CN218502487U - 钙钛矿薄膜刷涂装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种钙钛矿薄膜刷涂装置，涉及涂布技术领域。包括用以置放基底的涂膜平台，还包括设于涂膜平台上方的加工***和移动控制***；所述移动控制***用以控制所述加工***的移动；所述加工***包括沿着刷涂基底的方向依次设置的刷涂单元，中间处理单元和风刀单元；其中，所述刷涂单元用以在基底上刷涂溶液；所述中间处理单元用以将前述刷涂单元刷涂于基底上的溶液铺开抹平；所述风刀单元用以向基底吹出气体。本装置适用于钙钛矿太阳能电池的刷涂制备工艺，能够减少刷纹的产生，提高薄膜厚度的均一性，具有能够提高钙钛矿晶体薄膜的质量，进一步优化电池性能的优点。

Description

钙钛矿薄膜刷涂装置

技术领域

本实用新型属于涂布技术领域，特别涉及一种钙钛矿薄膜刷涂装置。

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，由于其优异的光电转化效率、低廉的原料成本、较高的能量密度，已经成为新一代光伏材料中可以替代硅电池的高潜力选择。

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。

目前钙钛矿太阳能电池的制作工艺中有旋涂，刮涂，刷涂，喷涂等方法。其中尤以刷涂法的前景最为可观。

刷涂法，即在腔体内注入溶液浸润下方的刷头，以一定的速率在表面进行单一方向的刷涂，将溶液均匀刷至被刷对象表面，这种方法可均匀、精准地控制材料用量，从而控制钙钛矿太阳能电池的质量，有助于溶剂的挥发。

比如，CN113968983A公开了一种薄膜的层层刷涂制备方法，通过层层刷涂金属盐溶液、溶剂、有机配体溶液的方式，将各液体均匀地刷涂在功能化基底上，制备得到薄膜。

刷涂法可以适用于各类基材的钙钛矿太阳能电池，相对其他涂布工艺和方法，其不受样品大小限制，方法制备工艺简单，装置成本低，可靠性高，适合大面积推广。

但是在使用刷涂法制备钙钛矿太阳能电池的传输层/钙钛矿层/电极层时，也会存在一些缺陷。

特别是刷涂法中需要用到刷头，由于刷毛的存在，受刷毛的材质，使用时间长短等因素的影响，刷头在刷涂过程中难免刷毛之间产生刷涂纹，造成薄膜厚度不均，导致后续的太阳能电池效率不高，可靠性降低等问题的出现，对产品整体性能造成极大影响。

综上所述，如何提供一种能够减少刷涂纹产生的钙钛矿薄膜刷涂装置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，提供了一种钙钛矿薄膜刷涂装置，能够将刷涂于基底上的溶液铺开抹平，从而减少刷纹的产生。

本实用新型提供了一种钙钛矿薄膜刷涂装置，包括用以置放基底的涂膜平台，还包括设于涂膜平台上方的加工***和移动控制***；

所述移动控制***用以控制所述加工***的移动；

所述加工***包括沿着刷涂基底的方向依次设置的刷涂单元，中间处理单元和风刀单元；其中，所述刷涂单元用以在基底上刷涂溶液；所述中间处理单元用以将前述刷涂单元刷涂于基底上的溶液铺开抹平；所述风刀单元用以向基底吹出气体。

进一步，所述刷涂单元包括刷涂件、储液仓和用于连接刷涂件和储液仓的注液结构；

其中，所述储液仓用以容纳液体；通过注液组件，所述储液仓内的液体得以移动至刷涂件；

所述刷涂件用以在基底上涂刷液体。

进一步，所述刷涂件包括毛刷和/或滚筒刷。

进一步，所述注液结构包括泵和具有腔体的缓冲腔，通过所述泵吸取储液仓内的液体；

所述缓冲腔用以容纳前述泵所吸取的液体。

进一步，所述注液结构还包括有与缓冲腔相连通的缓速渗透件，所述缓速渗透件上设置有若干贯穿缓速渗透件的通孔。

进一步，所述所述中间处理单元包括无吸附性的软性膜，通过软性膜铺开刷涂后的湿膜。

进一步，所述移动控制***还包括高度调节结构，所述高度调节结构用以调节中间处理单元的高度。

进一步，所述风刀单元包括通过风刀供气管道相互连接的主风刀和供气装置，供气装置用以向主风刀提供气体。

进一步，所述主风刀的内部和/或出气口处设置有用以加热气体的加热结构。

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：

通过沿着刷涂基底的方向依次设置刷涂单元，中间处理单元和风刀单元，实施首先在基底上刷涂溶液，再将刷涂于基底上的溶液铺开抹平后吹干基底上的溶液的工艺过程，从而减少刷涂法中刷纹的产生，提高薄膜厚度的均一性，具有能够提高钙钛矿晶体薄膜的质量，进一步优化电池性能的优点。除此以外，装置整体结构简单，便于操作，易于后期推广和维护。

附图说明

图1为本实用新型提供的钙钛矿薄膜刷涂装置的结构示意图。

图2为本实用新型提供的供液结构的结构示意图。

图3为本实用新型提供的主风刀的结构示意图。

附图标记说明：

钙钛矿薄膜刷涂装置100，涂膜平台110，移动轨道111，电机120，管道框架130，泵液管道131，控制器140；

移动控制***200，第一移动装置210，第二移动装置220，第三移动装置230，高度调节结构240；

刷涂单元300，刷涂件310，毛刷311，缓速渗透件312，缓冲腔313，通孔314，储液仓320，泵330；

中间处理单元400；

风刀单元500，主风刀510，加热结构511，入气口512，出气口513，风刀供气管道520，供气装置530；

10刷涂方向。

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钙钛矿薄膜刷涂装置100，如图1所示，包括用以置放基底的涂膜平台110，还包括设于涂膜平台上方的加工***和移动控制***200。

所述加工***包括沿着刷涂基底的方向依次设置的刷涂单元300，中间处理单元400和风刀单元500。

本实施例中，所述移动控制***包括第一移动装置210，第二移动装置220，第三移动装置230，分别与刷涂单元300，中间处理单元400和风刀单元500相连接，用以控制加工***的移动。

所述移动控制***包括设置于涂膜平台110两侧的移动轨道111。第一移动装置210，第二移动装置220，第三移动装置230分别与移动轨道111相连接，并且可以沿着移动轨道移动，通过电机120驱动，以及控制器140进行控制。

所述刷涂单元300用以在基底上刷涂溶液。

所述刷涂单元包括刷涂件310、储液仓320和用于连接刷涂件和储液仓的注液结构。

其中，所述储液仓用以容纳液体。

本实施例中，储液仓320通过管道框架130与注液结构相连接。

所述注液结构包括泵330和如图2所示的具有腔体的缓冲腔313。

通过所述泵吸取储液仓内的液体。可选的，泵为微型计量泵，能够定量的吸取钙钛矿前驱液。

储液仓320内的钙钛矿前驱液经内置于管道框架130中的泵液管道131，移动至缓冲腔313，所述缓冲腔用以容纳前述泵所吸取的液体。

优选的，注液结构还包括有与缓冲腔相连通的缓速渗透件312，所述缓速渗透件上设置有若干贯穿缓速渗透件的通孔314。

作为举例而非限定，通孔可以设置为孔径较小的孔洞，或者上宽下窄的孔洞，达到降低单位时间内液体流量的效果，从而使得钙钛矿前驱液能够经缓速渗透件缓慢渗出至刷涂件。

所述刷涂件用以在基底上涂刷液体。优选的，刷涂件310包括毛刷和/或滚筒刷。

具体实施时，通过控制器控制第一移动装置在轨道上移动，从而带动与之相连接的刷涂单元沿着刷涂方向在涂膜平台上方移动，刷涂件将经由注液结构输送的钙钛矿前驱液刷涂在涂膜平台上的基底上，形成钙钛矿薄膜。

中间处理单元400用以将刷涂单元刷涂于基底上的溶液铺开抹平。

优选的，中间处理单元包括无吸附性的软性膜，通过软性膜铺开刷涂后的湿膜。

作为举例而非限定，软性膜为聚酰亚胺(PI)膜、聚四氟乙烯(PTFE)膜或硅胶薄片。

上述刷涂结构在基底表面刷涂溶液的环节完成后，控制器控制第二移动装置的移动，从而带动与之相连接的中间处理单元移动至基底上方。

优选的，移动控制***还包括高度调节结构240，所述高度调节结构用以调节中间处理单元的高度。

作为举例而非限定，高度调节结构可包括若干个相互嵌套的伸缩块，通过伸缩块之间的相对伸缩，改变高度调节结构的纵向长度，从而改变与高度调节结构相连接的中间处理单元和涂膜平台上的基底之间的相对距离，中间处理单元得以远离或接近基底表面。

或者，高度调节结构包括在竖直方向上设置带有滑槽的基座，以及能够沿所述滑槽滑动的滑块，通过滑块在滑槽的移动来带动中间处理单元的升降。

本装置通过高度调节结构配合电机控制从而实现较为精确的高度调节。

中间处理单元接近基底表面后，无吸附性的软性膜接触基底表面，通过毛细作用将钙钛矿前驱液均匀铺开，抹平刷纹，从而使钙钛矿薄膜平整光滑，促进成膜厚度的一致性。

上述中间处理单元对基底上的溶液的铺开环节完成后，控制器控制第三移动装置的移动，从而带动与之相连接的风刀单元500移动至钙钛矿薄膜上方。

所述风刀单元用以向基底吹出气体。风刀单元包括通过风刀供气管道520相互连接的主风刀510和供气装置530。供气装置用以向主风刀提供气体，风刀供气管道520内置于管道框架内，气体经由风刀供气管道520达到主风刀，并经由主风刀的出气口513喷出达到薄膜表面。

优选的，主风刀510的内部和/或出气口513处设置有用以加热气体的加热结构511。

作为举例而非限定，如图3所示，主风刀的内壁两侧邻近入气口512的位置处设置有加热结构。

当然其他设置的方式也是可以的，比如加热结构也可以设置在主风刀的内壁两侧邻近出气口的位置处，或者是设置于主风刀外部出气口的位置处。

通过风刀单元吹出加热后的气体，初步干燥钙钛矿层，以形成中间相的活性层。

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 (9)

1.一种钙钛矿薄膜刷涂装置，包括用以置放基底的涂膜平台，其特征在于：还包括设于涂膜平台上方的加工***和移动控制***；

所述移动控制***用以控制所述加工***的移动；

所述加工***包括沿着刷涂基底的方向依次设置的刷涂单元，中间处理单元和风刀单元；其中，所述刷涂单元用以在基底上刷涂溶液；所述中间处理单元用以将前述刷涂单元刷涂于基底上的溶液铺开抹平；所述风刀单元用以向基底吹出气体。

2.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜刷涂装置，其特征在于：所述刷涂单元包括刷涂件、储液仓和用于连接刷涂件和储液仓的注液结构；

其中，所述储液仓用以容纳液体；通过注液结构，所述储液仓内的液体得以移动至刷涂件；

所述刷涂件用以在基底上涂刷液体。

3.根据权利要求2所述的钙钛矿薄膜刷涂装置，其特征在于：所述刷涂件包括毛刷和/或滚筒刷。

4.根据权利要求2所述的钙钛矿薄膜刷涂装置，其特征在于：所述注液结构包括泵和具有腔体的缓冲腔，通过所述泵吸取储液仓内的液体；

所述缓冲腔用以容纳前述泵所吸取的液体。

5.根据权利要求4所述的钙钛矿薄膜刷涂装置，其特征在于：

所述注液结构还包括有与缓冲腔相连通的缓速渗透件，所述缓速渗透件上设置有若干贯穿缓速渗透件的通孔。

6.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜刷涂装置，其特征在于：所述中间处理单元包括无吸附性的软性膜，通过软性膜铺开刷涂后的湿膜。

7.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜刷涂装置，其特征在于：所述移动控制***还包括高度调节结构，所述高度调节结构用以调节中间处理单元的高度。

8.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜刷涂装置，其特征在于：所述风刀单元包括通过风刀供气管道相互连接的主风刀和供气装置，供气装置用以向主风刀提供气体。

9.根据权利要求8所述的钙钛矿薄膜刷涂装置，其特征在于：所述主风刀的内部和/或出气口处设置有用以加热气体的加热结构。

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