膜。钙钛矿薄膜的制备工艺具体如以下实施例所述。

实施例一：

本实施例采用一步溶液法一步制备的方法生长钙钛矿薄膜，具体的，本实施例第一喷涂系统3用于向反应腔内喷涂钙钛矿溶液，第二喷涂系统4用于向反应腔内喷涂反溶剂。通过调控反应腔1内反溶剂的浓度，使得反应腔1内反溶剂的浓度处于稳定状态，通过保证基体周围反溶剂的氛围稳定，提高制备形成的钙钛矿薄膜的质量。本实施例反溶剂可以为氯苯、乙酸乙酯等。一步溶液法一步制备是指钙钛矿溶液在反应腔1内进行旋涂，并且在反应腔1内反溶剂氛围下生成钙钛矿薄膜。

具体实施时，先将基体放置于反应腔1内，先通过第一喷涂系统3向反应腔1内喷涂钙钛矿溶液，再通过第二喷涂系统4向反应腔1内喷涂反溶剂，通过控制钙钛矿溶液以及反溶剂的喷涂量，可以调节反应腔1内氛围环境，以在反应腔1内形成适宜钙钛矿薄膜生长的氛围环境，使得基体上生长出高质量的钙钛矿薄膜。

实施例二：

本实施例采用一步溶液法两步制备的方法生长钙钛矿薄膜，具体的，第一喷涂系统3用于向反应腔内喷涂水雾，第二喷涂系统4用于向反应腔内喷涂反溶剂。通过调控反应腔1内反溶剂的浓度，使得反应腔1内反溶剂的浓度处于稳定状态，通过保证基体周围反溶剂的氛围稳定，提高制备形成的钙钛矿薄膜的质量。一步溶液法两步制备是指钙钛矿溶液先在反应腔1外旋涂形成钙钛矿湿膜，再放置于反应腔1内的反溶剂氛围下生成钙钛矿薄膜。

具体实施时，先通过第二喷涂系统4向反应腔1内喷涂反溶剂，在反应腔1内形成适宜钙钛矿薄膜生长的氛围环境，此时，可以通过第一喷涂系统3向反应腔1内喷涂水雾以增加湿度，亦可以不采用第一喷涂系统3进行喷涂，然后将旋涂有钙钛矿湿膜的基体放置于反应腔1内，以生长出高质量的钙钛矿薄膜。

实施例三：

本实施例采用两步溶液法两步制备的方法生长钙钛矿薄膜，具体的，第一喷涂系统3用于向反应腔内喷涂有机溶液，第二喷涂系统4用于向反应腔内喷涂水雾。通过调控反应腔1内有机溶液的浓度，使得反应腔1内有机溶液的浓度处于稳定状态，通过保证基体周围反溶剂的氛围稳定，提高制备形成的钙钛矿薄膜的质量。其中，有机溶液具体成分根据钙钛矿组分决定，例如对于MAFAPbI₃钙钛矿(甲胺甲脒碘化铅钙钛矿)，它的有机溶液包含MAI(Methylamine Hydroiodide，甲胺氢碘酸盐)和FAI(Formamidinium Iodide，甲脒氢碘酸盐)两种药品，具体溶剂根据组分而定，可以是乙醇，DMF(二甲基甲酰胺)等。

具体实施时，先在基体上制备形成碘化铅薄膜，再将基体放置在反应腔1内，通过第一喷涂系统3向反应腔1内喷涂有机溶液，通过第二喷涂系统4向反应腔1内喷涂水雾以增加湿度，在反应腔1内形成适宜钙钛矿薄膜生长的氛围环境，使得有机溶液与基体上预先制备形成的碘化铅薄膜进一步反应形成钙钛矿薄膜。

另外，由于溶解配制钙钛矿溶液所需的溶剂挥发性较强，在反应腔1内制备钙钛矿薄膜时，由于环境氛围内挥发的溶剂量不确定，本实施例可以利用第一喷涂系统3或第二喷涂系统4向反应腔1内补充溶解配制钙钛矿溶液所需的溶剂，保证反应腔1内的溶剂氛围稳定，本实施例中溶解配制钙钛矿溶液所需的溶剂可以为DMSO(二甲基亚砜)、DMF(二甲基甲酰胺)、NMP(N-甲基吡咯烷酮)等。

如图2所示，本实施例中太阳能电池制备时，本实施例基体的衬底可以为硅电池、TCO导电玻璃(透明导电氧化物镀膜玻璃)、ITO导电玻璃(纳米铟锡金属氧化物镀膜玻璃)、FTO导电玻璃(掺杂氟的氧化锡镀膜玻璃)、铜铟镓硒电池等。

具体制备时，先在衬底上使用溶液旋涂法或蒸镀法制备空穴传输层，然后在空穴传输层上旋涂钙钛矿前驱体溶液并提供适宜的钙钛矿生长氛围，钙钛矿前驱体溶液包括采用一步溶液法时的钙钛矿溶液及采用两步溶液法时的有机溶液，一定时间后将其置于第一加热系统上进行退火处理得到致密、均匀的钙钛矿薄膜，紧接着在钙钛矿薄膜上制备电子传输层，最后通过电极制备工艺制备电极，从而获得钙钛矿单结太阳电池。其中，在空穴传输层上旋涂钙钛矿前驱体溶液并提供适宜的钙钛矿生长氛围的步骤可以为上述的一步溶液法一步制备、一步溶液法两步制备以及两步溶液法其中一种。当衬底为硅电池时，可以通过图2所示的太阳能电池制备方法可以得到钙钛矿/硅叠层电池，采用该方法制备形成的钙钛矿/硅叠层电池，可以克服溶液法制备钙钛矿薄膜时由于溶剂氛围导致的薄膜质量差、重现性低的问题，该方法制备形成致密、均匀的钙钛矿层可保型覆盖于晶硅的金字塔绒面上，可以更好地提取和传输载流子。

如图1所示，作为一种可能的实现方式，本实施例制备钙钛矿薄膜的装置还包括第一加热控制系统5，第一加热控制系统5包括第一加热组件和第一控制系统，第一加热组件用于对反应腔1内进行加热，第一控制系统用于根据湿度控制第一加热组件的加热温度，通过第一加热组件加热反应腔1，如果反应腔1内的湿度低于湿度需求，第一控制系统控制第一加热组件提高加热温度，相反，则控制第一加热组件降低加热温度。采用这种结构，第一、通过第一加热控制系统5可以调控反应腔1内的温度氛围，进一步提高制备形成的钙钛矿薄膜的质量；第二、通过第一加热控制系统5控制反应腔1内的温度，可以进一步控制反应腔1内的钙钛矿前驱液体、反溶剂及溶解配制钙钛矿溶液所需的溶剂的雾化量，进而提高制备形成的钙钛矿薄膜的质量；通过第一加热控制系统5控制反应腔1内的温度，可以进一步控制反应腔1内的湿度，通过与湿度检测系统的配合使用，可以精确控制反应腔1内的湿度氛围，进而提高制备形成的钙钛矿薄膜的质量。

在一些实施例中，制备钙钛矿薄膜的装置还包括温度监测系统，温度监测系统设置于反应腔1内，用于监测反应腔1内的温度，第一控制系统与温度监测系统连接，第一控制系统还用于根据温度监测系统的监测温度控制第一加热组件的加热温度。采用这种结构，通过温度监测系统监测反应腔1内的温度，通过第一控制系统根据温度监测系统的监测温度控制第一加热组件的加热温度，使得第一加热控制系统5可以根据温度监测系统的监测温度精确调控反应腔1内的温度氛围，进一步提高制备形成的钙钛矿薄膜的质量。温度监测系统可以包括温度传感器和显示面板。

在一种可选方式中，温度监测系统和湿度监测系统集成为同一监测系统，即为本实施例中的温湿度监测系统2，采用这种结构，通过一个温湿度监测系统2可以同时监测反应腔1内温度和湿度，温湿度监测系统2可以包括温度传感器、湿度传感器以及显示面板，温度传感器用于检测反应腔内的温度，湿度传感器用于检测反应腔内的湿度，显示面板用于显示温度传感器和湿度传感器的检测数据，通过一个监测系统同时监测反应腔内的温度和湿度，可以提高温度监测系统和湿度监测系统加工和安装的便捷性。

如图1所示，作为一种可能的实现方式，第一喷涂系统3和/或第二喷涂系统4包括容器、进气管和出气管，容器内容纳有溶液；进气管的第一端通入驱动气体，进气管的第二端伸入容器的溶液内；出气管的第一端伸入容器内，且出气管的第一端端口高于容器内的溶液液面，出气管的第二端伸入至反应腔1内，进气管和/或出气管上设置有压力表和气压调节阀。驱动气体可以为干燥压缩空气以及氮气等惰性气体；出气管一端伸入至容器内，且端口高于容器内的溶液液面，另一端伸入至反应腔1内。采用这种结构，驱动气体从进气管进入容器的溶液内，并穿过溶液从出气管进入反应腔1内，此期间，驱动气体可以带动容器中的溶液以气雾形式进入出气管，使得容器中的溶液可以以气雾状喷涂至反应腔1内，从而调节反应腔1内的环境氛围，保证反应腔1内能够正常生长出钙钛矿薄膜。压力表可以检测出管内的气压值，进而可以得到管内气体的流量，气压调节阀可以调节管内气体的流量，通过压力表和气压调节阀可以精确调节驱动气体的流量和液体的输出气雾量，进而可以精确调控反应腔1内的环境氛围，提高制备形成的钙钛矿薄膜的质量。本实施例第一进气管31、第一出气管33、第二进气管41和第二出气管43上均可以设置压力表和气压调节阀。

具体的，第一喷涂系统3包括第一容器32、第一进气管31和第一出气管33，第二喷涂系统4包括第二容器42、第二进气管41和第二出气管43，第一容器32中的溶液通过第一喷涂系统3喷涂至反应腔1内，第二容器42中的溶液通过第二喷涂系统4喷涂至反应腔1内。另外，除了采用驱动气体带动溶液进入反应腔1内的结构之外，还可以采用螺杆传动的方式带动溶液进入反应腔1内。

在一些实施例中，反应腔1内设置有超声喷涂盘34，超声喷涂盘34与第一喷涂系统3的出气管的第二端连通，且超声喷涂盘34上设置有多个超声喷雾气孔。采用这种结构，超声喷涂盘34与第一出气管33的第二端连通，驱动气体带动第一容器32内的溶液进入到第一出气管33内，并通过超声喷涂盘34上的气孔喷涂至反应腔1内，通过超声喷涂盘34和多个气孔可以分流含有气雾状液滴的驱动气体，使得驱动气体能够多个气孔分流至反应腔1中，从而可以通过超声喷涂盘34和多个气孔使第一喷涂系统3均匀的向反应腔1内进行喷涂，提高反应腔1内气雾分布的均匀性，进一步提高钙钛矿薄膜的制备效率和生长质量。

在一种可选方式中，第二喷涂系统4还包括雾化组件，雾化组件位于反应腔1内且与第二喷涂系统4的出气管的第二端连通。采用这种结构，雾化组件与第二出气管43的第二端连通，通过雾化组件进一步雾化第二出气管43中的气雾混合体，使第二容器42内的液体雾化更加彻底，保证第二容器42内的液体能够以气雾状喷涂至反应腔1内，同时能够使形成的气雾氛围更均匀，进一步提高钙钛矿薄膜的制备效率和生长质量。

具体的，雾化组件为超声喷头44，由于超声喷头44结构简单、安装方便且喷涂效果好，从而使第二喷涂系统4结构更加简单、安装更加方便且喷涂效果更好。超声喷头44是一种基于变幅杆换能器原理的超声波雾化装置，其通过增幅放大后的高频超声波振荡将液体雾化，并通过一定量的载气将液雾送至被喷涂物体或特定空间中。

如图1所示，作为一种可能的实现方式，制备钙钛矿薄膜的装置还包括用于排出反应腔1内气体的排气系统7，排气系统7包括排气管以及设置在排气管上的压力表和气压调节阀。采用这种结构，排气系统7可以排出反应腔1内的气体，气体能够带出气雾状的采用一步溶液法时的钙钛矿溶液、采用两步溶液法时的有机溶液、反溶剂、溶解配制钙钛矿溶液所需的溶剂以及水等，使得通过排气系统7能够进一步调控反应腔1内的气雾量，进而进一步调控反应腔1内氛围环境，保证钙钛矿薄膜的生长质量，同时能够平衡反应腔1内外的气压，使得反应腔1内气压稳定。具体的，反应腔1内的气体可以通过排气管排出气体，压力表可以检测排气管中气体的压力，进而得到排气管中气体的流量，气压调节阀能够控制排气管中气体的流量，通过压力表和气压调节阀可以精确控制气体的排出量及排出速率，从而能够控制反应腔1内的气雾浓度，提高制备形成的钙钛矿薄膜的质量。

作为一种可能的实现方式，本实施例制备钙钛矿薄膜的装置还包括第二加热控制系统，第二加热控制系统包括第二加热组件和第二控制系统，反应腔1内设置有样品台6，基体放置于样品台6上，第二加热控制系统设置在样品台6的下方，第二加热组件用于对基体进行加热以实现退火，第二控制系统用于控制第二加热组件的加热温度。采用这种结构，通过第二控制系统控制第二加热组件对基体进行加热退火，使得基体上能够形成高质量的钙钛矿薄膜。其中，第一加热控制系统5的第一控制系统可以与第二控制系统为同一控制系统。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种制备钙钛矿薄膜的装置，其特征在于，包括：

密闭反应腔，用于放置基体；

湿度监测系统，设置于所述反应腔内，用于监测所述反应腔内的湿度；

第一喷涂系统，与所述反应腔连通；

第二喷涂系统，与所述反应腔连通；

其中，所述第一喷涂系统和所述第二喷涂系统中至少一个用于向所述反应腔内喷入液体，以进行工艺反应和调节所述反应腔内的湿度。

2.根据权利要求1所述的制备钙钛矿薄膜的装置，其特征在于，所述第一喷涂系统和所述第二喷涂系统中的一个用于向所述反应腔内喷入液体，所述第一喷涂系统或第二喷涂系统向反应腔内喷涂反溶剂。

3.根据权利要求1所述的制备钙钛矿薄膜的装置，其特征在于，所述第一喷涂系统和所述第二喷涂系统用于向所述反应腔内喷入不同的液体。

4.根据权利要求3所述的制备钙钛矿薄膜的装置，其特征在于，所述第一喷涂系统用于向反应腔内喷涂钙钛矿溶液，所述第二喷涂系统用于向反应腔内喷涂反溶剂。

5.根据权利要求3所述的制备钙钛矿薄膜的装置，其特征在于，所述第一喷涂系统用于向反应腔内喷涂水雾，所述第二喷涂系统用于向反应腔内喷涂反溶剂。

6.根据权利要求3所述的制备钙钛矿薄膜的装置，其特征在于，所述第一喷涂系统用于向反应腔内喷涂有机溶液，所述第二喷涂系统用于向反应腔内喷涂水雾。

7.根据权利要求1所述的制备钙钛矿薄膜的装置，其特征在于，还包括第一加热控制系统，所述第一加热控制系统位于反应腔体的下方，包括第一加热组件和第一控制系统，所述第一加热组件用于对所述反应腔内进行加热，所述第一控制系统用于根据所述湿度控制所述第一加热组件的加热温度。

8.根据权利要求7所述的制备钙钛矿薄膜的装置，其特征在于，还包括温度监测系统，所述温度监测系统设置于所述反应腔内，用于监测所述反应腔内的温度，所述第一控制系统与所述温度监测系统连接，所述第一控制系统还用于根据所述温度监测系统的监测温度控制所述第一加热组件的加热温度。

9.根据权利要求8所述的制备钙钛矿薄膜的装置，其特征在于，所述温度监测系统和所述湿度监测系统集成为同一监测系统。

10.根据权利要求1所述的制备钙钛矿薄膜的装置，其特征在于，所述第一喷涂系统和/或所述第二喷涂系统包括：

容器，所述容器内容纳有溶液；

进气管，所述进气管的第一端通入驱动气体，所述进气管的第二端伸入所述容器的溶液内；

出气管，所述出气管的第一端伸入所述容器内，且所述出气管的第一端端口高于所述容器内的溶液液面，所述出气管的第二端伸入至所述反应腔内；

所述进气管和/或所述出气管上设置有压力表和气压调节阀。

11.根据权利要求10所述的制备钙钛矿薄膜的装置，其特征在于，所述反应腔内设置有超声喷涂盘，所述超声喷涂盘与所述第一喷涂系统的出气管的第二端连通，且所述超声喷涂盘上设置有多个超声喷雾气孔。

12.根据权利要求10所述的制备钙钛矿薄膜的装置，其特征在于，所述第二喷涂系统还包括超声喷头，所述超声喷头位于所述反应腔内且与所述第二喷涂系统的出气管的第二端连通。

13.根据权利要求1所述的制备钙钛矿薄膜的装置，其特征在于，还包括用于排出所述反应腔内气体的排气系统，所述排气系统包括排气管以及设置在所述排气管上的压力表和气压调节阀。

14.根据权利要求1-13任一项所述的制备钙钛矿薄膜的装置，其特征在于，还包括第二加热控制系统，所述第二加热控制系统包括第二加热组件和第二控制系统，所述反应腔内设置有样品台，所述的第二加热控制系统设置在所述样品台的下方，所述基体放置于所述样品台上，所述第二加热组件用于对所述基体进行加热以实现退火，所述第二控制系统用于控制所述第二加热组件的加热温度。

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