一种钙钛矿薄膜产线化退火结晶设备以及方法技术

本发明专利技术属于太阳能电池制造技术领域，涉及一种钙钛矿薄膜产线化退火结晶设备以及方法，设备包括输送基板的传动装置以及沿传动装置输送方向依次设置的去溶胶室、前缓冲室、成核室、后缓冲室和晶体生长室，去溶胶室包括为室内抽真空的真空系统以及分别开关去溶胶室进出口的两个门阀，成核室内设有第一加热系统，第一加热系统包括依次连接的供气装置、气体加热装置和出风装置，出风装置具有若干用来向基板的成膜面喷气的出风端口，晶体生长室内设有第二加热系统。方法应用所述钙钛矿薄膜产线化退火结晶设备完成。本发明专利技术能够避免去溶胶挥发的溶剂和水气影响到薄膜的结晶，得到了大范围内均一、平整、无缺陷、无孔洞的高质量钙钛矿薄膜。膜。膜。

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿薄膜产线化退火结晶设备以及方法


[0001]本专利技术涉及太阳能电池制造
，特别涉及一种钙钛矿薄膜产线化退火结晶设备以及方法。

技术介绍

[0002]众所周知，直接旋涂FAPbI3并不能形成纯黑相的FAPbI3，而是需要通过反溶剂、真空抽气、高温退火等方式辅助钙钛矿结晶，其原理都是通过快速去除溶剂，以控制钙钛矿薄膜的成核结晶及生长。不同的退火方式对钙钛矿薄膜的质量会造成不同的影响。过量的溶剂通过真空抽气处理去除可以防止溶剂在高温退火时快速蒸发而导致钙钛矿薄膜表面粗糙度更大，从而导致严重的空穴电子复合问题，导致电池性能下降。真空抽气法是最有利于大面积钙钛矿薄膜成膜的方法，避免了大面积高温退火可能导致的基片卷边、加热成膜不均匀等问题。
[0003]公开号为CN114420850A的中国专利披露了一种风刀真空闪蒸辅助狭缝涂布制备钙钛矿薄膜的方法，本方法会在基板涂布薄膜后先利用真空闪蒸除去残余溶剂，然后再进行退火。然而，在大面积产业化制备过程中，钙钛矿薄膜真空抽气处理后挥发的溶剂依旧部分残留在真空腔中甚至薄膜表面，溶剂氛围会影响钙钛矿成核结晶，对钙钛矿表面造成负面效应，在薄膜表面生成悬挂键，从而进一步导致器件复合严重，效率和稳定性降低。
[0004]因此有必要改进技术来解决以上问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种钙钛矿薄膜产线化退火结晶设备以及方法，能够避免去溶胶挥发的溶剂和水气影响到薄膜的结晶，得到了大范围内均一、平整、无缺陷、无孔洞的高质量钙钛矿薄膜。
[0006]本专利技术通过如下技术方案实现上述目的：一种钙钛矿薄膜产线化退火结晶设备，包括输送基板的传动装置以及沿所述传动装置输送方向依次设置的去溶胶室、前缓冲室、成核室、后缓冲室和晶体生长室，所述去溶胶室包括为室内抽真空的真空系统以及分别开关所述去溶胶室进出口的两个门阀，所述成核室内设有第一加热系统，所述第一加热系统包括依次连接的供气装置、气体加热装置和出风装置，所述出风装置具有若干用来向所述基板的成膜面喷气的出风端口，所述晶体生长室内设有第二加热系统。
[0007]具体的，所述前缓冲室、所述成核室和所述后缓冲室三个腔室紧邻排列构成一个整体的密封腔室，相邻腔室之间被隔板隔开且同时预留有连通口，所述连通口供基板传输经过。
[0008]具体的，所述门阀包括上下运动的门板以及位于所述门板下方的密封垫。
[0009]具体的，所述去溶胶室内还设有真空计，所述真空系统包括为所述去溶胶室抽真空的真空泵和为所述去溶胶室破真空的泄气阀。
[0010]具体的，所述去溶胶室内还设有真空计，所述真空系统包括为所述去溶胶室提供
较低真空度的一级真空泵、为所述去溶胶室提供较高真空度的二级真空泵和为所述去溶胶室破真空的泄气阀。
[0011]具体的，所述出风装置包括壳体，所述出风端口为平行设置于所述壳体下部的若干风刀以及阵列设置于所述壳体下表面的若干排气孔，所述风刀的出口垂直于所述传动装置的输送方向。
[0012]进一步的，包括面板控制单元，所述面板控制单元控制所述出风端口相对所述基板的高度以及所述出风端口的出风角度。
[0013]具体的，所述传动装置的入口具有上料区，所述传动装置的出口具有下料区。
[0014]一种钙钛矿薄膜退火结晶处理方法，应用钙钛矿薄膜产线化退火结晶设备完成，步骤包括上料、去溶胶、成核、晶体生长以及下料。
[0015]具体的，出风端口的出风方向与基板的上表面夹角在20
‑
90
°
，所述出风端口与所述基板的高度差为1
‑
150mm，出风压力0.2
‑
0.6MPa，气体加热装置加热气体温度至10
‑
200℃。
[0016]本专利技术技术方案的有益效果是：1、本专利技术作为产线化设备，去溶剂腔室两侧各设置有门阀，使之在工作时压力独立，从而持续保持真空状态，如此保证了基板可以实现动态线性传输，这样实现了大面积钙钛矿薄膜结晶退火的量产处理，兼容各种大小规格基片，且产能极高。
[0017]2、成核室位于前缓冲室和后缓冲室之间，让薄膜在结晶初期的成核阶段处于水分含量极低的环境，避免了水分对薄膜结晶产生负面影响，提升了结晶的质量。
[0018]3、成核室用热风帮助加热成膜面，有利于更彻底地去除闪蒸过程后的残余溶剂，帮助钙钛矿薄膜更好地成核结晶。
[0019]4、成核室一直在输入热气，因此成核室的内部压力始终高于前缓冲室和后缓冲室的内部压力，那么热气会逆向穿过前缓冲室或正向穿过后缓冲室再逸散到大的密封腔室外。基板在通过去溶胶室后就算有少量的残余溶剂，在穿过前缓冲室和成核室以后其含量也会因逆向流动的热风而进一步降低。
[0020]5、在成核质量高的基础上，钙钛矿薄膜在晶体生长室在进行爆发式地成核及生长，从而制备结晶性好，大范围内均一、平整、无缺陷、无孔洞的高质量钙钛矿薄膜。
附图说明
[0021]图1为钙钛矿薄膜产线化退火结晶设备的结构示意图；图2为实施例1去溶胶室的结构示意图；图3为实施例1出风装置的立体透视图；图4为实施例2去溶胶室的结构示意图。
[0022]图中数字表示：1
‑
传动装置；2
‑
去溶胶室，21
‑
真空计，22
‑
真空系统，221a
‑
真空泵，221b
‑
一级真空泵，221c
‑
二级真空泵，222
‑
泄气阀，23
‑
门阀，231
‑
门板，232
‑
密封垫；3
‑
前缓冲室；4
‑
成核室，41
‑
第一加热系统，411
‑
供气装置，412
‑
气体加热装置，413
‑
出风装置，
4131
‑
壳体，4132
‑
风刀，4133
‑
排气孔；5
‑
后缓冲室；6
‑
晶体生长室，61
‑
第二加热系统；7
‑
上料区；8
‑
下料区；9
‑
面板控制单元。
具体实施方式
[0023]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。
[0024]实施例1：
[0025]如图1所示，本专利技术的一种钙钛矿薄膜产线化退火结晶设备，包括输送基板的传动装置1以及沿传动装置1输送方向依次设置的去溶胶室2、前缓冲室3、成核室4、后缓冲室5和晶体生长室6，去溶胶室2包括室内抽真空的真空系统22以及开闭去溶胶室2进出口的两个门阀23，成核室4内设有第一加热系统41，第一加热系统41包括依次连接的供气装置411、气体加热装置412和出风装置413，出风装置413具有若干用来向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿薄膜产线化退火结晶设备，其特征在于：包括输送基板的传动装置（1）以及沿所述传动装置（1）输送方向依次设置的去溶胶室（2）、前缓冲室（3）、成核室（4）、后缓冲室（5）和晶体生长室（6），所述去溶胶室（2）包括为室内抽真空的真空系统（22）以及分别开关所述去溶胶室（2）进出口的两个门阀（23），所述成核室（4）内设有对所述基板的成膜面进行气体换热的第一加热系统（41），所述第一加热系统（41）包括依次连接的供气装置（411）、气体加热装置（412）和出风装置（413），所述出风装置（413）具有若干用来向所述基板的成膜面喷气的出风端口，所述晶体生长室（6）内设有第二加热系统（61）。2.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜产线化退火结晶设备，其特征在于：所述前缓冲室（3）、所述成核室（4）和所述后缓冲室（5）三个腔室紧邻排列构成一个整体的密封腔室，相邻腔室之间被隔板隔开且同时预留有连通口，所述连通口供基板传输经过。3.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜产线化退火结晶设备，其特征在于：所述门阀（23）包括上下运动的门板（231）以及位于所述门板（231）下方的密封垫（232）。4.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜产线化退火结晶设备，其特征在于：所述去溶胶室（2）内还设有真空计（21），所述真空系统（22）包括为所述去溶胶室（2）抽真空的真空泵（221a）和为所述去溶胶室（2）破真空的泄气阀（222）。5.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜产线化退火结晶设备，其特征在于：所述去溶胶室（2）内还设有真空计（21），所述真空系...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨星，刘旭豪，周文彬，
申请(专利权)人：昆山晟成光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：