一种沉浸式制备钙钛矿太阳能电池的设备及使用方法技术

本发明专利技术涉及一种沉浸式制备钙钛矿太阳能电池的设备，包括一密封腔室，在密封腔室内设置有至少两个相互隔离的子腔室，在至少一个所述子腔室内设置有至少一组半封闭反应器装置，半封闭反应器装置包括下加热升华装置和上加热台，在下加热升华装置的顶部设置有开口朝上的器皿，在器皿内盛载有反应物，在器皿的正上方设置有基片架，基片架遮罩在器皿的开口上，在基片架的下底面设置有待沉积的基片，基片上的待沉积面正朝向器皿中的反应物，反应物被蒸发沉积到基片表面。本发明专利技术还公开了一种制备钙钛矿太阳能电池的方法，其使用了前述的沉浸式制备钙钛矿太阳能电池的设备。本发明专利技术可在制备过程中控制薄膜的晶体生长，提高成膜质量及均匀性和重复性。

An immersion type equipment for preparing perovskite solar cells and its application method

【技术实现步骤摘要】
一种沉浸式制备钙钛矿太阳能电池的设备及使用方法
本专利技术属于钙钛矿太阳能电池
，特别涉及涉及一种沉浸式制备钙钛矿太阳能电池的设备及使用方法。
技术介绍
太阳能电池是一种光电转换器件，利用半导体的光伏效应将太阳能转化为电能。发展至今，太阳能发电已经成为除水力发电和风力发电之外最重要的可再生能源。现用于商业化的半导体有单晶硅、多晶硅、非晶硅、碲化镉、铜铟镓硒等等，但大多能耗大、成本高。近年来，一种钙钛矿太阳能电池受到广泛关注，这种钙钛矿太阳能电池以有机金属卤化物为光吸收层。钙钛矿为ABX3型的立方八面体结构，如图1所示。此种材料制备的薄膜太阳能电池工艺简便、生产成本低、稳定且转化率高，自2009年至今，光电转换效率从3.8%提升至22%以上，已高于商业化的晶硅太阳能电池且具有较大的成本优势。现有的各种钙钛矿太阳能电池薄膜成型工艺可分为两大类：溶液法和气相法。在溶液法操作简便，但薄膜均一性、重复性差，影响电池的效率。气相法有双源共蒸发法、气相辅助溶液法、化学气相沉积（CVD）等方法，其中气相溶液辅助法可制备均一、大晶粒尺寸、表面粗糙度小的钙钛矿薄膜，但薄膜的重复性、成膜质量有待提高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种沉浸式制备钙钛矿太阳能电池的设备及使用方法，提供了一个均匀稳定的反应环境，可在制备过程中控制薄膜的晶体生长，提高成膜质量及均匀性和重复性，并可嵌入大型生产线进行连续生产。本专利技术是这样实现的，提供一种沉浸式制备钙钛矿太阳能电池的设备，包括一密封腔室，在所述密封腔室内设置有至少两个相互隔离的子腔室，在每两个相邻的所述子腔室之间设置有可开闭的隔离门和输送通道，待沉积的基片穿过隔离门从一个子腔室沿输送通道被输送至另一个子腔室内，在至少一个所述子腔室内设置有至少一组半封闭反应器装置，所述半封闭反应器装置包括下加热升华装置和上加热台，在所述下加热升华装置的顶部设置有开口朝上的器皿，在所述器皿内盛载有反应物，在所述器皿的正上方设置有基片架，所述基片架遮罩在器皿的开口上，在所述器皿的侧面设置有基片架支撑平台，所述基片架设置在基片架支撑平台上，在所述基片架的下底面设置有待沉积的基片，所述基片位于器皿的正上方，其上的待沉积面正朝向器皿中的反应物，所述上加热台设置在基片架上给基片加热，所述反应物被蒸发沉积到基片表面。进一步地，所述钙钛矿太阳能电池的截面结构依次包括透明导电衬底、第一传输层、钙钛矿活性层、第二传输层以及背电极，在所述密封腔室设置有三个子腔室，其中位于前面的子腔室为第二沉积站用于在沉积有钙钛矿太阳能电池的第一传输层的基片上沉积钙钛矿前驱物BX2，中间的子腔室为基片预处理站用于对沉积有钙钛矿前驱物的基片进行预处理，后面的子腔室为第三沉积站用于在预处理过后的沉积有钙钛矿前驱物的基片上沉积钙钛矿反应物AX，在所述第三沉积站内设置有至少一组半封闭反应器装置，所述钙钛矿前驱物BX2和钙钛矿反应物AX组合成为钙钛矿太阳能电池的钙钛矿活性层；其中，在所述钙钛矿前驱物BX2中B为二价金属阳离子，为铅、锡、钨、铜、锌、镓、锗、砷、硒、铑、钯、银、镉、铟、锑、锇、铱、铂、金、汞、铊、铋、钋中的任意一种阳离子，X为氯、溴、碘、硫氰根、氰根、氧氰根、醋酸根、叠氮酸根、硼氢根、Co(CO)4-、C(NO2)3-、C(CN)3-中的任意一种阴离子；在钙钛矿反应物AX中A为铯、铷、钾、胺基、脒基或者碱族中的任意一种阳离子，X为氯、溴、碘、硫氰根、氰根、氧氰根、醋酸根、叠氮酸根、硼氢根、Co(CO)4-、C(NO2)3-、C(CN)3-中的任意一种阴离子。进一步地，在所述密封腔室还设置有另外三个子腔室，在所述第二沉积站的前面设置有第一沉积站用于沉积钙钛矿电池的第一传输层，在所述第三沉积站后面还依次设置有后处理及薄膜质量检测站和第四沉积站，所述后处理及薄膜质量检测站用于对已沉积了钙钛矿太阳能电池的钙钛矿活性层进行膜后处理及对钙钛矿活性层薄膜质量进行检测，经检测质量合格的基片再传输至第四沉积站，所述第四沉积站用于沉积钙钛矿太阳能电池的第二传输层。进一步地，所述沉浸式制备钙钛矿太阳能电池的设备还包括基片装载站、第一清洗站、第一激光划线站、第一激光划线清理站和基片加热站，所述基片沉积有透明导电衬底，所述基片从基片装载站处装载后经传动装置进入第一清洗站进行清洗干燥，再依次经过第一激光划线站、第一激光划线清理站和基片加热站后进入密封腔室的第一沉积站，所述第一激光划线站用于将沉积有透明导电衬底的基片分割成若干个独立的单节器件，而后经传动装置传输至第一激光划线清理站对经激光划线的基片进行进一步清洗干燥，所述基片在输送进入密封腔室前先在基片加热站进行加热。进一步地，在所述基片加热站前还设置有基片检测站以及第二清洗站，所述基片经过第一激光划线清理站被输送至基片检测站进行测试检测，检测合格的基片再经过第二清洗站进行清洗干燥后再输送至基片加热站。进一步地，所述沉浸式制备钙钛矿太阳能电池的设备还包括降温区、第二激光划线站、第二激光划线清理站、第六沉积站、第三激光划线站、第三激光划线清理站、组件装配站以及组件封装站，从所述第四沉积站出来的基片经过降温区降低温度后，再依次经过第二激光划线站、第二激光划线清理站后进入第六沉积站进行钙钛矿太阳能电池的背电极的沉积，在所述第二激光划线站对基片上的第二传输层进行激光划线，在所述第二激光划线清理站利用风机和真空吸尘以除去由于激光划线而导致松动的半导体材料，并对经激光划线的基片进行检测；然后再依次进入第三激光划线站、第三激光划线清理站和组件装配站，最后进入组件封装站，在所述第三激光划线站对背电极进行激光划线，在所述第三激光划线清理站利用风机和真空吸尘以除去由于激光划线而导致松动的背电极材料，并对经激光划线的基片进行检测，在所述组件装配站焊接母线和引线制得钙钛矿太阳能电池板，在所述组件封装站利用合适的封装材料将制得的钙钛矿太阳能电池板进行封装成为钙钛矿太阳能电池成品。进一步地，在所述第二激光划线清理站与第六沉积站之间还设置有第五沉积站用于沉积钙钛矿太阳能电池的缓冲层。进一步地，在所述第三激光划线清理站与组件装配站之间还设置有效率测试中心，所述效率测试中心用于在规定的光照条件下测试制得的钙钛矿太阳能电池产品的光电转换效率。本专利技术是这样实现的，还提供一种制备钙钛矿太阳能电池的方法，在制备钙钛矿太阳能电池的过程中使用了如前所述的沉浸式制备钙钛矿太阳能电池的设备。本专利技术是这样实现的，还提供一种制备钙钛矿太阳能电池的方法，其在制备钙钛矿太阳能电池的过程中使用了如前所述的沉浸式制备钙钛矿太阳能电池的设备，该方法包括以下步骤：S1，将沉积有透明导电衬底的基片装载于基片装载站，而后经传动装置进入第一清洗站进行清洗干燥；S2，将清洗干燥后的基片传送至第一激光划线站，将沉积有透明导电衬底的基片分割成若干个独立的单节器件，而后经传动装置传输至第一激光划线清理站对经激光划线的基片进行进一步清洗干燥；S3，将基片经传动装置传送至基片检测站进行测试检测，以确保基片上每个单节器件相互独立；S4，将检测合格的基片经传动装置传送至第二清洗站进行清洗干燥后再输送至基片加热站进行预加热或其他处理；S5，经过预处理的基片经传动装置传送至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沉浸式制备钙钛矿太阳能电池的设备，包括一密封腔室，其特征在于，在所述密封腔室内设置有至少两个相互隔离的子腔室，在每两个相邻的所述子腔室之间设置有可开闭的隔离门和输送通道，待沉积的基片穿过隔离门从一个子腔室沿输送通道被输送至另一个子腔室内，在至少一个所述子腔室内设置有至少一组半封闭反应器装置，所述半封闭反应器装置包括下加热升华装置和上加热台，在所述下加热升华装置的顶部设置有开口朝上的器皿，在所述器皿内盛载有反应物，在所述器皿的正上方设置有基片架，所述基片架遮罩在器皿的开口上，在所述器皿的侧面设置有基片架支撑平台，所述基片架设置在基片架支撑平台上，在所述基片架的下底面设置有待沉积的基片，所述基片位于器皿的正上方，其上的待沉积面正朝向器皿中的反应物，所述上加热台设置在基片架上给基片加热，所述反应物被蒸发沉积到基片表面。

【技术特征摘要】
1.一种沉浸式制备钙钛矿太阳能电池的设备，包括一密封腔室，其特征在于，在所述密封腔室内设置有至少两个相互隔离的子腔室，在每两个相邻的所述子腔室之间设置有可开闭的隔离门和输送通道，待沉积的基片穿过隔离门从一个子腔室沿输送通道被输送至另一个子腔室内，在至少一个所述子腔室内设置有至少一组半封闭反应器装置，所述半封闭反应器装置包括下加热升华装置和上加热台，在所述下加热升华装置的顶部设置有开口朝上的器皿，在所述器皿内盛载有反应物，在所述器皿的正上方设置有基片架，所述基片架遮罩在器皿的开口上，在所述器皿的侧面设置有基片架支撑平台，所述基片架设置在基片架支撑平台上，在所述基片架的下底面设置有待沉积的基片，所述基片位于器皿的正上方，其上的待沉积面正朝向器皿中的反应物，所述上加热台设置在基片架上给基片加热，所述反应物被蒸发沉积到基片表面。2.如权利要求1所述的沉浸式制备钙钛矿太阳能电池的设备，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池的截面结构依次包括透明导电衬底、第一传输层、钙钛矿活性层、第二传输层以及背电极，在所述密封腔室设置有三个子腔室，其中位于前面的子腔室为第二沉积站用于在沉积有钙钛矿太阳能电池的第一传输层的基片上沉积钙钛矿前驱物BX2，中间的子腔室为基片预处理站用于对沉积有钙钛矿前驱物的基片进行预处理，后面的子腔室为第三沉积站用于在预处理过后的沉积有钙钛矿前驱物的基片上沉积钙钛矿反应物AX，在所述第三沉积站内设置有至少一组半封闭反应器装置，所述钙钛矿前驱物BX2和钙钛矿反应物AX组合成为钙钛矿太阳能电池的钙钛矿活性层；其中，在所述钙钛矿前驱物BX2中B为二价金属阳离子，为铅、锡、钨、铜、锌、镓、锗、砷、硒、铑、钯、银、镉、铟、锑、锇、铱、铂、金、汞、铊、铋、钋中的任意一种阳离子，X为氯、溴、碘、硫氰根、氰根、氧氰根、醋酸根、叠氮酸根、硼氢根、Co(CO)4-、C(NO2)3-、C(CN)3-中的任意一种阴离子；在钙钛矿反应物AX中A为铯、铷、钾、胺基、脒基或者碱族中的任意一种阳离子，X为氯、溴、碘、硫氰根、氰根、氧氰根、醋酸根、叠氮酸根、硼氢根、Co(CO)4-、C(NO2)3-、C(CN)3-中的任意一种阴离子。3.如权利要求2所述的沉浸式制备钙钛矿太阳能电池的设备，其特征在于，在所述密封腔室还设置有另外三个子腔室，在所述第二沉积站的前面设置有第一沉积站用于沉积钙钛矿电池的第一传输层，在所述第三沉积站后面还依次设置有后处理及薄膜质量检测站和第四沉积站，所述后处理及薄膜质量检测站用于对已沉积了钙钛矿太阳能电池的钙钛矿活性层进行膜后处理及对钙钛矿活性层薄膜质量进行检测，经检测质量合格的基片再传输至第四沉积站，所述第四沉积站用于沉积钙钛矿太阳能电池的第二传输层。4.如权利要求3所述的沉浸式制备钙钛矿太阳能电池的设备，其特征在于，所述沉浸式制备钙钛矿太阳能电池的设备还包括基片装载站、第一清洗站、第一激光划线站、第一激光划线清理站和基片加热站，所述基片沉积有透明导电衬底，所述基片从基片装载站处装载后经传动装置进入第一清洗站进行清洗干燥，再依次经过第一激光划线站、第一激光划线清理站和基片加热站后进入密封腔室的第一沉积站，所述第一激光划线站用于将沉积有透明导电衬底的基片分割成若干个独立的单节器件，而后经传动装置传输至第一激光划线清理站对经激光划线的基片进行进一步清洗干燥，所述基片在输送进入密封腔室前先在基片加热站进行加热。5.如权利要求4所述的沉浸式制备钙钛矿太阳能电池的设备，其特征在于，在所述基片加热站前还设置有基片检测站以及第二清洗站，所述基片经过第一激光划线清理站被输送至基片检测站进行测试检测，检测合格的基片再经过第二清洗站进行清洗干燥后再输送至基片加热站。6.如权利要求4所述的沉浸式制备钙钛矿太阳能电池的设备，其特征在于，所述沉浸式制备钙钛矿太阳能电池的设备还包括降温区、第二激光划线站、第二激光划线清理站、第六沉积站、第三激光划线站、第三激光划线清理站、组件装配站以及组件封装站，从所述第四沉积站出来的基片经过降温区降低温度后，再依次经过第二激光划线站、第二激光划线清理站后进入第六沉积站进行钙钛矿太阳能电池的背电极的沉积，在所述第二激光划线站对基片上的第二传输层进行激光划线，在所述第二激光划线清理站利用风机和真空吸尘以除去由于激光划线而导致松动的半导体材料，并对经激光划线的基片进行检测；然后再依次进入第三激光划线站、第三激光划...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：杭州纤纳光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33