本发明专利技术提供一种用于狭缝涂布设备的高均匀性涂头装置及其使用方法，装置为免打料泵系统的第一涂头装置或带有打料泵系统的第二涂头装置，该涂头装置既可用于免打料泵系统的狭缝涂布设备，也可用于常规的带有打料泵系统的狭缝涂布设备。第一涂头装置主要包括耐腐蚀的不变形材质的半片涂头、光滑耐腐蚀的不变形材质的圆柱型滚轮、耐腐蚀的不变形材质的弹簧管以及可精密调节的压力计。工作过程中，通过支架实现涂头装置的升降，使滚轮底部外表面与衬底表面充分接触，运行平台带着衬底水平移动，目标溶液经容纳腔室流至滚轮外表面，利用滚轮的滚动将目标溶液连续均匀涂敷在衬底表面形成薄膜。本发明专利技术可大面积、连续性，高均匀性的涂敷溶液，有更低成本。有更低成本。有更低成本。
【技术实现步骤摘要】
一种用于狭缝涂布设备的高均匀性涂头装置及其使用方法
[0001]本专利技术涉及狭缝涂布设备、薄膜沉积制备、以及太阳能电池制备
，具体而言，尤其涉及一种用于狭缝涂布设备的高均匀性涂头装置及其使用方法。
技术介绍
[0002]钙钛矿太阳能电池(Perovskite solar cells)的认证效率已经达到25.5％，但其离产业化应用还存在巨大的鸿沟，其中高质量大面积生产和稳定性依然是主要制约因素。当前的大面积制备方法种类众多，像真空沉积，刮涂，狭缝涂布，喷墨打印等。其中，狭缝涂布具有可持续供液，连续生产的巨大优势，是最适合产业化生产的技术之一。但当前这种设备存在的问题也比较显著，一方面需要有打料设备，另一方面需要调节涂头和衬底之间的狭缝间距。其中调节狭缝间距对运行基台的平整性提出了极高的要求，因为在运行过程中的微小扰动会严重影响溶液涂敷的均匀性进而影响结晶和成膜质量。
[0003]现有技术存在以下缺点：
[0004](1)当前的狭缝涂布所必须采用的涂头和打料系统是分开的。打料通常采用打料泵调节溶液的流量，并通过导液管连接到涂头，需要更大空间，且需要精确的电机来控制打料泵。
[0005](2)涂头通常采用的是两个半片夹垫片，中间有液槽。在使用时需要调节涂头和基台之间的狭缝进而控制溶液涂敷的厚度。在涂敷过程中对基台平整性要求极高。而且要求运行过程中对狭缝宽度的扰动要小，否则会影响涂敷薄膜的厚度均匀性。这造成设备成本的增加。
[0006]基于上述背景，本专利技术基于涂头结构，开发了一种无需打料辅助配件的功能化书写式狭缝涂布用涂头装置。
技术实现思路
[0007]根据上述提出的当前的狭缝涂布所必须采用的涂头和打料系统是分开的，打料通常采用打料泵调节溶液的流量，并通过导液管连接到涂头，需要更大空间，且需要精确的电机来控制打料泵；涂头通常采用的是两个半片夹垫片，中间有液槽，在使用时需要调节涂头和基台之间的狭缝进而控制溶液涂敷的厚度，在涂敷过程中对基台平整性要求极高，而且要求运行过程中对狭缝宽度的扰动要小，否则会影响涂敷薄膜的厚度均匀性，这造成设备成本的增加的技术问题，而提供一种用于狭缝涂布设备的高均匀性涂头装置及其使用方法。本专利技术主要利用半片涂头、滚轮和溶液进料口组成的免打料泵系统的第一涂头装置或带有打料泵系统的第二涂头装置，实现将目标溶液连续均匀涂敷在衬底表面形成薄膜。该涂头装置既可以用于免打料泵系统的狭缝涂布设备，也可以用于常规的带有打料泵系统的狭缝涂布设备。第一涂头装置在使用过程中，组装好后注入所需溶液，随后封闭注液口，调节压力计压迫滚轮；随后，调节好的涂头挂在支架上，涂头的滚轮部分接触到衬底表面，随着设备平台的移动，滚动滚轮，溶液随滚轮带动到衬底表面实现均匀的涂敷。第二涂头装置
组装好后安装在狭缝涂布设备的支架上，将目标溶液加入打料泵系统，然后通过输液管道连接到本专利技术的涂头；随后将涂头挂在支架上，涂头的滚轮部分接触到衬底表面，随着设备平台的移动，溶液随滚轮带动沉积到衬底表面形成薄膜。
[0008]本专利技术采用的技术手段如下：
[0009]一种用于狭缝涂布设备的高均匀性涂头装置，安装在狭缝涂布设备的可升降支架上，为由半片涂头、滚轮和溶液进料口组成的免打料泵系统的第一涂头装置或带有打料泵系统的第二涂头装置；所述半片涂头由第一半片涂头和第二半片涂头组成，第一半片涂头与第二半片涂头的内部构成容纳腔室，所述容纳腔室内部容纳储存有经溶液进料口注入的目标溶液；所述滚轮安装在半片涂头的底部，与容纳腔室相通，位于狭缝涂布设备上放置的衬底的上方；工作过程中，通过支架实现涂头装置的升降，使滚轮底部外表面与衬底表面充分接触，狭缝涂布设备带动衬底水平移动，目标溶液经容纳腔室流至滚轮外表面，利用滚轮的滚动将目标溶液连续均匀涂敷在衬底表面形成薄膜。
[0010]进一步地，所述第一涂头装置中，第一半片涂头和第二半片涂头的顶部共同密封连接有顶板，溶液进料口设置在顶板上，顶板上还设有与容纳腔室相通的溶液出料口以及置于外部且可精密调节的压力计，压力计上方连接有压力计调节旋钮，下方连接有多个可调节压力弹簧管，多个可调节压力弹簧管共同与滚轮相连；通过压力计调节旋钮调节压力计力矩来改变可调节压力弹簧管对滚轮的压力，进而调节目标溶液流出的速度，达到通过调节滚轮和涂头的液流量以控制涂敷薄膜厚度的目的。
[0011]进一步地，所述第二涂头装置中，溶液进料口设置在第二半片涂头的顶部，第二半片涂头内开设有L形通孔，用于容纳L形管道，该L形管道的上端连接溶液进料口，下端与容纳腔室相连通；溶液进料口的外部通过输液管道与打料泵系统相连，通过打料泵系统将目标溶液经管道输送至第二涂头装置的容纳腔室中，并调节液流量以控制涂敷的薄膜厚度。
[0012]进一步地，所述第一半片涂头与第二半片涂头的结构相同，呈对称设置，形成的容纳腔室为对称结构。
[0013]进一步地，所述第一半片涂头与第二半片涂头的底部均开设有圆弧形凹槽，滚轮的上部内嵌于两个扣合的圆弧形凹槽中，下部裸露至两个半片涂头的外部，裸露的部分在工作过程中与衬底表面接触；所述滚轮与两个圆弧形凹槽间存在微米级的细微缝隙，随着滚轮的滚动，目标溶液可被书写到衬底上；
[0014]所述第一半片涂头与第二半片涂头通过螺丝固定为一体。
[0015]进一步地，所述半片涂头的材质为耐腐蚀的不变形材质，变形率<5％；所述滚轮为具有光滑耐腐蚀的不变形材质的圆柱型滚轮，变形率<5％；所述滚轮的外壁含有特殊涂层，可使溶液顺利流通；
[0016]所述容纳腔室的内壁进行特殊涂层处理，用于减少目标溶液的滞留；
[0017]所述第一涂头装置的可调节压力弹簧管的材质为耐腐蚀的不变形材质，变形率<5％；可调节压力弹簧管的一端顶在滚轮上，另一端顶在精密压力计上，起到弹性稳固滚轮的作用，同时可实现对滚轮和凹槽之间缝隙的细微调节。
[0018]进一步地，变形率<5％的不变形材质为金属、陶瓷或特殊高分子材料等。
[0019]进一步地，所述涂头装置安装在带有千分尺表的可调节滚动装置的支架上，支架底部设有弹簧，涂头随支架进行上下移动，可调节滚动装置的下部设有可滚动滚轮结构，上
部设有可微调高度的旋钮，用于微调涂头和支架的压力，对涂头装置的高度进行微调。
[0020]进一步地，所述狭缝涂布设备还包括基座，所述基座采用重量较大的材料制备，基座上安装的衬底传输装置分为刚性衬底传输装置和柔性衬底传输装置，刚性衬底传输装置的运行平台为可移动的水平平台，表面设有吸附小孔用于固定刚性衬底；柔性衬底传输装置为卷到卷大滚轮装置，包括放料滚轮和收料滚轮，柔性衬底一端缠绕在放料滚轮上，另一端绕缠绕在收料滚轮上。
[0021]本专利技术还提供了一种用于狭缝涂布设备的高均匀性涂头装置的使用方法，包括如下步骤：
[0022]步骤一、衬底清洗：首先，刚性衬底在去离子水中超声清洗30分钟，随后在乙醇溶液中超声清洗30分本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于狭缝涂布设备的高均匀性涂头装置，其特征在于，安装在狭缝涂布设备的可升降支架上，由半片涂头、滚轮和溶液进料口组成的免打料泵系统的第一涂头装置或带有打料泵系统的第二涂头装置；所述半片涂头由第一半片涂头和第二半片涂头组成，第一半片涂头与第二半片涂头的内部构成容纳腔室，所述容纳腔室内部容纳储存有经溶液进料口注入的目标溶液；所述滚轮安装在半片涂头的底部，与容纳腔室相通，位于狭缝涂布设备上放置的衬底的上方；工作过程中，通过支架实现涂头装置的升降，使滚轮底部外表面与衬底表面充分接触，狭缝涂布设备带动衬底水平移动，目标溶液经容纳腔室流至滚轮外表面，利用滚轮的滚动将目标溶液连续均匀涂敷在衬底表面形成薄膜。2.根据权利要求1所述的用于狭缝涂布设备的高均匀性涂头装置，其特征在于，所述第一涂头装置中，第一半片涂头和第二半片涂头的顶部共同连接有顶板，溶液进料口设置在顶板上，顶板上还设有与容纳腔室相通的溶液出料口以及置于外部且可精密调节的压力计，压力计上方连接有压力计调节旋钮，下方连接有多个可调节压力弹簧管，多个可调节压力弹簧管共同与滚轮相连；通过压力计调节旋钮调节压力计力矩来改变可调节压力弹簧管对滚轮的压力，进而调节目标溶液流出的速度，达到通过调节滚轮和涂头的液流量以控制涂敷薄膜厚度的目的。3.根据权利要求1所述的用于狭缝涂布设备的高均匀性涂头装置，其特征在于，所述第二涂头装置中，溶液进料口设置在第二半片涂头的顶部，第二半片涂头内开设有L形通孔，用于容纳L形管道，该L形管道的上端连接溶液进料口，下端与容纳腔室相连通；溶液进料口的外部通过输液管道与打料泵系统相连，通过打料泵系统将目标溶液经管道输送至第二涂头装置的容纳腔室中，并调节液流量以控制涂敷的薄膜厚度。4.根据权利要求2所述的用于狭缝涂布设备的高均匀性涂头装置，其特征在于，所述第一半片涂头与第二半片涂头的结构相同，呈对称设置，形成的容纳腔室为对称结构。5.根据权利要求2
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4任意一项所述的用于狭缝涂布设备的高均匀性涂头装置，其特征在于，所述第一半片涂头与第二半片涂头的底部均开设有圆弧形凹槽，滚轮的上部内嵌于两个扣合的圆弧形凹槽中，下部裸露至两个半片涂头的外部，裸露的部分在工作过程中与衬底表面接触；所述滚轮与两个圆弧形凹槽间存在微米级的细微缝隙，随着滚轮的滚动，目标溶液可被书写到衬底上；所述第一半片涂头与第二半片涂头通过螺丝固定为一体。6.根据权利要求5所述的用于狭缝涂布设备的高均匀性涂头装置，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘生忠，杜敏永，王辉，王开，段连杰，曹越先，孙友名，王立坤，
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：
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