CN220808913U - 喷墨填充设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种喷墨填充设备。喷墨填充设备包括：设备本体、喷墨装置、传输装置和定位装置，设备本体的一端设有设备入口，设备本体的另一端设有设备出口；喷墨装置包括喷墨头，喷墨头设在所述设备本体的上端；传输装置设于所述设备本体的下端；定位装置设于设备本体内，定位装置包括第一定位组件、第二定位组件、第三定位组件和第四定位组件，第一定位组件、第二定位组件分别位于设备入口的两端，第三定位组件和第四定位组件分别位于设备出口的两端。该设备可以有效地对P3凹槽进行绝缘填充，避免了因层压带来的器件短路问题，从而保障了钙钛矿电池封装后的组件效率。

Description

喷墨填充设备

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种喷墨填充设备。

背景技术

钙钛矿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。近年来，钙钛矿太阳能电池的最高光电转换效率从3.8％提高到了25.7％。钙钛矿太阳能电池一般包括：1.前电极，为透明导电玻璃或柔性透明导电膜；2.第一载流子传输层，为P型或者N型半导体材料，为金属氧化物或有机半导体材料；3.钙钛矿光吸收层ABX3材料，A为甲胺基MA、甲脒基FA、铯Cs等一价基团或离子；B为铅Pb、Sn等二价元素或两个一价元素离子；X为卤族元素或其他负一价基团；4.第二载流子传输层，为N型或者P型半导体材料，为金属氧化物或有机半导体材料；5.背电极，可以是金属材料、石墨或者导电氧化物。

在产业化钙钛矿太阳能电池模块的生产过程中，不同的薄膜被沉积在大面积玻璃基板上。每层薄膜被沉积后，均利用激光对膜层进行刻蚀，并使各个电池之间自动串联起来。这样，就能够根据电池宽度设定电池和模块的电流。精确的选择性非接触式激光加工，能够可靠地集成到薄膜太阳能电池模块的生产线中。首先对购买的导电玻璃上使用P1激光对前电极进行刻蚀；然后使用镀膜设备依次沉积第一载流子传输层、钙钛矿吸收层和第二载流子传输层，在沉积的膜层上进行P2激光刻蚀；最后在沉积的背电极层上进行P3激光刻蚀，使各个电池串联起来，最终形成钙钛矿电池。

为了提高钙钛矿电池的效率，通常背电极需要极低的方阻，以降低整个钙钛矿电池的内阻，所以背电极需要掺杂部分金属，金属材料由于良好的延展性，在P3刻划时会引起膜层翘边，翘起的膜层在经过层压工艺后，有很大的几率刺破钙钛矿层或者搭接到相邻的子电池上，进而导致短路，降低钙钛矿电池的效率。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种喷墨填充设备。该设备可以有效地对P3凹槽进行绝缘填充，避免了因层压带来的器件短路问题，从而保障了钙钛矿电池封装后的组件效率。

本实用新型的一个方面，本实用新型公开了一种喷墨填充设备。根据本实用新型的实施例，该设备包括：

设备本体，所述设备本体的一端设有设备入口，所述设备本体的另一端设有设备出口；

喷墨装置，所述喷墨装置包括喷墨头，所述喷墨头设在所述设备本体的上端；

传输装置，所述传输装置设于所述设备本体的下端；

定位装置，所述定位装置设于所述设备本体内，所述定位装置包括第一定位组件、第二定位组件、第三定位组件和第四定位组件，所述第一定位组件、所述第二定位组件分别位于所述设备入口的两端，所述第三定位组件和所述第四定位组件分别位于所述设备出口的两端。

根据本发明上述实施例的喷墨填充设备，包括设备本体、喷墨装置、传输装置和定位装置，设备本体的一端设有设备入口，设备本体的另一端设有设备出口，传输装置设于设备本体的下端，P3刻划完成的芯片通过传输装置的运输从设备入口进入设备本体内；定位装置设于设备本体内，定位装置包括第一定位组件、第二定位组件、第三定位组件和第四定位组件，第一定位组件、第二定位组件分别位于设备入口的两端，第三定位组件和第四定位组件分别位于设备出口的两端，第一定位组件、第二定位组件、第三定位组件和第四定位组件分别从芯片的四个边角方向对芯片的位置进行调整固定，从而使芯片位置固定且位于设定的位置处；喷墨装置包括喷墨头，喷墨头设在设备本体的上端，喷墨头根据芯片的位置，对P3刻划形成的P3凹槽进行喷墨填充，使P3凹槽内充满绝缘物，绝缘物可以有效的封堵和绝缘屏蔽，避免了层压时翘起的膜层刺破钙钛矿层或搭接在相邻的子电池上造成的短路问题，从而保障了钙钛矿电池封装后的组件效率。由此，该设备可以有效地对P3凹槽进行绝缘填充，避免了因层压带来的器件短路问题，从而保障了钙钛矿电池封装后的组件效率。

另外，根据本实用新型上述实施例的喷墨填充设备还可以具有如下技术特征：

在本实用新型的一些实施例中，所述喷墨装置还包括喷墨电机和光栅尺，所述喷墨电机连接所述喷墨头，所述光栅尺设于所述设备本体上端，所述喷墨头沿所述光栅尺移动。由此，可以实现喷墨头的位置的精确控制。

在本实用新型的一些实施例中，所述喷墨装置还包括储液罐、脱气组件、注液泵和过滤器，所述喷墨头连接所述储液罐，所述注液泵将所述储液罐内的墨水泵入所述喷墨头，所述过滤器将进入所述喷墨头的所述墨水进行过滤，所述脱气组件对所述储液罐内的所述墨水进行脱气。由此，可以提高喷墨装置的喷墨效率和质量。

在本实用新型的一些实施例中，所述传输装置包括传输电机和传输带，所述传输带从所述设备入口延伸至所述设备出口。

在本实用新型的一些实施例中，还包括紫外固化装置、红外固化装置和热风固化装置中的至少之一。由此，可以提高墨水的固化效果。

在本实用新型的一些实施例中，所述喷墨头的喷嘴处设有所述紫外固化装置的紫外灯、所述红外固化装置的红外灯和热风固化装置的出风管中的至少之一。由此，可以提高墨水的固化效果。

在本实用新型的一些实施例中，还包括静电去除装置，所述静电去除装置设于所述设备本体内，至少在所述设备出口上端设有静电去除装置。由此，可以去除芯片的静电。

在本实用新型的一些实施例中，还包括空气净化装置和排风装置。由此，可以保证设备本体内的环境清洁。

在本实用新型的一些实施例中，还包括进料腔体，所述进料腔体一端设有进料入口，所述进料腔体另一端设有进料出口，所述进料出口与所述设备入口连通，所述进料腔体内设有进料扫描装置，所述进料腔体的下端设有进料传输装置。由此，可以精准记录P3刻线的位置，提高喷墨点胶的精确度。

在本实用新型的一些实施例中，还包括出料腔体，所述出料腔体一端设有出料入口，所述出料腔体另一端设有出料出口，所述出料入口与所述设备出口连通，所述出料腔体内设有出料扫描装置，所述出料腔体的下端设有出料传输装置。由此，可以实现喷墨点胶效果的自检。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型一个实施例的喷墨填充设备结构示意图；

图2是本实用新型实施例的喷嘴结构示意图；

图3是本实用新型实施例的喷嘴、紫外固化装置、红外固化装置和热风固化装置局部结构示意图；

图4是本实用新型另一个实施例的喷墨填充设备结构示意图；

图5是本实用新型实施例1的钙钛矿电池结构图；

图6是本实用新型对比例1制备的钙钛矿组件的EL测试结果图；

图7是本实用新型实施例1制备的钙钛矿组件的EL测试结果图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型的一个方面，本实用新型公开了一种喷墨填充设备。根据本实用新型的实施例，参考图1，该设备包括设备本体100、传输装置200、定位装置300和喷墨装置400。

根据本实用新型的实施例，传输装置200设于设备本体100的下端，设备本体100的一端设有设备入口110，设备本体100的另一端设有设备出口120。P3刻划完成的芯片通过传输装置200的运输从设备入口110进入设备本体100内。进一步地，传输装置200包括传输电机(未示出)和传输带210，传输带210从设备入口110延伸至设备出口120。芯片放置在传输带210上，传输带210在传输电机的作用下运动，从而带动芯片从设备入口110进入设备本体100内。需要说明的是，传输带是本领域常规组件，本领域技术人员可根据实际对具体的传输带的数量以及大小进行选择。

根据本实用新型的实施例，定位装置300设于设备本体100内，定位装置300包括第一定位组件310、第二定位组件320、第三定位组件330和第四定位组件340，第一定位组310件、第二定位组件320分别位于设备入口110的两端，第三定位组件330和第四定位组件340分别位于设备出口12的两端。第一定位组件310、第二定位组件320、第三定位组件330和第四定位组件340分别从芯片的四个边角方向对芯片的位置进行调整固定，从而使芯片位置固定且位于设定的位置处。

根据本实用新型的实施例，喷墨装置400包括喷墨头410，喷墨头410设在设备本体100的上端。喷墨头410根据芯片的位置，对P3刻划后形成的P3凹槽进行喷墨填充，使P3凹槽内充满墨水，墨水可以有效的封堵和绝缘屏蔽，避免了层压时翘起的膜层刺破钙钛矿层或搭接在相邻的子电池上造成的短路问题，从而保障了钙钛矿电池封装后的组件效率。进一步地，喷墨头410的喷嘴411如图2所示，喷嘴411的中心设有喷墨管道412，给压电陶瓷413提供一定的电压，压电陶瓷413在电压的作用下发生形变，从而挤压喷墨管道412内的墨水挤出，形成墨滴填充在凹槽内。通过控制电压来控制压电陶瓷413的形变程度，从而控制墨滴的填充速度和填充量。

需要说明的，墨水包括环氧树脂、有机硅、聚氨酯、聚甲醛、聚乙烯、聚乙烯基甲醚、聚乙烯基乙醚、乙烯丙烯共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯基咔唑、聚醋酸乙烯酯、聚氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯与六氟丙烯共聚物、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚(α-腈基丙烯酸丁酯)、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、聚异丁烯基橡胶、聚氯代丁二烯、聚顺式-1,4-异戊二烯、古塔橡胶、丁苯橡胶、聚己内酰胺、聚亚癸基甲酰胺、聚己二酰己二胺、聚癸二酰己二胺、聚亚壬基脲、聚间苯二甲酰间苯二胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚环氧乙烷、聚2,6-二甲基对苯醚、聚苯硫醚、聚[双(甲基胺基)膦腈]、聚[双(三氟代乙氧基)膦腈]、聚二甲基硅氧烷、赛璐珞纤维素和聚二苯醚砜中的至少之一。

根据本实用新型的实施例，喷墨装置400还包括喷墨电机(未示出)和光栅尺420，喷墨电机连接喷墨头410，光栅尺420设于设备本体100上端，喷墨头410沿光栅尺420移动，从而可以实现喷墨头410的位置的精确控制。

根据本实用新型的实施例，喷墨装置400还包括储液罐430、脱气组件440、注液泵450和过滤器460，喷墨头410连接储液罐430，注液泵450将储液罐430内的墨水泵入喷墨头410，过滤器460将进入喷墨头410的墨水进行过滤，脱气组件440对储液罐内430的墨水进行脱气。储液罐430内的墨水可以持续供入喷墨头410，过滤器460实现了墨水杂质的过滤，提高填充墨水的质量，脱气组件440将墨水中的气体脱除，避免气体对填充效果的影响，从而可以提高喷墨装置400的喷墨效率和质量。

根据本实用新型的实施例，设备还包括紫外固化装置(未示出)、红外固化装置(未示出)和热风固化装置(未示出)中的至少之一。紫外固化装置是利用UV紫外光的中、短波(300-800纳米)在UV辐射下，液态UV材料中的光引发剂受刺激变为自由基或阳离子，从而引发含活性官能团的高分子材料(树脂)聚合成不溶不熔的固体涂膜的过程，是一种环保的、低VOC排放的固化技术，主要适用于对温度的影响较敏感或耐温性较差，透过性较好的光固化。红外固化装置是利用电磁辐射的原理，利用波长为2.5微米～25微米的远红外光进行加热的技术，具有穿透力强，内外同时加热的特点，属于温度固化。热风固化装置是应用对流传热的原理以热空气为载体进行加热固化，具有加热均匀应用面广的特点；热风干燥以热空气为干燥介质，自然或强制地对流循环的方式与墨水进行湿热交换，物料表面上的水分即水汽，并通过表面的气膜向气流主体扩散；与此同时由于墨水表面汽化的结果，使墨水内部和表面之间产生水分梯度差，墨水内部的水分因此以汽态或液态的形式向表面扩散。这一过程对于物料而言是一个传热传质的干燥过程。通过紫外固化装置、红外固化装置和热风固化装置的配合使用，在墨水填充的同时，进行墨水的固化，确保墨水能够有效的封堵和绝缘屏蔽。

进一步地，参考图3，喷墨头410的喷嘴411处设有紫外固化装置的紫外灯10、红外固化装置的红外灯20和热风固化装置的出风管30中的至少之一。由此，可以提高墨水的固化效果。需要说明的是，紫外固化装置、红外固化装置和热风固化装置是本领域常规装置，本领域技术人员可对具体的型号进行选择。

根据本实用新型的实施例，还包括静电去除装置500，静电去除装置500设于设备本体100内，至少在设备出口120上端设有静电去除装置500。芯片在填充干燥后，会带有大量电荷，而这些电荷一方面会吸附灰尘，从而对后续的工艺造成影响，另一方面，电荷还会放电，会对后续制备的膜的质量产生影响，因此设备出口120上端安装静电去除装置500以去除芯片的静电，提高膜的质量。进一步地，在设备进口110的上端安装静电去除装置，可以更大程度去除芯片的电荷。

根据本实用新型的实施例，还包括空气净化装置(未示出)和排风装置(未示出)。空气净化装置保证设备本体100内的环境的洁净，排风装置防止墨水在使用过程中对车间的污染。

根据本实用新型的实施例，参考图4，还包括进料腔体600，进料腔体600一端设有进料入口610，进料腔体600另一端设有进料出口620，进料出口620与设备入口连通，进料腔体600内设有进料扫描装置630，进料腔体600的下端设有进料传输装置640。进料腔体600具有缓冲传输作用，通过进料传输装置640带动芯片的运动，进料扫描装置630对芯片进行扫描，可以精准记录P3刻线的位置，为后续喷墨装置的喷墨点胶提供精确的数据。

根据本实用新型的实施例，参考图4，还包括出料腔体700，出料腔体700一端设有出料入口710，出料腔体700另一端设有出料出口720，出料入口710与设备出口连通，出料腔体700内设有出料扫描装置730，出料腔体700的下端设有出料传输装置740。出料腔体700具有缓冲传输作用，通过出料传输装置740带动芯片的运动，出料扫描装置730对芯片进行扫描，得到每条刻线喷墨点胶的实际效果，从而实现喷墨点胶效果的自检。

本领域技术人员可以理解的是，该喷墨填充设备不仅可以对P3刻蚀形成的P3凹槽进行填充，还可以对P2刻蚀形成的P2凹槽以及P1刻蚀形成的P1凹槽进行填充，例如本申请提及的在P3凹槽内填充绝缘材料从而避免层压带来的器件短路问题，例如也可对P2凹槽进行填充，从而避免金属电极对钙钛矿层的影响。喷墨填充设备具体填充的物质也不限于绝缘材料，填充材料可根据具体的生产工艺进行选择。因此，本领域技术人员可根据具体的需求或工艺设定，对P2凹槽和P1凹槽进行填充。当然，该装置也不限于对P3凹槽、P2凹槽和P1凹槽进行填充，在钙钛矿领域，也可采用本装置对其他的凹槽或是需要填充的其他组件进行填充，具体的填充材料和填充工艺本领域技术人员可根据实际进行选择，此处不做特别限定。

下面参考具体实施例，对本实用新型进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本实用新型。

实施例1

(1)在衬底上形成底电极层，并对底电极层进行P1激光刻蚀；

(2)在底电极层和P1刻蚀区域上依次形成第一载流子传输层、钙钛矿吸收层和第二载流子传输层，并基于预设的P1刻蚀区域和P2刻蚀区域之间的间距对第一载流子传输层、钙钛矿吸收层和第二载流子传输层进行P2离焦激光刻蚀；

(3)在第二载流子传输层和P2刻蚀区域上形成顶电极层，对顶电极层、第一载流子传输层、钙钛矿吸收层和第二载流子传输层进行P3离焦激光刻蚀。

(4)采用本申请的喷墨填充设备，在P3凹槽内喷墨绝缘胶，喷墨头距离膜层30-200um，移动速率控制在0.2-2m/s之间，供液泵设置为自动供液模式，设置紫外固化装置功率为0.3-2W之间，红外固化装置功率在0.1-1.5W之间，热风固化装置功率设置为0.5-3KW之间，控制风速在5-10m/s之间，实现对绝缘材料的固化。控制固化后的绝缘材料与电极面水平或者略高于电极面，高度不超过电极面1um；设置静电去除装置的功率为0.5Kw，风速为1-2m/s，去除整个钙钛矿膜面的静电。制备得到的钙钛矿电池结构如图5所示。

(5)在钙钛矿电池上覆盖PVB胶膜四周涂覆丁基胶，在层压机设备下进行层压，设置层压温度在110-130℃之间，真空-30kpa与-50kpa之间，封装时间控制在10-20min之间，最后形成钙钛矿组件。

对比例1

对比例1与实施例1的主要区别为：对比例1未使用喷墨填充设备对P3凹槽进行填充，刻划完后直接层压封装。

对对比例1和实施例1制备的钙钛矿组件进行EL测试，具体测试方法如下：将组件和电源接通，通电后，打开CCD相机，相机波段选择在钙钛矿发射波长波段范围内(700nm～830nm)，然后调整焦距，将图像调整清晰后，选择曝光时间5～8s，对比例1的钙钛矿组件的EL测试结果见图6，实施例1制备的钙钛矿组件EL测试结果见图7。从图6可以看出，未使用该喷墨填充设备制备的钙钛矿组件层压后会出现很多新的激光短路点。图7可以看出，使用了本实用新型的喷墨填充设备，有效避免了层压后的短路，从而保证了封装后的效率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种喷墨填充设备，其特征在于，包括：

设备本体，所述设备本体的一端设有设备入口，所述设备本体的另一端设有设备出口；

喷墨装置，所述喷墨装置包括喷墨头，所述喷墨头设在所述设备本体的上端；

传输装置，所述传输装置设于所述设备本体的下端；

定位装置，所述定位装置设于所述设备本体内，所述定位装置包括第一定位组件、第二定位组件、第三定位组件和第四定位组件，所述第一定位组件、所述第二定位组件分别位于所述设备入口的两端，所述第三定位组件和所述第四定位组件分别位于所述设备出口的两端。

2.根据权利要求1所述的喷墨填充设备，其特征在于，所述喷墨装置还包括喷墨电机和光栅尺，所述喷墨电机连接所述喷墨头，所述光栅尺设于所述设备本体上端，所述喷墨头沿所述光栅尺移动。

3.根据权利要求1或2所述的喷墨填充设备，其特征在于，所述喷墨装置还包括储液罐、脱气组件、注液泵和过滤器，所述喷墨头连接所述储液罐，所述注液泵将所述储液罐内的墨水泵入所述喷墨头，所述过滤器将进入所述喷墨头的所述墨水进行过滤，所述脱气组件对所述储液罐内的所述墨水进行脱气。

4.根据权利要求1或2所述的喷墨填充设备，其特征在于，所述传输装置包括传输电机和传输带，所述传输带从所述设备入口延伸至所述设备出口。

5.根据权利要求1或2所述的喷墨填充设备，其特征在于，还包括紫外固化装置、红外固化装置和热风固化装置中的至少之一。

6.根据权利要求5所述的喷墨填充设备，其特征在于，所述喷墨头的喷嘴处设有所述紫外固化装置的紫外灯、所述红外固化装置的红外灯和所述热风固化装置的出风管中的至少之一。

7.根据权利要求1或2所述的喷墨填充设备，其特征在于，还包括静电去除装置，所述静电去除装置设于所述设备本体内，至少在所述设备出口上端设有静电去除装置。

8.根据权利要求1或2所述的喷墨填充设备，其特征在于，还包括空气净化装置和排风装置。

9.根据权利要求1所述的喷墨填充设备，其特征在于，还包括进料腔体，所述进料腔体一端设有进料入口，所述进料腔体另一端设有进料出口，所述进料出口与所述设备入口连通，所述进料腔体内设有进料扫描装置，所述进料腔体的下端设有进料传输装置。

10.根据权利要求1所述的喷墨填充设备，其特征在于，还包括出料腔体，所述出料腔体一端设有出料入口，所述出料腔体另一端设有出料出口，所述出料入口与所述设备出口连通，所述出料腔体内设有出料扫描装置，所述出料腔体的下端设有出料传输装置。