一种传输层大面积自组装分子界面处理工艺及设备制造技术

本发明专利技术公开了一种传输层大面积自组装分子界面处理工艺及设备

【技术实现步骤摘要】
一种传输层大面积自组装分子界面处理工艺及设备


[0001]本专利技术属于太阳能电池
，具体涉及一种传输层大面积自组装分子界面处理工艺及设备
。

技术介绍

[0002]有机
‑
无机杂化钙钛矿太阳能电池光电转换效率从
2009
年的
3.8%
提升到
2022
的
25.7%
，由于其制备成本低廉，带隙可调等诸多优点备受学术界以及工业界的关注
。
目前高效的钙钛矿太阳能电池的发展如此迅速，一方面来源于钙钛矿本身材料的质量提升，另一方面与高效稳定的传输层的制备以及界面处理工艺的发展密切相关
。
[0003]目前使用最为广泛的，成本低廉且稳定的传输层为金属氧化物材料，诸如
SnO2、TiO2、NiO
等
。
单纯采用这些氧化物作为传输层往往存在能级不匹配或者界面缺陷较多的问题，而通过一些溶液的界面处理，使得这些金属氧化物表面生长一层钝化分子，可以大幅减少界面缺陷，提高载流子抽取能力
。
[0004]传统的界面处理工艺采用氧化物薄膜上旋涂酸性溶液以及带有氨基的有机分子自组装生长的方法（
Adv. Mater., 2021, DOI: 10.1002/adma.202106118
），主要以实验室加工为主，仅适用于小面积器件，也有采用浸泡处理的方式，将薄膜置于溶液之中，但是溶液量浪费极大，对薄膜入光面存在污染不易清洗（
Solar RRL (DOI: 10.1002/solr.202000270)
），这些工艺均存在大面积生产困难且难以自动化的难题
。
[0005]因此，对于大面积器件，需设计可以兼容大面积及自动化的界面处理工艺，实现在均匀覆盖的同时大幅节约溶液使用量
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一是提供传输层界面处理工艺
。
[0007]一种传输层界面处理工艺，包括以下步骤：步骤1，将自组装分子材料溶液以连续液流的形式滴加在制备有传输层的透明导电衬底上，使连续液流的液膜自动铺展覆盖透明导电衬底表面，自组装分子开始自组装生长；步骤2，将自组装生长后的透明导电衬底进行第一次干燥退火，使得自组装分子进一步锚定在传输层表面形成单分子层界面层；步骤3，将第一次干燥退火处理后的衬底表面进行溶剂清洗，使未反应的自组装分子溶解在溶剂中；步骤4，将溶剂清洗后的衬底进行第二次干燥退火
。
[0008]进一步地，所述自组装分子材料溶液是将自组装单分子材料溶于溶剂得到，其中自组装单分子材料为
MeO
‑
2PACz
（
[2
‑
(3,6
‑
二甲氧基
‑
9H
‑
咔唑
‑9‑
基
)
乙基
]膦酸）
、Me
‑
4PACz （
[4
‑
(3,6
‑
二甲基
‑
9H
‑
咔唑
‑9‑
基
)
丁基
]磷酸）
、2PACz （
[2
‑
(9H
‑
咔唑
‑9‑
基
)
乙基
]膦酸）
、4PACz （
[4
‑
(9H
‑
咔唑
‑9‑
基
)
乙基
]膦酸）等材料的一种或多种的混合，溶剂为异丙醇
、
无水
乙醇等醇类，自组装分子材料溶液的质量百分比浓度为 1%
‑
3%。
[0009]进一步地，所述传输层的构成材料为金属氧化物，可选自
SnO2（氧化锡）
、TiO2（氧化钛）
、NiO
（氧化镍）等；所述透明导电衬底可以为导电玻璃，如
FTO
（掺氟氧化铟）导电玻璃
、ITO
（氧化铟锡）导电玻璃，也可为其它透明导电衬底
。
[0010]进一步地，所述第一次干燥退火的温度为
80
‑
120℃。
[0011]进一步地，所述第二次干燥退火的温度为
80
‑
120℃。
[0012]在本专利技术中，干燥退火过程可采用热风风刀干燥完成
、
也可采用热风鼓风干燥
、
红外干燥等方式
。
[0013]本专利技术的目的之二是提供一种传输层界面处理装置
。
[0014]一种传输层界面处理装置，包括第一区
、
第二区
、
第三区
、
第四区
、
第五区和第六区，所述第一区
、
第二区
、
第三区
、
第四区
、
第五区和第六区之间通过传送带连接，制备有传输层的透明导电衬底通过所述传送带依次经过第一区
、
第二区
、
第三区
、
第四区
、
第五区和第六区；所述第一区内部包括注射泵连接的主注液管道，所述主注液管道上设置有分注液管道，所述分注液管道下方为传送带；所述第二区用于衬底传输，使自组装分子在衬底上完成自组装生长；所述第三区用于透明导电衬底进行第一次干燥退火；所述第四区内部设置有滴液装置，所述滴液装置的滴液口下方为传送带；所述第五区用于衬底传输，使未完成自组装生长的分子被溶解冲洗；所述第六区用于对透明导电衬底进行第二次干燥退火
。
[0015]进一步地，所述分注液管道为多个平行排列设置，所述分注液管道与所述主注液管道为可拆卸设置
。
[0016]进一步地，所述第一区
、
第三区
、
第四区和第六区，均设有排风口
。
[0017]进一步地，在所述第一区
、
第三区
、
第四区和第六区的传送带下方设有积液槽
。
[0018]进一步地，在所述第三区和第六区中设置有热风刀
。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的大面积自组装分子界面处理工艺及设备具有以下优势：
1. 整体处理工艺及设备均为自动化工艺，上液
、
回收
、
界面处理
、
干燥均为设备完成，出片即为界面修饰后的成品
。
[0020]2. 本专利技术整体的工艺与设备均兼容大面积衬底，衬底面积增大后，仅需加宽设备主体
、
传输装置
、
滴液装置的刀头部分等的尺寸即可兼容，均匀性可以满足
。
[0021]3. 滴液方法通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种传输层界面处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将自组装分子材料溶液以连续液流的形式滴加在制备有传输层的透明导电衬底上，使连续液流的液膜自动铺展覆盖透明导电衬底表面，自组装分子开始自组装生长；步骤2，将自组装生长后的透明导电衬底进行第一次干燥退火，使得自组装分子进一步锚定在传输层表面形成单分子层界面层；步骤3，将第一次干燥退火处理后的衬底表面进行溶剂清洗，使未反应的自组装分子溶解在溶剂中；步骤4，将溶剂清洗后的衬底进行第二次干燥退火
。2. 根据权利要求1所述的传输层界面处理工艺，其特征在于，所述自组装分子材料溶液是将自组装单分子材料溶于溶剂得到，其中自组装单分子材料为
MeO
‑
2PACz、Me
‑
4PACz、2PACz、4PACz 中的一种或多种的混合，溶剂为异丙醇或无水乙醇，自组装分子材料溶液的质量百分比浓度为 1%
‑
3%。3.
根据权利要求1所述的传输层界面处理工艺，其特征在于，所述传输层的构成材料为金属氧化物
。4.
根据权利要求1所述的传输层界面处理工艺，其特征在于，所述第一次干燥退火的温度为
80
‑
120℃。5.
根据权利要求1所述的传输层界面处理工艺，其特征在于，所述第二次干燥退火的温度为
80
‑
120℃。6.
一种传输层界面处理装置，其特征在于，包括第一区
、
第二区
、
第三区
、
第四区
、

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：仁烁光能苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：