CN218710826U - 柔性钙钛矿太阳能电池真空镀膜设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种柔性钙钛矿太阳能电池真空镀膜设备，涉及钙钛矿太阳能电池技术领域。包括卷绕室和真空镀膜室；卷绕室和真空镀膜室内均设有用以放卷或收卷柔性基材的基材传送辊组和用以在卷绕室内和真空镀膜室内支撑并传送掩膜的掩膜传送辊组，使得掩膜能和柔性基材同步移动；真空镀膜室内设有主卷辊和用以对柔性基材镀膜的磁控靶；主卷辊用以卷绕掩膜与柔性基材，从而使得主卷辊上的掩膜与柔性基材相贴合，通过掩膜在柔性基材上预留电极图案，从而控制沉积的金属电极间隔排列。能够提高镀膜图案的精度和工艺稳定性，省去激光蚀刻工艺的步骤，而且无需抽真空即可更换掩膜，提高了生产效率并降低了生产成本。

Description

柔性钙钛矿太阳能电池真空镀膜设备

技术领域

本实用新型属于钙钛矿太阳能电池技术领域，特别涉及一种柔性钙钛矿太阳能电池真空镀膜设备。

背景技术

钙钛矿作为一种人工合成材料，在2009年首次被尝试应用于光伏发电领域后，因为性能优异、成本低廉、商业价值巨大，近年来，金属卤化物杂化钙钛矿太阳能电池研究风靡全球，钙钛矿型太阳能电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，属于第三代太阳能电池，也称作新概念太阳能电池。目前经权威机构认证的最高电池效率已经突破25%，该效率超过传统薄膜太阳能电池的效率，与商业化程度最高的晶硅太阳能电池效率相当。

随着钙钛矿太阳能市场化需求的不断增大，相应地其对于电池器件所需薄膜产品的需求也逐渐增大。在保证薄膜品质的基础上，通过改进真空卷绕镀膜工艺，实现无激光加工的，连续的、大规模的图案化金属电极薄膜生产是很重要的。

卷绕式真空镀膜机主要指一类需要在较高真空度下进行的镀膜，主要有蒸发和溅射两种，在进行真空镀膜的过程中常常需要在被镀产品上留置相应的非镀膜区域，获得图案化的镀膜效果，为此就需要用到相应的掩膜装置。

磁控溅射是物理气相沉积技术的一种。一般用于制备金属、半导体、绝缘体等薄膜材料，具有设备简单、易于控制、效率高，面积大等优点。通过在靶阴极表面引入磁场，利用磁场对带电粒子的约束来提高等离子体密度以增加溅射率。

目前的磁控溅射机用掩膜板包括掩膜片和外框,其制作方式是先使用掩膜板张网机使所述掩膜片拉紧展平再通过焊接的方式将掩膜片固定到外框上，制作成完整的掩膜板，然后将掩膜板安装到溅射镀膜设备的承载装置上，用螺丝固定。

然而，掩膜板使用过程中需定期对其进行清洗以保证产品质量，而溅射镀膜的镀层一般为金属氧化物，清洗难度大，多次清洗使用后的掩膜板需将掩膜片撕掉更换新的掩膜片，由于现行的掩膜板制作工艺通常采用焊接的方式将掩膜片固定在外框上，因此每次更换掩膜片时都需要对外框进行再加工，即对外框上的焊接位置进行打磨加工，以保证外框的平坦度及与掩膜片再次焊接的可靠性，而打磨会导致外框厚度减薄，因此再加工多次后外框必须报废，由于外框的再加工及报废换新的成本均较高，从而导致溅射镀膜的成本增加。

专利CN213570703 U通过在真空箱外壁设置电磁铁设备，控制箱内壁上相应位置的磁块带动滑动块运动，从而完成滑动块的位置调节工作使得滑动块可以完成不同大小非镀膜区域的掩膜工作。该专利中的电磁控制方法不仅需要对真空想进行外框改造，加工出滑块移动的滑动槽，且运动轨迹单一机械，无法实现更复杂的图案化镀膜，同时，更换掩膜组件依然需要重新加工设备，操作成本较高，不利于连续大面积成产。

再者，现有的掩膜设置方式还存在与基材相对位置不稳定，或掩膜的受力不均匀，再或者是掩膜板表面折皱，导致的镀膜图形不清晰或所制造出来的图形或者超出标准或者边缘模糊，引起不良，特别是尺寸越大，这种不良尤为明显。

另外，由于镀膜机在工作时需要保持真空箱内的较高真空度，所以用户无法方便的调节掩膜的状态，不便于使用。

综上所述，如何提供一种适用于柔性钙钛矿太阳能电池镀膜，能够提升掩膜效果稳定性的柔性钙钛矿太阳能电池真空镀膜设备是当前亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供了一种柔性钙钛矿太阳能电池真空镀膜设备，能够同步传送掩膜和基材至真空镀膜室内，通过卷绕贴合掩膜与柔性基材，以及在柔性基材上预留电极图案，从而控制沉积的金属电极间隔排列。

本实用新型提供了一种柔性钙钛矿太阳能电池真空镀膜设备，包括卷绕室和真空镀膜室；

所述卷绕室和真空镀膜室内均设有基材传送辊组和掩膜传送辊组，所述基材传送辊组包括收放卷辊，用以放卷或收卷柔性基材；

所述掩膜传送辊组用以在卷绕室内和真空镀膜室内支撑并传送掩膜，通过基材传送辊组和掩膜传送辊组，使得掩膜能和基材同步移动；

所述真空镀膜室内设有主卷辊和用以对柔性基材镀膜的磁控靶，其中，所述主卷辊用以卷绕掩膜与柔性基材，从而使得主卷辊上的掩膜与柔性基材相贴合，通过掩膜在柔性基材上预留电极图案，从而控制沉积的金属电极间隔排列。

进一步，所述掩膜和掩膜传送辊组可拆卸连接。

进一步，所述磁控靶环绕主卷辊设置。

进一步，所述卷绕室内设有换卷转换阀，通过换卷转换阀控制基材传送辊组的转向，从而转换卷绕室的放卷和收卷。

进一步，所述基材传送辊组包括基材辅助辊，通过基材辅助辊和前述收放卷辊在卷绕室内和真空镀膜室内支撑并传送柔性基材。

进一步，所述掩膜传送辊组邻近前述基材传送辊组设置，用以在卷绕室内和真空镀膜室内支撑并传送掩膜，使得掩膜能和柔性基材同步移动。

进一步，所述掩膜传送辊组包括设置于卷绕室内的掩膜胶分离卷辊和掩膜胶贴合卷辊，其中，掩膜胶贴合卷辊用以在柔性基材上贴合具有粘性的掩膜胶；

所述掩膜胶分离卷辊用以分离柔性基材和粘附于柔性基材的掩膜胶。

进一步，所述掩膜胶贴合卷辊相对前述收放卷辊设置；所述掩膜胶贴合卷辊上卷绕设置掩膜胶，所述掩膜胶不具有粘性的一面连接掩膜胶贴合卷辊。

进一步，所述掩膜胶分离卷辊相对前述收放卷辊设置；所述掩膜胶分离卷辊上设有粘合部，所述粘合部与掩膜胶之间的粘结力大于掩膜胶与柔性基材之间的粘结力，以便于掩膜胶从柔性基材上分离。

进一步，还包括用以回收前述掩膜胶分离卷辊从柔性基材上分离的掩膜胶的掩膜胶回收卷辊。

本实用新型由于采用以上技术方案，与现有技术相比，作为举例，具有以下的优点和积极效果：

通过设置掩膜，可以同步制作钙钛矿太阳能电池电子传输层和空穴传输层的电路，省去了后续的激光蚀刻工艺，简化了工艺流程，缩短了工艺时间，提高了生产效率和产品的一致性。

通过基材传送辊组和掩膜传送辊组，使得掩膜能和柔性基材同步移动至真空镀膜室内，并通过主卷辊卷绕掩膜与柔性基材，从而使得主卷辊上的掩膜与柔性基材相贴合，可连续地对柔性基材图案化镀膜，并且镀膜过程中，掩膜受力更均匀，与基材形成紧密的接触，避免了掩膜镀膜镂空图案的绕镀和阴影现象，掩膜效果稳定，提高了镀膜图案的精度和工艺稳定性，能满足精度更高的镀膜需求。

掩膜与掩膜传送辊组可拆卸连接，并且掩膜的更换可在卷绕室处于常压状态时完成，无需抽真空，操作便利，提高生产效率并且降低生产成本。

附图说明

图1为本实用新型提供的柔性钙钛矿太阳能电池真空镀膜设备的结构示意图。

图2为本实用新型提供的柔性钙钛矿太阳能电池真空镀膜设备的结构示意图，为另一个实施例。

图3为本实用新型提供的掩膜胶分离卷辊的结构示意图。

图4为本实用新型提供的柔性钙钛矿太阳能电池的结构示意图。

附图标记说明：

柔性钙钛矿太阳能电池真空镀膜设备100，柔性基材110；第一卷绕室200，收放卷辊 210，基材辅助辊 220，掩膜传送辊组230，掩膜胶贴合卷辊240，掩膜胶分离卷辊250，粘合部251，掩膜胶回收卷辊260，换卷转换阀270；第二卷绕室300；真空镀膜室 400，主卷辊410，磁控靶420；掩膜 500；

柔性钙钛矿太阳能电池10，柔性基材11，钙钛矿层12，电子传输层13，电极14。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型公开的技术方案作进一步详细说明。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

需说明的是，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定实用新型可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所述的或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

本实用新型提供了一种柔性钙钛矿太阳能电池真空镀膜设备100，包括卷绕室和真空镀膜室400，本实施例中，卷绕室包括第一卷绕室200和第二卷绕室300，参考图1所示。

所述卷绕室和真空镀膜室内均设有基材传送辊组，基材传送辊组通过驱动装置来进行驱动。所述基材传送辊组包括用以放卷或收卷柔性基材110的收放卷辊210，以及基材辅助辊220，通过收放卷辊和基材辅助辊在卷绕室内和真空镀膜室内支撑并传送柔性基材。

所述卷绕室内设有换卷转换阀270，通过换卷转换阀控制基材传送辊组的转向，从而转换卷绕室的放卷和收卷。

作为举例，本实施例中，初始状态下，第一卷绕室200放卷柔性基材，第二卷绕室300收卷柔性基材。柔性基材依次从第一卷绕室放卷，经过真空镀膜室，并最终移动至第二卷绕室收卷后，完成第一轮的循环过程。通过换卷转换阀，第二轮循环过程中，柔性基材在第二卷绕室放卷，经过真空镀膜室，并最终移动至第一卷绕室收卷。

柔性钙钛矿太阳能电池真空镀膜设备运作时，柔性基材可多次重复以上循坏，直至镀膜过程完成。

所述卷绕室和真空镀膜室内均设有掩膜传送辊组230，所述掩膜传送辊组用以在卷绕室内和真空镀膜室内支撑并传送掩膜500，通过基材传送辊组和掩膜传送辊组，使得掩膜500能和柔性基材110同步移动。

优选的，所述掩膜传送辊组邻近前述基材传送辊组设置，用以在卷绕室内和真空镀膜室内支撑并传送掩膜，使得掩膜能和柔性基材同步移动。

柔性钙钛矿太阳能电池真空镀膜设备100运行时，卷绕室和真空镀膜室均处于真空状态。真空镀膜室内设置有连通阀。连通阀为现有技术，在此不详细展开。

待机时，关闭真空镀膜室内设置的连通阀。真空镀膜室保持真空，卷绕室的内部环境则由真空变为常压状态。

优选的，所述掩膜和掩膜传送辊组可拆卸连接。如此，在常压的卷绕室内，通过分离掩膜和掩膜传送辊组，即可更换掩膜。

同样的，柔性基材和基材传送辊组也可设置为可拆卸连接。

这样的设置方式下，在常压的卷绕室内，即可更换掩膜和/或柔性基材。无需设备整体重新抽真空后再行更换掩膜和/或柔性基材，操作便利，节约了生产成本。

通过掩膜传送辊组230，掩膜500能和柔性基材110同步移动进入真空镀膜室400内。

所述真空镀膜室内设有主卷辊410和用以对柔性基材镀膜的磁控靶420，其中，所述主卷辊用以卷绕掩膜与柔性基材，从而使得主卷辊上的掩膜与柔性基材相贴合。

优选的，所述磁控靶环绕主卷辊设置。

通过掩膜在柔性基材上预留电极图案，基于预留的电极图案在柔性钙钛矿电池上镀出带固定间隔的电极或载流子传输层，如图4所示，从而控制沉积的金属电极间隔排列。镀膜过程中，在主卷辊上，掩膜与基材一同卷绕紧密贴合，掩膜受力更均匀，与基材形成紧密的接触，能够避免掩膜镀膜镂空图案的绕镀和阴影现象，提高镀膜图案的精度和工艺稳定性。

另一种实施方式中，如图2所示，所述掩膜传送辊组包括设置于卷绕室内的掩膜胶分离卷辊240和掩膜胶贴合卷辊250，其中，掩膜胶贴合卷辊240用以在柔性基材上贴合具有粘性的掩膜胶；所述掩膜胶分离卷辊250用以分离柔性基材和粘附于柔性基材的掩膜胶。

本实施例中，掩膜胶贴合卷辊设置于第一卷绕室200内，掩膜胶分离卷辊设置于第二卷绕室300内。

第一卷绕室200内，收放卷辊210放卷柔性基材110。

所述掩膜胶贴合卷辊240相对前述收放卷辊210设置；所述掩膜胶贴合卷辊上卷绕设置掩膜胶，所述掩膜胶不具有粘性的一面连接掩膜胶贴合卷辊，从而使得掩膜胶与收放卷辊上的柔性基材接触，接触面相粘，掩膜胶贴合卷辊与放卷辊同步反向转动，掩膜胶在压力下粘附于柔性基材上，完成贴胶过程。

贴上掩膜胶后的柔性基材移动进入真空镀膜室400内，卷绕于主卷辊410上，基于掩膜胶上的图案在柔性基材上镀出图案。

完成镀膜后的，粘附有掩膜胶的柔性基材随后移动进入收卷的第二卷绕室300内，并卷绕于收放卷辊210。

掩膜胶分离卷辊相对第二卷绕室300内的收放卷辊210设置。

优选的，如图3所示，所述掩膜胶分离卷辊250上设有粘合部251。本实施例中，粘合部251略高于掩膜胶分离卷辊250设置。

所述粘合部与掩膜胶之间的粘结力大于掩膜胶与柔性基材之间的粘结力，以便于掩膜胶从柔性基材上分离。

收放卷辊与掩膜胶分离卷辊同步反向转动，粘附有掩膜胶的柔性基材与粘合部接触，因粘合部与掩膜胶之间的粘结力大于掩膜胶与柔性基材之间的粘结力，使得掩膜胶能被粘合到掩膜胶分离卷辊上，从而实现从柔性基材上的分离。

柔性钙钛矿太阳能电池真空镀膜设备100还包括用以回收前述掩膜胶分离卷辊从柔性基材上分离的掩膜胶的掩膜胶回收卷辊260。

从柔性基材上分离的掩膜胶卷绕上掩膜胶分离卷辊250，并随之转动，移动至掩膜胶回收卷辊260上再次卷绕，回收后便于重复利用。

在本公开内容的目标保护范围内，像“包括”等术语应当默认被解释为包括性的或开放性的，而不是排他性的或封闭性，除非其被明确限定为相反的含义。所有技术、科技或其他方面的术语都符合本领域技术人员所理解的含义，除非其被限定为相反的含义。在词典里找到的公共术语应当在相关技术文档的背景下不被太理想化或太不实际地解释，除非本公开内容明确将其限定成那样。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种柔性钙钛矿太阳能电池真空镀膜设备，其特征在于：包括卷绕室和真空镀膜室；

所述卷绕室和真空镀膜室内均设有基材传送辊组和掩膜传送辊组，所述基材传送辊组包括收放卷辊，用以放卷或收卷柔性基材；

所述掩膜传送辊组用以在卷绕室内和真空镀膜室内支撑并传送掩膜，通过基材传送辊组和掩膜传送辊组，使得掩膜能和柔性基材同步移动；

所述真空镀膜室内设有主卷辊和用以对柔性基材镀膜的磁控靶，其中，所述主卷辊用以卷绕掩膜与柔性基材，从而使得主卷辊上的掩膜与柔性基材相贴合，通过掩膜在柔性基材上预留电极图案，从而控制沉积的金属电极间隔排列。

2.根据权利要求1所述的柔性钙钛矿太阳能电池真空镀膜设备，其特征在于：所述掩膜和掩膜传送辊组可拆卸连接。

3.根据权利要求1所述的柔性钙钛矿太阳能电池真空镀膜设备，其特征在于：所述磁控靶环绕主卷辊设置。

4.根据权利要求1所述的柔性钙钛矿太阳能电池真空镀膜设备，其特征在于：所述卷绕室内设有换卷转换阀，通过换卷转换阀控制基材传送辊组的转向，从而转换卷绕室的放卷和收卷。

5.根据权利要求1所述的柔性钙钛矿太阳能电池真空镀膜设备，其特征在于：所述基材传送辊组包括基材辅助辊，通过基材辅助辊和前述收放卷辊在卷绕室内和真空镀膜室内支撑并传送柔性基材。

6.根据权利要求1或5所述的柔性钙钛矿太阳能电池真空镀膜设备，其特征在于：所述掩膜传送辊组邻近前述基材传送辊组设置，用以在卷绕室内和真空镀膜室内支撑并传送掩膜，使得掩膜能和柔性基材同步移动。

7.根据权利要求1所述的柔性钙钛矿太阳能电池真空镀膜设备，其特征在于：所述掩膜传送辊组包括设置于卷绕室内的掩膜胶分离卷辊和掩膜胶贴合卷辊，其中，掩膜胶贴合卷辊用以在柔性基材上贴合具有粘性的掩膜胶；

所述掩膜胶分离卷辊用以分离柔性基材和粘附于柔性基材的掩膜胶。

8.根据权利要求7所述的柔性钙钛矿太阳能电池真空镀膜设备，其特征在于：所述掩膜胶贴合卷辊相对前述收放卷辊设置；所述掩膜胶贴合卷辊上卷绕设置掩膜胶，所述掩膜胶不具有粘性的一面连接掩膜胶贴合卷辊。

9.根据权利要求7所述的柔性钙钛矿太阳能电池真空镀膜设备，其特征在于：所述掩膜胶分离卷辊相对前述收放卷辊设置；所述掩膜胶分离卷辊上设有粘合部，所述粘合部与掩膜胶之间的粘结力大于掩膜胶与柔性基材之间的粘结力，以便于掩膜胶从柔性基材上分离。

10.根据权利要求7所述的柔性钙钛矿太阳能电池真空镀膜设备，其特征在于：还包括用以回收前述掩膜胶分离卷辊从柔性基材上分离的掩膜胶的掩膜胶回收卷辊。

Images