一步法卷对卷制备钙钛矿薄膜连续制备的工艺及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一步法卷对卷制备钙钛矿薄膜连续制备的工艺及装置，沿基材传输方向依次设置有放卷装置、涂布装置、干燥装置、萃取装置、退火装置和收卷装置，放卷装置包括有放卷轴以及若干沿基材传输方向设置的支撑辊，涂布装置包括有涂布背辊以及狭缝模头，狭缝模头朝向涂布背辊一侧供给涂布液；干燥装置包括有干燥箱体以及设置在干燥箱体内的加热装置；萃取装置包括有萃取槽和萃取槽内的导向辊组，萃取槽内装有与涂布液对应的反溶剂，退火装置包括有退火箱体以及设置在退火箱体内的加热装置，收卷装置包括有收卷轴，对钙钛矿层进行反溶剂萃取，可以极大促进晶体的形核及生长，从而获得结晶良好、排列致密以及表面平整的钙钛矿薄膜。

Continuous preparation of perovskite film by one-step roll to roll method

【技术实现步骤摘要】
一步法卷对卷制备钙钛矿薄膜连续制备的工艺及装置
本专利技术涉及光伏电池
，具体涉及一步法卷对卷制备钙钛矿薄膜连续制备的工艺及装置。
技术介绍
钙钛矿太阳能电池经过短短几年的发展，其性能已经超过了近十年来太阳能电池中使用的半导体化合物(如CdTe和CIGS(铜铟镓硒))的最高效率。钙钛矿薄膜可以通过简单且廉价的溶液涂布工艺制备，在商业化太阳能电池上有着巨大的潜力。一步法工艺是将钙钛矿配制成溶液，涂布在基材表面，然后再进行溶剂萃取和高温退火，最终得到钙钛矿薄膜。在一步法制备大面积钙钛矿薄膜的报道中，有人利用平板涂布，对基材加热进行高温涂布，但其非连续涂布，工艺重复性控制难度大，生产效率较卷对卷涂布要低很多。有人利用卷对卷涂布，在涂布钙钛矿后采用喷涂或狭缝涂布反溶剂进行溶剂萃取。这种方式需要连续两次涂布，工艺控制复杂，而且需要对反溶剂的操作参数进行严格控制，但是一步法仅在平板涂布的生产方式中，而平板涂布为非连续涂布，工艺重复性控制难度大，生产效率较卷对卷涂布要低很多，现有技术存在改进之处。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提出了一步法卷对卷制备钙钛矿薄膜连续制备装置，对钙钛矿层进行反溶剂萃取，可以极大促进晶体的形核及生长，从而获得结晶良好、排列致密以及表面平整的钙钛矿薄膜。为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：一步法卷对卷制备钙钛矿薄膜连续制备装置，沿基材传输方向依次设置有放卷装置、涂布装置、干燥装置、萃取装置、退火装置和收卷装置，所述放卷装置包括有放卷轴以及若干沿基材传输方向设置的支撑辊，所述涂布装置包括有涂布背辊以及狭缝模头，所述狭缝模头朝向所述涂布背辊一侧供给涂布液；所述干燥装置包括有干燥箱体以及设置在所述干燥箱体内的加热装置；所述萃取装置包括有萃取槽和所述萃取槽内的导向辊组，所述萃取槽内装有与所述涂布液对应的反溶剂，所述退火装置包括有退火箱体以及设置在所述退火箱体内的加热装置，所述收卷装置包括有收卷轴。本专利技术进一步设置为：所述放卷装置为单工位或双工位，所述放卷轴为主动放卷或被动放卷，所述放卷轴的转向为顺时针设置和/或逆时针设置，所述收卷装置与所述卷装置对应设置。本专利技术进一步设置为：所述涂布背辊为刚辊。本专利技术进一步设置为：所述导向辊组包括有设置在所述萃取槽液面上方的引导辊、两个设置在萃取槽内的转向辊以及设置在两所述转向辊之间的过渡辊，所述引导辊上的两侧设置有与基材边缘对应的限位片，所述转向辊对称设置在基材宽度方向两侧，所述过渡辊的两侧设置有与基材边缘对应的限位片限位片，所述引导辊和所述过渡辊均与基材未涂布的表面抵接，所述转向辊与基材涂布的表面抵接。本专利技术进一步设置为：所述萃取槽还连接有用于保持所述反溶剂内溶质浓度的循环装置。本专利技术进一步设置为：所述加热装置为红外加热和/或热风加热，所述加热箱体和所述退火箱体的长度根据工艺需要的干燥时间和基材传输速度共同确定。本专利技术进一步设置为：还包括有设置在所述退火装置后、所述收卷装置前的贴合装置，所述贴合装置包括有压合设置的对辊，其中一根为与基材未涂布表面抵接的压合背辊，所述压合背辊位置固定设置，所述压合背辊具有加热或冷却功能；另一根为胶辊，所述胶辊采用气动或液动升降设置，所述胶辊上还设置有覆膜。本专利技术进一步设置为：所述涂布装置采用刮涂工艺或喷涂工艺或狭缝涂布工艺。本专利技术还公开了，一步法卷对卷制备钙钛矿薄膜连续制备工艺：采用上述连续制备装置生产，包括有以下步骤包括有以下步骤S1、已经涂有底电极和电子传输层的基材由所述放卷轴旋转放出，经过所述涂布装置，所述狭缝模头将涂布液均匀的涂布于基材表面，基材表面上的膜层的厚度通过放卷轴的放卷速度及涂布液供液量进行控制；S2、基材进入干燥装置内进行干燥，通过调整所述加热装置内的温度、所述加热箱体的长度等参数严格控制基材的干燥程度；S3、干燥后的基材经所述导向辊的引导进入萃取槽内，基材在所述萃取槽内的浸泡时间通过调整过渡辊与转向辊之间的距离进行控制；S4、基材进入退火装置进行退火，钙钛矿晶体进一步形成并生长，最终形成结晶均匀、良好的钙钛矿薄膜；退火时间可通过退火箱体的长度进行控制；S5、基材经收卷辊完成收卷。本专利技术进一步设置为：所述S4与S5之间还设置有S6，所述S6包括以下工艺：完成退火后的基材经过所述贴合装置，基材涂布表面与所述胶辊抵接，基材未涂布表面与所述压合背辊抵接，所述覆膜通过所述胶辊贴合于基材表面。综上所述，本专利技术具有以下效果：1、通过萃取槽内设置的导向辊组保证基材在萃取槽内运行的稳定性，转向辊与过渡辊上设置的限位片能够保证基材在萃取槽内运行的稳定性，同时转向辊仅与基材边缘接触，保证基材的涂布表面与反溶剂充分接触，同时也减少基材由于与转向辊接触而影响结晶效果；2、通过调节过渡辊与转向辊之间的距离即可调整基材在萃取槽内运行的时间，即可控制基材的萃取时长；3、避免膜层在进入下道工序前受到损伤。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为钙钛矿薄膜连续制备装置的整体结构示意图；图2为萃取装置的结构示意图；图3为萃取装置的内部结构示意图；图4为一步法卷对卷制备钙钛矿薄膜连续制备工艺的流程图。图中：1、放卷装置；11、放卷辊；12、支撑辊；13、基材；2、涂布装置；21、涂布背辊；22、狭缝模头；3、干燥装置；4、萃取装置；41、萃取槽；42、导向辊组；421、引导辊；422、转向辊；423、过渡辊；43、限位片；5、退火装置；6、收卷装置；7、贴合装置；71、压合背辊；72、胶辊；73、覆膜放卷辊；74、覆膜。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。如图1所示，一步法卷对卷制备钙钛矿薄膜连续制备装置，沿基材传输方向依次设置有放卷装置、涂布装置、干燥装置、萃取装置、退火装置和收卷装置，所述放卷装置包括有放卷轴以及若干沿基材传输方向设置的支撑辊，所述涂布装置包括有涂布背辊以及狭缝模头，所述狭缝模头朝向所述涂布背辊一侧供给涂布液；所述干燥装置包括有干燥箱体以及设置在所述干燥箱体内的加热装置；所述萃取装置包括有萃取槽和所述萃取槽内的导向辊组，所述萃取槽内装有与所述涂布液对应的反溶剂，所述退火装置包括有退火箱体以及设置在所述退火箱体内的加热装置，所述收卷装置包括有收卷轴。还包括有设置在所述退火装置后、所述收卷装置前的贴合装置，所述贴合装置包括有压合设置的对辊，其中一根为与基材未涂布表面抵接的压合背辊，所述压合背辊位置固定设置，所述压合背辊具有加热或冷却功能；另一根为胶辊，所述胶辊采用气动或液动升降设置，所述胶辊上还设置有覆膜。本方案中，所述导向辊组包括有设置在所述萃取槽液面上方的引导辊、两个设置在萃取槽内的转向辊以及设置在两所述转向辊之间的过渡辊，所述引导辊上的两侧设置有与基材边缘对应的限位片，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一步法卷对卷制备钙钛矿薄膜连续制备装置，其特征在于，沿基材传输方向依次设置有放卷装置、涂布装置、干燥装置、萃取装置、退火装置和收卷装置，所述放卷装置包括有放卷轴以及若干沿基材传输方向设置的支撑辊，所述涂布装置包括有涂布背辊以及狭缝模头，所述狭缝模头朝向所述涂布背辊一侧供给涂布液；所述干燥装置包括有干燥箱体以及设置在所述干燥箱体内的加热装置；所述萃取装置包括有萃取槽和所述萃取槽内的导向辊组，所述萃取槽内装有与所述涂布液对应的反溶剂，所述退火装置包括有退火箱体以及设置在所述退火箱体内的加热装置，所述收卷装置包括有收卷轴。/n

【技术特征摘要】
1.一步法卷对卷制备钙钛矿薄膜连续制备装置，其特征在于，沿基材传输方向依次设置有放卷装置、涂布装置、干燥装置、萃取装置、退火装置和收卷装置，所述放卷装置包括有放卷轴以及若干沿基材传输方向设置的支撑辊，所述涂布装置包括有涂布背辊以及狭缝模头，所述狭缝模头朝向所述涂布背辊一侧供给涂布液；所述干燥装置包括有干燥箱体以及设置在所述干燥箱体内的加热装置；所述萃取装置包括有萃取槽和所述萃取槽内的导向辊组，所述萃取槽内装有与所述涂布液对应的反溶剂，所述退火装置包括有退火箱体以及设置在所述退火箱体内的加热装置，所述收卷装置包括有收卷轴。


2.根据权利要求1所述的一步法卷对卷制备钙钛矿薄膜连续制备装置，其特征在于，所述放卷装置为单工位或双工位，所述放卷轴为主动放卷或被动放卷，所述放卷轴的转向为顺时针设置和/或逆时针设置，所述收卷装置与所述卷装置对应设置。


3.根据权利要求1所述的一步法卷对卷制备钙钛矿薄膜连续制备装置，其特征在于，所述涂布背辊为刚辊。


4.根据权利要求1所述的一步法卷对卷制备钙钛矿薄膜连续制备装置，其特征在于，所述导向辊组包括有设置在所述萃取槽液面上方的引导辊、两个设置在萃取槽内的转向辊以及设置在两所述转向辊之间的过渡辊，所述引导辊上的两侧设置有与基材边缘对应的限位片，所述转向辊对称设置在基材宽度方向两侧，所述过渡辊的两侧设置有与基材边缘对应的限位片限位片，所述引导辊和所述过渡辊均与基材未涂布的表面抵接，所述转向辊与基材涂布的表面抵接。


5.根据权利要求4所述的一步法卷对卷制备钙钛矿薄膜连续制备装置，其特征在于，所述萃取槽还连接有用于保持所述反溶剂内溶质浓度的循环装置。


6.根据权利要求1所述的一步法卷对卷制备钙钛矿薄膜连续制备装置，其特征在于，所述加热装置为红外加热和/或热风加热，所述加热箱...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑永强，张宇，高辉，孙国平，欧阳俊波，韩长峰，冯宗宝，钱磊，张德龙，
申请(专利权)人：江苏集萃分子工程研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32