一种叠式喷墨打印制造钙钛矿太阳能电池器件的设备制造技术

本发明专利技术公开了一种叠式喷墨打印制造钙钛矿太阳能电池器件的设备。支架，用于为各类单元提供安装位；进料单元，用于将置于固定盘上的待加工工件进料至加工单元；加工单元，包括若干加工模块，若干所述的加工模块垂直层叠布置；出料单元，用于将置于固定盘上的成品工件从加工单元处出料；垂直高度调整单元，用于将固定盘提升到指定的加工模块处并固定固定盘到预设的加工工位。本发明专利技术提供了一种叠式喷墨打印制造钙钛矿太阳能电池器件的设备，省略掉多余的定位工序，缩短工件制备周期，增加整体制备效率。制备效率。制备效率。

【技术实现步骤摘要】
一种叠式喷墨打印制造钙钛矿太阳能电池器件的设备


[0001]本专利技术涉及光电器件制造
，具体涉及一种高精度喷墨打印制造结构钙钛矿太阳能电池器件的设备。

技术介绍

[0002]目前，现有技术中已经出现了通过喷墨打印机制备钙钛矿基薄膜太阳能电池的技术方案，如中国专利申请授权公告号：CN103956407B于2017年6月6日公开授权的制备钙钛矿基薄膜太阳电池的方法及喷墨打印机，公开了喷墨打印机包括台板、打印部件、驱动系统、台板加热系统、上部加热系统、控制系统等，其中驱动系统驱动所述打印头和/或所述台板进行平移。而其实施例中提出了驱动系统用于驱动打印头和/或台板进行平移，控制系统配置成控制所述驱动系统驱动打印头和/或台板平移的距离，其转换效率最高仅有7.1％。2014年杨世和课题组和2015年宋延林课题组也分别采用了喷墨打印技术实现钙钛矿太阳能电池的制备，同样由于没有对喷墨墨点精度进行控制，导致转换效率普遍较低，目前这些团队已基本放弃或停止研究喷墨打印钙钛矿太阳能电池的工艺。
[0003]在实际试制时发现，上述喷印系统除了精度偏低，对喷印墨点的轨迹和受力等都没有进行控制，而是通过事后加热来弥补这些缺陷，通过专业的仪器手段观察发现由于没有对墨点的品质进行控制，被加工工件的水平移动(或倾斜)导致墨点在喷印后产生了移动、变形(有椭圆形，线性状、甚至是发散状气泡等形状)，很多区域喷印的墨水缺失，形成空穴、气泡等缺陷，导致这些区域的钙钛矿组织在微观局部无法实现钙钛矿太阳能的光电转换，对比观察加热发现这种纠偏手段，虽然会在某些局部区域弥补缺陷，但是热融化也会对某些正常工作的微观区域产生结构的破坏。同时观察还发现钙钛矿电池的基体没有喷墨纸张较强的吸附能力，喷印过程中工件的进给和切换工序时的水平移动更容易导致喷印墨点的移动、变形甚至产生发散、形成气泡，严重影响了喷印的质量。

技术实现思路

[0004]针对上述喷印系统存在的缺陷导致钙钛矿太阳能电池制备转换效率低下的问题，我们提出了本专利技术，其目的在于：
[0005]一、设计一种叠式喷墨打印制造钙钛矿太阳能电池器件的设备，通过叠式工位，使产品仅在垂直范围内移动，在钙钛矿电池的基体上的喷印墨点不会因工件左右前后移动而发生形变、移位、甚至发散、产生气泡、空穴等，从而保证墨点均匀地分布在加工件表面，从极小的微观结构来保证钙钛矿电池的光电转换和电荷传输特性。
[0006]二、设计一种叠式喷墨打印制造钙钛矿太阳能电池器件的设备，通过叠式结构设计省去了平移、转件等工序及空间，可较大幅度提高钙钛矿电池的加工和转件效率，缩短工件制备周期，增加整体制备效率。
[0007]三、垂直叠式设计可以保证加工定位的一致性，有利于满足钙钛矿电池加工过程中各功能层材料工艺的差异化要求。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种叠式喷墨打印制造钙钛矿太阳能电池器件的设备包括：
[0009]支架，用于为各类单元提供安装位；
[0010]进料单元，用于将置于固定盘上的待加工工件进料至加工单元；
[0011]加工单元，包括若干加工模块，若干所述的加工模块垂直层叠布置；
[0012]出料单元，用于将置于固定盘上的成品工件从加工单元处出料；
[0013]垂直高度调整单元，用于将固定盘提升到指定的加工模块处并固定固定盘到预设的加工工位；
[0014]总控制单元，用于控制进料单元、加工单元、出料单元和垂直高度调整单元的动作；
[0015]垂直高度调整单元包括提升装置和定位装置，提升装置用于将代加工工件提升至下一加工单元，定位装置用于将加工工件定位在加工单元的加工位上。
[0016]通过叠式的加工位设计，使产品在垂直范围内移动。在加工过程中，钙钛矿电池的基体上的喷印墨点不会因为垂直移动发生形变，从而大幅提升钙钛矿电池产品的效率和品质。
[0017]可选的，上述提升装置为剪叉式提升装置，安装在支架上，用于将固定盘依次提升至上一加工单元中；
[0018]上述定位装置安装在支架上，与加工单元一一对应，用于将固定盘固定在指定加工位置上。
[0019]剪叉式提升装置相对于现有的气缸提升等装置，其提升时产生的震动更小。在安装时下轨道精准找平后，提升时被提升的物件不易因为提升速度不均匀产生歪斜,使其始终处于水平状态。
[0020]可选的，加工模块分别为：
[0021]底电极加工单元，其侧边有与进料单元配合的入料口，采用激光刻蚀加工工艺；
[0022]空穴传输层加工单元，采用喷墨打印工艺加工空穴传输层；
[0023]钙钛矿层加工单元，采用喷墨打印工艺加工钙钛矿层；
[0024]电子传输层加工单元，采用喷墨打印工艺加工电子传输层；
[0025]顶电极加工单元，采用PVD蒸镀加工工艺，其侧边有与出料单元配合的出料口，
[0026]底电极加工单元、空穴传输层加工单元、钙钛矿层加工单元、电子传输层加工单元、顶电极加工单元在垂直方向上依次排列。
[0027]选用本结构可以加工nip或pin型钙钛矿太阳能电池器件。
[0028]n
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i
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p结构是制备高性能钙钛矿光伏器件应用最广泛的结构之一。n
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i
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p结构包括：导电玻璃电极(ITO或者FTO)、电子传输层(ETL，如TiO2、SnO2或Al2O3层组成)、300
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500纳米厚的钙钛矿层、空穴传输层(HTL，Spiro
‑
OMeTAD)和50
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100纳米厚的金属电极(Au，Al，Ag)。
[0029]而在p
‑
i
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n结构中，HTL层在钙钛矿下方。p型半导体聚合物，比如PEDOT:PSS，覆盖在ITO/FTO导电基底上，厚度大约为30
‑
50纳米，然后在HTL上面覆盖钙钛矿层，钙钛矿层上面是厚度大约为40
‑
60纳米的ETL层，通常为PCBM或者C60，最后覆盖金属(Au、Ag、Al)作为电极。
[0030]可选的，剪叉式提升装置包括：
[0031]下提升支架，其上设有供左剪叉杆一端和右剪叉杆一端滑动的上滑槽；
[0032]上提升支架，其上设有供左剪叉杆另一端和右剪叉杆另一端的下滑槽，所述的上滑槽与所述的下滑槽互相平行；
[0033]提升气缸，固定端与框架通过螺栓固定连接，其移动端与左剪叉杆一端相连，使气缸移动端能够控制左剪叉杆一端在下滑槽中的位置。
[0034]左剪叉杆，其中部与右剪叉杆中部销轴连接，使左剪叉杆与右剪叉杆能够相对转动。
[0035]右剪叉杆，其一端与上滑槽配合，其另一端与下滑槽配合。
[0036]通过上下提升支架的设计，使其在工作时互相平行，保证提升待加工件时保持水平状态。在安装下提升支架时使其平行于加工平面即可，相对于现有技术中直接通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种叠式喷墨打印制造钙钛矿太阳能电池器件的设备，其特征在于，包括：支架，用于为各类单元提供安装位；进料单元，用于将置于固定盘上的待加工工件进料至加工单元；加工单元，包括若干加工模块，若干所述的加工模块垂直层叠布置；出料单元，用于将置于固定盘上的成品工件从加工单元处出料；垂直高度调整单元，用于将固定盘提升到指定的加工模块处并固定固定盘到预设的加工工位；总控制单元，用于控制进料单元、加工单元、出料单元和垂直高度调整单元的动作；所述的垂直高度调整单元包括提升装置和定位装置，所述的提升装置用于将代加工工件提升至下一加工单元，所述的定位装置用于将加工工件定位在加工单元的加工位上。2.根据权利要求1所述的一种叠式喷墨打印制造钙钛矿太阳能电池器件的设备，其特征在于，所述的提升装置为剪叉式提升装置，安装在支架上，用于将固定盘依次提升至上一加工单元中；所述的定位装置安装在支架上，与加工单元一一对应，用于将固定盘固定在指定加工位置上。3.根据权利要求1所述的一种叠式喷墨打印制造钙钛矿太阳能电池器件的设备，其特征在于，所述的加工模块分别为：透明电极层加工单元，其侧边有与进料单元配合的入料口，采用喷墨打印工艺加工金属电极层；电子传输层加工单元，采用喷墨打印工艺加工电子传输层；钙钛矿层加工单元，采用喷墨打印工艺加工钙钛矿层；空穴传输层加工单元，采用喷墨打印工艺加工空穴传输层；金属电极层加工单元，其侧边有与出料单元配合的出料口，采用喷墨打印加工透明电极层；所述的透明电极层加工单元、电子传输层加工单元、钙钛矿层加工单元、空穴传输层加工单元、金属电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞立平，王刚军，
申请(专利权)人：杭州朗旭新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：