一种柔刚两用型钙钛矿太阳能电池一体化沉积系统技术方案

本发明专利技术涉及太阳能电池生产技术领域，具体地说是一种柔刚两用型钙钛矿太阳能电池一体化沉积系统，包括前溅射装置、蒸发装置和后溅射装置，所述前溅射装置、蒸发装置和后溅射装置内均设有柔性沉积轨道系统、刚性沉积轨道系统和多个腔室，柔性衬底通过所述柔性沉积轨道系统带动在各个腔室间移动，刚性衬底通过所述刚性沉积轨道系统带动在各个腔室间移动；所述前溅射装置用于ITO溅射沉积和TiO2溅射沉积，所述蒸发装置用于CH3NH3PbI热蒸发沉积和PbCl3热蒸发沉积，所述后溅射装置用于NiO电极溅射沉积和Au电极溅射沉积。本发明专利技术根据钙钛矿的基本结构，将系统设计为溅射沉积‑蒸发沉积‑溅射沉积的真空法沉积模式，极大改善了钙钛矿太阳能电池的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种柔刚两用型钙钛矿太阳能电池一体化沉积系统
本专利技术涉及太阳能电池生产
，具体地说是一种柔刚两用型钙钛矿太阳能电池一体化沉积系统。
技术介绍
太阳能是取之不尽，用之不竭的清洁能源，如何提高太阳能利用率是当前科学研究的重点之一。钙钛矿电池作为新兴太阳能电池，经过短短十多年的发展，其效率已经逼近晶体硅太阳能电池，对太阳能的利用率为世人瞩目。但现有技术中，钙钛矿太阳能电池更多的还仅仅局限于实验室的研究，一方面由于稳定性的原因，另一方面是由于生产设备和方法的局限性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种柔刚两用型钙钛矿太阳能电池一体化沉积系统，根据钙钛矿的基本结构，将系统设计为溅射沉积-蒸发沉积-溅射沉积的模式，极大改善了钙钛矿太阳能电池的稳定性。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种柔刚两用型钙钛矿太阳能电池一体化沉积系统，包括前溅射装置、蒸发装置和后溅射装置，所述前溅射装置、蒸发装置和后溅射装置内均设有柔性沉积轨道系统、刚性沉积轨道系统和多个腔室，柔性衬底通过所述柔性沉积轨道系统带动在各个腔室间移动，刚性衬底通过所述刚性沉积轨道系统带动在各个腔室间移动；所述前溅射装置内设有进行ITO溅射沉积的第一前沉积室和进行ITO溅射沉积的第一后沉积室，所述蒸发装置内设有进行CH3NH3PbI热蒸发沉积的第二前沉积室、进行PbCl3热蒸发沉积的第二后沉积室和进行退火成膜的第二后过渡室，所述后溅射装置内设有进行NiO电极溅射沉积的第三前沉积室和进行Au电极溅射沉积的第三后沉积室。所述前溅射装置、蒸发装置和后溅射装置内的柔性沉积轨道系统结构相同，均包括前保护膜滚轮、放料滚轮、前张力滚轮、前转向滚轮、后转向滚轮、后张力滚轮、后保护膜滚轮和收料滚轮，柔性衬底一端缠绕在所述放料滚轮上，另一端依次绕过前张力滚轮、前转向滚轮、后转向滚轮、后张力滚轮后缠绕在收料滚轮上，在所述放料滚轮下侧设有前保护膜滚轮，在收料滚轮下侧设有后保护膜滚轮。所述前溅射装置包括第一上料室、第一前过渡室、第一前沉积室、第一后沉积室、第一后过渡室和第一下料室，其中第一上料室中设有前保护膜滚轮、放料滚轮和前张力滚轮，在所述前保护膜滚轮和前张力滚轮之间设有第一离子源，第一前过渡室内以及第一前沉积室输入端分别设有一个前转向滚轮，在第一前沉积室内设有用于ITO溅射沉积的第一前溅射组件和加热器，在第一后沉积室内设有用于TiO2的溅射沉积的第一后溅射组件和加热器，在第一后沉积室输出端以及第一后过渡室内分别设有一个后转向滚轮，在第一下料室内设有后保护膜滚轮和收料滚轮，刚性沉积轨道系统水平穿过前溅射装置内的各个腔室。所述蒸发装置包括第二上料室、第二前过渡室、第二前沉积室、第二后沉积室、第二后过渡室和第二下料室，其中第二上料室中设有前保护膜滚轮、放料滚轮和前张力滚轮，在所述前保护膜滚轮和前张力滚轮之间设有第二离子源，第二前过渡室内以及第二前沉积室输入端分别设有一个前转向滚轮，在第二前沉积室内设有用于CH3NH3PbI热蒸发沉积的第二前蒸发组件和加热器，在第二后沉积室内设有用于PbCl3热蒸发沉积的第二后蒸发组件和加热器，在第二后沉积室输出端以及第二后过渡室内分别设有一个后转向滚轮，另外在第二后过渡室内上侧设有加热器，在第二下料室内设有后保护膜滚轮和收料滚轮，刚性沉积轨道系统水平穿过蒸发装置内的各个腔室。所述后溅射装置包括第三上料室、第三前过渡室、第三前沉积室、第三后沉积室、第三后过渡室和第三下料室，其中第三上料室中设有前保护膜滚轮、放料滚轮和前张力滚轮，在所述前保护膜滚轮和前张力滚轮之间设有第三离子源，第三前过渡室内以及第三前沉积室输入端分别设有一个前转向滚轮，在第三前沉积室内设有用于NiO电极溅射沉积的第三前溅射组件和加热器，在第三后沉积室内设有用于Au电极溅射沉积的第三后溅射组件和加热器，在第三后沉积室输出端以及第三后过渡室内分别设有一个后转向滚轮，在第三下料室内设有后保护膜滚轮和收料滚轮，刚性沉积轨道系统水平穿过后溅射装置内的各个腔室。所述前溅射装置、蒸发装置和后溅射装置内的刚性沉积轨道系统依次衔接，所述前溅射装置内的收料滚轮和蒸发装置内的放料滚轮通过柔性衬底连接，所述蒸发装置内的收料滚轮和后溅射装置的放料滚轮通过柔性衬底连接。所述前溅射装置、蒸发装置和后溅射装置内的刚性沉积轨道系统结构相同，均包括驱动电机、驱动轴、主动链轮、传动组件和辊轮轨道，所述驱动轴通过所述驱动电机驱动转动，在所述驱动轴两端分别设有一个主动链轮，两组辊轮轨道分设于装置内两侧，且所述两组辊轮轨道分别通过不同的主动链轮驱动旋转并带动刚性衬底移动，所述主动链轮通过传动组件传递转矩。所述前溅射装置、蒸发装置和后溅射装置内的各个腔室之间采用气帘进行密闭，在相邻腔室之间均设有气帘阀门通道组件，在各个装置外均设有真空泵组。所述气帘阀门通道组件包括压力传感器、刚性衬底传输阀门、柔性衬底传输阀门和快抽通道，所述刚性衬底传输阀门和柔性衬底传输阀门均安装在相邻腔室之间的隔板上，所述刚性衬底传输阀门通过刚性衬底触碰压力传感器控制打开，柔性衬底传输阀门下侧设有快抽通道，所述快抽通道与真空泵组相连。所述柔性衬底传输阀门包括阀门体和阀门座，在阀门座内设有柔性衬底传输通道，且所述柔性衬底传输通道上下侧均设有惰性气体通道，柔性衬底传输通道输出端设有阀门体。本专利技术的优点与积极效果为：1、本专利技术根据钙钛矿的基本结构，将系统设计为溅射-蒸镀-溅射的模式，极大改善了钙钛矿太阳能电池的稳定性。2、本专利技术设有柔性沉积轨道和刚性沉积轨道两套系统，方便制备不同类型的电池芯片。3、本专利技术各个装置既可以组合使用，也可以分别拆开独立使用，使用灵活方便。附图说明图1为本专利技术的结构示意图，图2为图1中前溅射装置的结构示意图，图3为图1中蒸发装置的结构示意图，图4为图1中后溅射装置的结构示意图，图5为图2、图3、图4中的刚性沉积轨道系统结构示意图，图6为图2、图3、图4中的溅射组件结构示意图，图7为图2、图3、图4中的气帘阀门组件结构示意图。图8为图7中柔性衬底传输口的放大示意图。其中，1为前溅射装置，11为第一上料室，12为第一前过渡室，13为第一前沉积室，14为第一后沉积室，15为第一后过渡室，16为第一下料室，17为第一前溅射组件，18为第一后溅射组件，19为第一离子源；2为蒸发装置，21为第二上料室，22为第二前过渡室，23为第二前沉积室，24为第二后沉积室，25为第二后过渡室，26为第二下料室，27为第二前蒸发组件，28为第二后蒸发组件，29为第二离子源；3为后溅射装置，31为第三上料室，32为第三前过渡室，33为第三前沉积室，34为第三后沉积室，35为第三后过渡室，36为第三下料室，37为第三前溅射组件，38为第三后溅射组件，39为第三离子源；4为柔性沉积轨道系统，401为前保护膜滚轮，402为放料滚轮，403为前张力滚轮，404为前转向滚轮，405为后转向滚轮，406为后张力滚轮，407为后保护膜滚轮，408为收料滚轮；5为刚性沉积轨道系统，501为驱动电机，502为驱动轴，503为主动链轮，504为链条，505为传动轴，506为刚性衬底，507为辊轮轨道；6为加热器；7为气帘阀门通道组件，701为压力传感器，702为刚性衬本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔刚两用型钙钛矿太阳能电池一体化沉积系统，其特征在于：包括前溅射装置(1)、蒸发装置(2)和后溅射装置(3)，所述前溅射装置(1)、蒸发装置(2)和后溅射装置(3)内均设有柔性沉积轨道系统(4)、刚性沉积轨道系统(5)和多个腔室，柔性衬底通过所述柔性沉积轨道系统(4)带动在各个腔室间移动，刚性衬底(506)通过所述刚性沉积轨道系统(5)带动在各个腔室间移动；所述前溅射装置(1)内设有进行ITO溅射沉积的第一前沉积室(13)和进行ITO溅射沉积的第一后沉积室(14)，所述蒸发装置(2)内设有进行CH3NH3PbI热蒸发沉积的第二前沉积室(23)、进行PbCl3热蒸发沉积的第二后沉积室(24)和进行退火成膜的第二后过渡室(25)，所述后溅射装置(3)内设有进行NiO电极溅射沉积的第三前沉积室(33)和进行Au电极溅射沉积的第三后沉积室(34)。

【技术特征摘要】
1.一种柔刚两用型钙钛矿太阳能电池一体化沉积系统，其特征在于：包括前溅射装置(1)、蒸发装置(2)和后溅射装置(3)，所述前溅射装置(1)、蒸发装置(2)和后溅射装置(3)内均设有柔性沉积轨道系统(4)、刚性沉积轨道系统(5)和多个腔室，柔性衬底通过所述柔性沉积轨道系统(4)带动在各个腔室间移动，刚性衬底(506)通过所述刚性沉积轨道系统(5)带动在各个腔室间移动；所述前溅射装置(1)内设有进行ITO溅射沉积的第一前沉积室(13)和进行ITO溅射沉积的第一后沉积室(14)，所述蒸发装置(2)内设有进行CH3NH3PbI热蒸发沉积的第二前沉积室(23)、进行PbCl3热蒸发沉积的第二后沉积室(24)和进行退火成膜的第二后过渡室(25)，所述后溅射装置(3)内设有进行NiO电极溅射沉积的第三前沉积室(33)和进行Au电极溅射沉积的第三后沉积室(34)。2.根据权利要求1所述的柔刚两用型钙钛矿太阳能电池一体化沉积系统，其特征在于：所述前溅射装置(1)、蒸发装置(2)和后溅射装置(3)内的柔性沉积轨道系统(4)结构相同，均包括前保护膜滚轮(401)、放料滚轮(402)、前张力滚轮(403)、前转向滚轮(404)、后转向滚轮(405)、后张力滚轮(406)、后保护膜滚轮(407)和收料滚轮(408)，柔性衬底一端缠绕在所述放料滚轮(402)上，另一端依次绕过前张力滚轮(403)、前转向滚轮(404)、后转向滚轮(405)、后张力滚轮(406)后缠绕在收料滚轮(408)上，在所述放料滚轮(402)下侧设有前保护膜滚轮(401)，在收料滚轮(408)下侧设有后保护膜滚轮(407)。3.根据权利要求2所述的柔刚两用型钙钛矿太阳能电池一体化沉积系统，其特征在于：所述前溅射装置(1)包括第一上料室(11)、第一前过渡室(12)、第一前沉积室(13)、第一后沉积室(14)、第一后过渡室(15)和第一下料室(16)，其中第一上料室(11)中设有前保护膜滚轮(401)、放料滚轮(402)和前张力滚轮(403)，在所述前保护膜滚轮(401)和前张力滚轮(403)之间设有第一离子源(19)，第一前过渡室(12)内以及第一前沉积室(13)输入端分别设有一个前转向滚轮(404)，在第一前沉积室(13)内设有用于ITO溅射沉积的第一前溅射组件(17)和加热器(6)，在第一后沉积室(14)内设有用于TiO2的溅射沉积的第一后溅射组件(18)和加热器(6)，在第一后沉积室(14)输出端以及第一后过渡室(15)内分别设有一个后转向滚轮(405)，在第一下料室(16)内设有后保护膜滚轮(407)和收料滚轮(408)，刚性沉积轨道系统(5)水平穿过前溅射装置(1)内的各个腔室。4.根据权利要求2所述的柔刚两用型钙钛矿太阳能电池一体化沉积系统，其特征在于：所述蒸发装置(2)包括第二上料室(21)、第二前过渡室(22)、第二前沉积室(23)、第二后沉积室(24)、第二后过渡室(25)和第二下料室(26)，其中第二上料室(21)中设有前保护膜滚轮(401)、放料滚轮(402)和前张力滚轮(403)，在所述前保护膜滚轮(401)和前张力滚轮(403)之间设有第二离子源(29)，第二前过渡室(22)内以及第二前沉积室(33)输入端分别设有一个前转向滚轮(404)，在第二前沉积室(23)内设有用于CH3NH3PbI热蒸发沉积的第二前蒸发组件(27)和加热器(6)，在第二后沉积室(24)内设有用于PbCl3热蒸发沉积的第二后蒸发组件(28)和加热器(6)，在第二后沉积室(24)输出端以及第二后过渡室(25)内分别设有一个后...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘生忠，杜敏永，王辉，曹越先，张豆豆，秦炜，王开，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21