用于打印钙钛矿基薄膜太阳电池的喷墨打印机制造技术

本实用新型专利技术提供了一种用于打印钙钛矿基薄膜太阳电池的喷墨打印机，包括：台板，具有用于保持基底的载置面；打印部件，具有打印头和墨盒，所述打印头与所述台板的载置面相对配置并向基底的打印区域进行喷墨而实施打印，所述墨盒向所述打印头供墨；驱动系统，驱动所述打印头和/或所述台板进行平移；台板加热系统，从下方加热被载置在所述台板的载置面上的所述基底；以及上部加热系统，从上方加热被载置在所述台板的载置面上的所述基底上已经形成的薄膜层。本实用新型专利技术的喷墨打印机由于设置从基底的上表面加热基底的上部加热系统，可在薄膜的打印过程中，在基底的上方对基底上已经形成的薄膜层进行上加热，从而可获得效率高的钙钛矿基薄膜太阳电池。

【技术实现步骤摘要】
用于打印钙钛矿基薄膜太阳电池的喷墨打印机
本技术涉及打印机，特别是涉及一种用于打印钙钛矿基薄膜太阳电池的喷墨 打印机。
技术介绍
目前传统硅基太阳电池技术是最为成熟、应用最广的光伏技术，但是因其存在高 成本、高污染等问题，不利于大规模应用。因此发展低成本太阳电池材料与技术十分必要。 新型薄膜太阳电池由于其低廉的原料成本和简单的制备工艺受到人们的重视。其中寻找易 于合成、低成本和环境友好的新材料是促进薄膜太阳电池发展的必由之路。钙钛矿型有机 卤化铅材料（比如CH 3NH3PbX3(X = I，Br，C1))以其优异的光电性能、易于合成的性质吸引 了众多科研人员的注意和研究兴趣，被广泛用作薄膜太阳电池的吸光层材料。目前基于该 材料的薄膜太阳电池效率已经达到15%，具有很大的应用潜力。 目前制作薄膜的方法包括溅射、蒸镀、丝印、旋涂、刮涂、涂覆和喷墨打印等方法， 其中溅射和蒸镀成本高，丝印厚度和精度不好可控制，旋涂不适于大规模生产，涂覆和喷墨 打印可适用于低成本、连续、大面积的规模化工业生产中。与涂覆相比，喷墨打印的厚度和 位置控制精确，具有微米级分辨率，可实现全数字图形输出，可通过计算机对加工过程灵活 高精度控制。如果能够将喷墨打印技术应用在钙钛矿基薄膜太阳电池制备过程中，更有利 于钙钛矿基薄膜太阳电池大规模、连续、低成本工业化生产。但利用现有的喷墨打印工艺制 备钙钛矿基薄膜太阳电池时，打印的薄膜质量不好，制备的钙钛矿基薄膜太阳电池的效率 很低，难以令人满意。
技术实现思路
本技术的一个目的在于针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种适合于制 备钙钛矿基薄膜太阳电池等电池器件的喷墨打印机。 为此，本技术提供了一种用于打印钙钛矿基薄膜太阳电池的喷墨打印机，包 括： 台板，具有用于保持基底的载置面； 打印部件，具有打印头和墨盒，所述打印头与所述台板的载置面相对配置并向基 底的打印区域进行喷墨而实施打印，所述墨盒向所述打印头供墨； 驱动系统，驱动所述打印头和/或所述台板进行平移； 台板加热系统，从下方加热被载置在所述台板的载置面上的所述基底；以及 上部加热系统，从上方加热被载置在所述台板的载置面上的所述基底上已经形成 的薄膜层。 在一种实施方式中，所述上部加热系统可包括： 上部加热部件，提供对被载置在所述载置面上的所述基底上已经形成的薄膜层进 行加热的热量； 温度传感器，实时检测被载置在所述载置面上的所述基底上已经形成的薄膜层的 上表面温度；以及 上部温控部件，根据所述温度传感器检测的温度控制所述上部加热部件提供的热 量，控制被载置在所述载置面上的所述基底上已经形成的薄膜层的上表面温度保持在预置 温度。 在一种实施方式中，所述上部加热部件可包括加热丝。 在一种实施方式中，所述上部加热部件可进一步包括： 风扇，将所述加热丝的热量以强制对流的方式朝着所述基底输送。 在一种实施方式中，所述驱动系统可包括台板平移系统，驱动所述台板进行平移； 和 打印头平移系统，驱动所述打印头进行平移。 在一种实施方式中，所述上部加热部件可通过紧固机构固定在所述打印头上。 在一种实施方式中，所述温度传感器可通过紧固机构固定在所述打印头上。 在一种实施方式中，所述打印头可具有喷嘴，所述打印部件含有1-10个墨盒，每 个墨盒对应1-200个喷嘴。 在一种实施方式中，所述打印部件可含有4个墨盒，每个墨盒对应90个喷嘴。 在一种实施方式中，所述喷墨打印机还可包括： 墨水喷出系统，驱动墨盒中的墨水从所述打印头的喷嘴中喷出。 本技术的喷墨打印机由于设置从基底的上表面加热基底的上部加热系统，可 在薄膜的打印过程中，在基底的上方对所述基底上已经形成的薄膜层进行上加热，既可加 快墨水的干燥速度，又使得打印的薄膜质量好，从而可获得光电转化效率高的钙钛矿基薄 膜太阳电池。 本技术的喷墨打印机制备钙钛矿基薄膜太阳电池，可灵活有效调控电池器件 各层微观结构，结合图案设计和墨水控制可以调控各种材料的配比。本技术有利于钙 钛矿基薄膜太阳电池大规模、连续、低成本工业化生产。 根据下文结合附图对本技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更 加明了本技术的上述以及其他目的、优点和特征。 【附图说明】 后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本技术的一些具体实 施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解， 这些附图未必是按比例绘制的。为了明显地示出钙钛矿基薄膜太阳电池的层状结构，太阳 电池在坚向上的尺寸要比实际的大很多倍。附图中： 图1是根据本技术一个实施例的钙钛矿基薄膜太阳电池的示意性结构图； 图2是根据本技术一个实施例的喷墨打印机的示意性结构图； 图3是根据本技术一个实施例的不同薄膜层对应的打印区域示意图； 图4是根据本技术一个实施例的钙钛矿基薄膜太阳电池的示意性结构图。 【具体实施方式】 本技术的钙钛矿基薄膜太阳电池具有在一个基底上层叠形成的多个薄膜层。 如图1所示，钙钛矿基薄膜太阳电池可包括基底20,基底20上表面形成有一层导电层21 ; 所述太阳电池还包括在基底20的导电层21上形成的半导体材料的致密层22 ;在致密层22 上形成的具有多孔结构的支架层23 ;在支架层23上内填充的钙钛矿结构的有机金属半导 体吸光层24 ;在有机金属半导体吸光层24上形成的空穴传输层25 ;以及在空穴传输层25 上形成的对电极26。在一个未示出的实施例中，钙钛矿基薄膜太阳电池也可以不包括空穴 传输层25,对电极26直接形成在有机金属半导体吸光层24上。图1中的箭头表示光线入 射方向。 基底20可以为透明基体，例如玻璃或者柔性透明材料；其上的导电层21为透明导 电层，例如可为FT0或ΙΤ0薄膜。对于本技术中利用喷墨打印工艺在其上打印的基底 20,其表面已存在透明导电层21。 本申请的专利技术人在利用现有的喷墨打印工艺制备钙钛矿基薄膜太阳电池时发现， 利用现有的喷墨打印机逐层打印钙钛矿基薄膜太阳电池的每一薄膜层后，获得的太阳电池 的效率很低，基本没有实用价值。本申请的专利技术人进一步发现，太阳电池效率很低的原因是 打印获得的薄膜的质量不好。在通过对喷墨打印机进行改进之后，本申请的专利技术人惊奇地 发现，在利用喷墨打印工艺在基底20上逐层打印钙钛矿基薄膜太阳电池每一薄膜层时，在 打印的过程中，同时在基底20的下方对基底20进行下加热以及在基底20的上方对基底 20上已经形成的薄膜层进行上加热，获得的钙钛矿基薄膜太阳电池的效率能够得到大幅提 升。 图2是根据本技术一个实施例的喷墨打印机的示意性结构图。如图2所示，本 技术实施例的喷墨打印机包括台板12,打印部件、驱动系统、以及台板加热系统。台板 12具有用于保持基底的载置面；打印部件具有打印头14和墨盒16,打印头14与台板12的 载置面相对配置并向基底20的打印区域进行喷墨而实施打印，墨盒16向打印头14供墨。 打印头14具有喷嘴，墨盒16中的墨水从打印头本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于打印钙钛矿基薄膜太阳电池的喷墨打印机，其特征在于，包括：台板，具有用于保持基底的载置面；打印部件，具有打印头和墨盒，所述打印头与所述台板的载置面相对配置并向基底的打印区域进行喷墨而实施打印，所述墨盒向所述打印头供墨；驱动系统，驱动所述打印头和/或所述台板进行平移；台板加热系统，从下方加热被载置在所述台板的载置面上的所述基底；以及上部加热系统，从上方加热被载置在所述台板的载置面上的所述基底上已经形成的薄膜层。

【技术特征摘要】
1. 一种用于打印钙钛矿基薄膜太阳电池的喷墨打印机，其特征在于，包括： 台板，具有用于保持基底的载置面； 打印部件，具有打印头和墨盒，所述打印头与所述台板的载置面相对配置并向基底的 打印区域进行喷墨而实施打印，所述墨盒向所述打印头供墨； 驱动系统，驱动所述打印头和/或所述台板进行平移； 台板加热系统，从下方加热被载置在所述台板的载置面上的所述基底；以及 上部加热系统，从上方加热被载置在所述台板的载置面上的所述基底上已经形成的薄 膜层。2. 根据权利要求1所述的喷墨打印机，其特征在于，所述上部加热系统包括： 上部加热部件，提供对被载置在所述载置面上的所述基底上已经形成的薄膜层进行加 热的热量； 温度传感器，实时检测被载置在所述载置面上的所述基底上已经形成的薄膜层的上表 面温度；以及 上部温控部件，根据所述温度传感器检测的温度控制所述上部加热部件提供的热量， 控制被载置在所述载置面上的所述基底上已经形成的薄膜层的上表面温度保持在预置温 度。3. 根据权利要求2所述的喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟庆波，吴会觉，李冬梅，罗艳红，石将建，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11