CN221086194U - 一种功能层涂布设备 - Google Patents

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崔成男
欧阳俊波
龙云波
乔静
李莲花
冯宗宝
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Abstract

一种功能层涂布设备,用以在平板基底上涂布功能层;该设备包括,设备基台、涂布平台、涂布模头和涂布模头支架。其中,涂布平台和涂布模头支架中的一个,与设备基台固定连接,另一个与设备基台沿涂布运行方向可滑动连接;涂布平台,包括,定位放置平板基底的正涂布区域;正涂布区域,开设有至少一个定位结构和集液槽;其中,至少一个定位结构,用以定位平板基底;集液槽,沿平板基底的外周设置,以使平板基底在槽宽方向上部分覆盖集液槽。通过本申请提供的功能层涂布设备,不仅能够防止侧流涂布溶液对基底背面的大面积污染,有助于提高产品质量,而且避免了侧流涂布溶液对设备平台产生污染,有效降低了维护频次和维护成本。

Description

一种功能层涂布设备
技术领域
本申请涉及涂布技术领域,特别是涉及一种功能层涂布设备。
背景技术
钙钛矿薄膜太阳能电池因为具备效率高、成本低、制造工艺简单、光谱吸收范围广、可控性强等特点,近十年来无论是科学研究还是产业化推进,都取得了较大突破。
制备时,不仅能以透明导电玻璃为衬底制备钙钛矿太阳能电池,还可以将晶硅电池和钙钛矿电池堆叠形成晶硅/钙钛矿叠层电池,该叠层电池光电转换效率的最高记录已达33.2%,其理论值可达46%。
随着钙钛矿薄膜太阳能电池的产业化发展,钙钛矿功能层及其他功能层(如空穴传输层、电子传输层等)的制备方式由小面积的旋涂、刮涂,扩展到适用于大面积的狭缝涂布,该狭缝涂布方式被绝大多数产业化应用所接受。现阶段基底多采用刚性导电玻璃,或硅基薄膜电池,使得采用狭缝涂布方式的平板涂布设备成为最主要的涂布设备之一。
相关技术中,通过负压将基底吸附固定在涂布平台上,在涂布过程中,涂布平台由左向右运动,通过涂布模头的狭缝涂布,完成对基底上的功能层涂布。然而,在平板涂布过程中,基底边缘区域的涂布溶液层较厚(通常称之为咖啡环效应边界),这使得少许溶液会沿基底侧壁流至涂布平台上。由于基底是在负压作用下紧贴涂布平台表面,侧流溶液容易在毛细现象作用的影响下,扩展到背面的大部分区域。这不仅会造成对基底背面的大面积污染,直接影响产品质量,而且会对设备平台造成污染,导致增加维护投入。
发明内容
为了解决现有技术中存在的至少一个问题,本申请的目的在于提供一种功能层涂布设备,不仅能够防止侧流涂布溶液对基底背面的大面积污染,有助于提高产品质量,而且避免了侧流涂布溶液对设备平台产生污染,有效降低了维护频次和维护成本。
为实现上述目的,本申请提供的功能层涂布设备,用以在平板基底上涂布功能层;功能层涂布设备,包括,设备基台、涂布平台、涂布模头和涂布模头支架;其中,
所述涂布平台和所述涂布模头支架中的一个,与所述设备基台固定连接,另一个与所述设备基台沿涂布运行方向可滑动连接;
所述涂布平台,包括,定位放置所述平板基底的正涂布区域;所述正涂布区域,开设有至少一个定位结构和集液槽;其中,
所述至少一个定位结构,用以定位所述平板基底;
所述集液槽,沿平板基底的外周设置,以使所述平板基底在槽宽方向上部分覆盖所述集液槽。
优选地,所述集液槽连通有排液孔。
优选地,所述至少一个定位结构为至少一个吸附孔。
进一步优选地,所述至少一个吸附孔,包括,
对应所述平板基底的内部区域的至少一个内部吸附孔;和,
对应所述平板基底的倒角区域的至少一个倒角吸附孔。
优选地,所述正涂布区域的正涂布区域,还开设有位于所述集液槽外周的兼容尺寸集液槽;
所述兼容尺寸集液槽,沿兼容尺寸平板基底的外周设置,以使所述兼容尺寸平板基底在槽宽方向上部分覆盖所述兼容尺寸集液槽。
优选地,所述涂布平台,还包括,定位放置辅助基底的辅助涂布区域;
所述辅助涂布区域,与所述正涂布区域相邻设置,以使在涂布状态下,所述平板基底与所述辅助基底的相邻侧边相接触;
所述辅助涂布区域,设有至少一个辅助吸附孔,用以固定所述辅助基底。
进一步优选地,所述辅助涂布区域和所述正涂布区域,沿涂布方向依次布置。
优选地,所述涂布平台,还设有基底支撑结构,用以在涂布完成后支撑所述平板基底高出所述涂布平台。
优选地,所述功能层,为钙钛矿太阳能电池的钙钛矿功能层、空穴传输层或电子传输层。
进一步优选地,所述平板基底,为透明导电玻璃基底,或,晶硅叠层基底。
本申请的一种功能层涂布设备,通过正涂布区域的定位结构,将平板基底固定在涂布平台上。由于涂布平台上沿平板基底的外周设置有集液槽,且平板基底在槽宽方向上部分覆盖集液槽,使得沿平板基底的侧壁流下的溶液能够被收集至集液槽,能够有效抑制侧流涂布溶液在基底背面产生毛细扩展。由此,不仅能够防止侧流涂布溶液对基底背面的大面积污染,有助于提高产品质量,而且避免了侧流涂布溶液对设备平台产生污染,有效降低了维护频次和维护成本。
本申请的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本申请而了解。
附图说明
附图用来提供对本申请的进一步理解,并且构成说明书的一部分,并与本申请的实施例一起,用于解释本申请,并不构成对本申请的限制。在附图中:
图1为现有技术中的平板基底涂布工序的流程图;
图2为现有技术中的平板基底涂布的结构示意图;
图3为根据本申请实施例的功能层涂布设备的结构示意图;
图4为图3中平板基底涂布的结构示意图;
图5为根据本申请实施例的涂布平台的俯视图;
图6为图5中涂布平台的正视图;
图7为图5中平板基底和辅助基底在涂布过程中的正视图。
其中,具体包括下述附图标记:
平板基底-1;涂布平台-2;涂布模头-3;功能层溶液-4;咖啡环效应边界-5;边缘溢流-6;背面毛细扩展区域-7;
功能层涂布设备-100;平板基底-101;涂布平台-102;涂布模头-103;涂布模头支架-104;设备基台-105;正涂布区域-106;集液槽-107;兼容尺寸集液槽-108;内部吸附孔-109;倒角吸附孔-110;辅助涂布区域-111;辅助基底-112;辅助吸附孔-113。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本申请的实施例。虽然附图中显示了本申请的某些实施例,然而应当理解的是,本申请可以通过各种形式来实现,而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例,相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本申请。应当理解的是,本申请的附图及实施例仅用于示例性作用,并非用于限制本申请的保护范围。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的结构、元件或装置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发明的限制。
本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括,即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分的基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”;术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”;术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。
需要注意,本申请中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的,本领域技术人员应当理解,除非在上下文另有明确指出,否则应该理解为“一个或多个”。“多个”应理解为两个或以上。
首先,需要说明的是,在具体示例中,如图1所示,平板基底涂布工序的步骤包括:搬移平板基底,将其放置在涂布平台上,并固定,而后进行涂布和干燥,干燥完成后取消固定,并将平板基底搬移至下一工位。
现有技术中,如图2所示,通过负压将平板基底1吸附固定在涂布平台2上,在涂布过程中,涂布平台2由左向右运动,通过涂布模头3的狭缝涂布,完成对平板基底1上功能层溶液4的涂布。然而,在平板涂布过程中,平板基底1边缘区域的涂布溶液层较厚,会形成咖啡环效应边界5,这使得少许溶液会沿平板基底1侧壁流至涂布平台2上,即形成边缘溢流6。由于平板基底1是在负压作用下紧贴涂布平台2表面,边缘溢流6容易在毛细现象作用的影响下,扩展到平板基底1背面的大部分区域,污染出背面毛细扩展区域7。这不仅会造成对平板基底1背面的大面积污染,直接影响产品质量,而且会对涂布平台2造成污染,导致增加维护投入。
为此,本申请提供一种功能层涂布设备,不仅能够防止侧流涂布溶液对基底背面的大面积污染,有助于提高产品质量,而且避免了侧流涂布溶液对设备平台产生污染,有效降低了维护频次和维护成本。
下面,将参考附图详细地说明本申请的实施例。
图3为根据本申请实施例的功能层涂布设备的结构示意图。如图3所示,功能层涂布设备100,用以在平板基底101上涂布功能层。功能层涂布设备100,包括,涂布平台102、涂布模头103、涂布模头支架104和作为基座的设备基台105。
如图3所示,涂布模头103与涂布模头支架104固定连接,用于对平板基底101进行狭缝涂布。涂布平台102用于固定平板基底101。涂布平台102和涂布模头支架104中的一个,与设备基台105固定连接,另一个与设备基台105沿涂布运行方向可滑动连接。即,在一种示例中,涂布模头支架104与设备基台105固定连接,涂布平台102与设备基台105沿涂布运行方向可滑动连接;在另一种示例中,涂布平台102与设备基台105固定连接,涂布模头支架104与设备基台105沿涂布运行方向可滑动连接。
需要说明的是,涂布运行方向,是涂布过程中可滑动部件相对设备基台105的滑动方向,如图3中的涂布运行方向为涂布平台102的自左向右滑动方向。
如图4和图5所示,涂布平台102,包括,定位放置平板基底101的正涂布区域106。正涂布区域106,开设有至少一个定位结构和集液槽107。其中,定位结构,用以定位平板基底101。集液槽107,沿平板基底101的外周设置,以使平板基底101在槽宽方向上部分覆盖集液槽107。
需要说明的是,正涂布区域106,为涂布平台102上布置平板基底101的区域。正涂布区域106上开设有集液槽107,在具体示例中,如图4和图5所示,集液槽107为回形槽,平板基底101的尺寸大于集液槽107内槽壁界定区域的尺寸,且小于集液槽107外槽壁界定区域的尺寸。使得在装配状态下,平板基底101覆盖集液槽107内槽壁界定区域,即在槽宽方向上部分覆盖集液槽107,从而沿平板基底101的侧壁流下的溶液能够被收集至集液槽107。
可以理解的是,定位结构,可以是采用负压吸附的吸附孔,也可以是采用静电吸附的吸附结构,还可以是其他可对平板基底101进行定位的定位结构,本申请对此不作具体限制。
可以理解的是,本申请中的功能层,可以是钙钛矿太阳能电池的功能层,也可以是其他薄膜结构的功能层,本申请对此不作具体限制。
功能层涂布设备运行时,通过正涂布区域的定位结构,将平板基底固定在涂布平台上,然后通过涂布模头对平板基底进行涂布。在涂布过程中,平板基底边缘区域的涂布溶液层较厚,溶液积累到一定程度,会沿平板基底的侧壁流下。由于涂布平台上沿平板基底的外周设置有集液槽,且平板基底在槽宽方向上部分覆盖集液槽,使得沿平板基底的侧壁流下的溶液能够被收集至集液槽,从而有效抑制侧流涂布溶液在基底背面产生毛细扩展。由此,不仅能够防止侧流涂布溶液对基底背面的大面积污染,有助于提高产品质量,而且避免了侧流涂布溶液对设备平台产生污染,有效降低了维护频次和维护成本。
优选地,集液槽107连通有排液孔(图中未示出),通过排液孔可将收集到的涂布溶液引流至废液罐。在具体示例中,该排液孔可以开设在集液槽107的底部。
优选地,至少一个定位结构为至少一个吸附孔。进一步优选地,如图5所示,对于平板基底101具有倒角的情况,该吸附孔可以包括至少一个内部吸附孔109和至少一个倒角吸附孔110。其中,内部吸附孔109对应平板基底101的内部区域,倒角吸附孔110对应平板基底101的倒角区域。
优选地,正涂布区域106,还开设有位于集液槽107外周的兼容尺寸集液槽108;兼容尺寸集液槽108,沿兼容尺寸平板基底的外周设置,以使兼容尺寸平板基底在槽宽方向上部分覆盖兼容尺寸集液槽108,且,兼容尺寸集液槽108还可以连通有排液孔,通过该排液孔可将兼容尺寸集液槽108收集到的涂布溶液引流至废液罐。也就是说,兼容尺寸平板基底的尺寸大于上述平板基底101的尺寸。在具体示例中,如图5所示,集液槽107可以用于对位尺寸为182mm的晶硅样片,兼容尺寸集液槽108可以用于对位尺寸为210mm的晶硅样片。由此,结合兼容尺寸集液槽108的结构,使得该涂布平台102适用于不同尺寸的平板基底,提高了该设备应用的灵活性。
优选地,如图5-7所示,该涂布平台102,还包括,定位放置辅助基底的辅助涂布区域111。辅助涂布区域111,与正涂布区域106相邻设置,以使在涂布状态下,平板基底101与辅助基底112的相邻侧边相接触。辅助涂布区域111,设有至少一个辅助吸附孔113,用以定位辅助基底112。进一步优选地,辅助涂布区域111和正涂布区域106,沿涂布方向依次布置。
需要说明的是,辅助基底,是指在涂布时布置于平板基底101周边并相接触的非正式样片。如图5-7所示,辅助基底112优选相对平板基底101置于涂布运行方向的上游。在具体示例中,在涂布开始阶段,由于在辅助基底112右侧的头部位置,涂布溶液较集中,涂布平台102向右运动时,在辅助基底112表面形成液膜。当涂布模头102运动到辅助基底112与平板基底101之间的连接处,会形成不均匀涂液。相比于常规的咖啡环效应边界,该不均匀涂液的量少、凸起曲线平缓,从而有助于抑制平板基底101上的涂布溶液产生侧流,进而进一步防止侧流对基底背面的大面积污染。
优选地,涂布平台102的正涂布区域106,还设有基底支撑结构(图中未示出),用以在涂布完成后,支撑平板基底101高出涂布平台102,从而提高取放平板基底101的便捷性。
优选地,功能层,为钙钛矿太阳能电池的钙钛矿功能层、空穴传输层或电子传输层。进一步优选地,平板基底,为透明导电玻璃基底,或,晶硅叠层基底。
综上所述,根据本申请实施例的功能层涂布设备,通过正涂布区域的定位结构,将平板基底固定在涂布平台上。由于涂布平台上沿平板基底的外周设置有集液槽,且平板基底在槽宽方向上部分覆盖集液槽,使得沿平板基底的侧壁流下的溶液能够被收集至集液槽,能够有效抑制侧流涂布溶液在基底背面产生毛细扩展。由此,不仅能够防止侧流涂布溶液对基底背面的大面积污染,有助于提高产品质量,而且避免了侧流涂布溶液对设备平台产生污染,有效降低了维护频次和维护成本。
需要指出的是,上述所提到的具体数值只为了作为示例详细说明本申请的实施,而不应理解为对本申请的限制。在其他例子或实施方式或实施例中,可根据本申请来选择其他数值,在此不作具体限定。
本领域普通技术人员可以理解:以上仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本申请的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种功能层涂布设备,用以在平板基底上涂布功能层;其特征在于,包括,设备基台、涂布平台、涂布模头和涂布模头支架;其中,
所述涂布平台和所述涂布模头支架中的一个,与所述设备基台固定连接,另一个与所述设备基台沿涂布运行方向可滑动连接;
所述涂布平台,包括,定位放置所述平板基底的正涂布区域;所述正涂布区域,开设有至少一个定位结构和集液槽;其中,
所述至少一个定位结构,用以定位所述平板基底;
所述集液槽,沿平板基底的外周设置,以使所述平板基底在槽宽方向上部分覆盖所述集液槽。
2.根据权利要求1所述的功能层涂布设备,其特征在于,所述集液槽连通有排液孔。
3.根据权利要求1所述的功能层涂布设备,其特征在于,所述至少一个定位结构为至少一个吸附孔。
4.根据权利要求3所述的功能层涂布设备,其特征在于,所述至少一个吸附孔,包括,
对应所述平板基底的内部区域的至少一个内部吸附孔;和,
对应所述平板基底的倒角区域的至少一个倒角吸附孔。
5.根据权利要求1所述的功能层涂布设备,其特征在于,所述正涂布区域,还开设有位于所述集液槽外周的兼容尺寸集液槽;
所述兼容尺寸集液槽,沿兼容尺寸平板基底的外周设置,以使所述兼容尺寸平板基底在槽宽方向上部分覆盖所述兼容尺寸集液槽。
6.根据权利要求1所述的功能层涂布设备,其特征在于,所述涂布平台,还包括,定位放置辅助基底的辅助涂布区域;
所述辅助涂布区域,与所述正涂布区域相邻设置,以使在涂布状态下,所述平板基底与所述辅助基底的相邻侧边相接触;
所述辅助涂布区域,设有至少一个辅助吸附孔,用以固定所述辅助基底。
7.根据权利要求6所述的功能层涂布设备,其特征在于,所述辅助涂布区域和所述正涂布区域,沿涂布方向依次布置。
8.根据权利要求1所述的功能层涂布设备,其特征在于,所述涂布平台的正涂布区域,还设有基底支撑结构,用以在涂布完成后支撑所述平板基底高出所述涂布平台。
9.根据权利要求1-8任一项所述的功能层涂布设备,其特征在于,所述功能层,为钙钛矿太阳能电池的钙钛矿功能层、空穴传输层或电子传输层。
10.根据权利要求9所述的功能层涂布设备,其特征在于,所述平板基底,为透明导电玻璃基底,或,晶硅叠层基底。
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