一种钙钛矿薄膜涂布设备及使用方法和应用与流程

文档序号:16252599发布日期:2018-12-12 00:10阅读:490来源:国知局
一种钙钛矿薄膜涂布设备及使用方法和应用与流程

本发明属于太阳能电池技术领域,特别涉及一种钙钛矿薄膜涂布设备及使用方法和应用。

背景技术

近年来,钙钛矿太阳能电池受到广泛关注,现有制备钙钛矿薄膜的方法和设备多种多样。目前,制备钙钛矿薄膜的常用方法有一步溶液法、两步溶液法、气相辅助溶液法和共蒸沉积。其中共蒸沉积和气相辅助溶液法由于涉及真空设备,成本高昂,不利于大规模生产降低成本。

常规的一步溶液法工艺是将先将钙钛矿溶液配置好,再取一定量溶液进行旋涂,最后,将旋涂好的钙钛矿湿膜进行高温退火而形成钙钛矿薄膜。尽管此方法方便、快捷且成本低廉,但是这种方法做出的薄膜不够致密且很难规模化生产。

在两步溶液法中,第一步就是利用溶液沉积一层钙钛矿薄膜预置层。预制层薄膜的品质直接决定了后续工艺得到的钙钛矿薄膜的品质。常规的钙钛矿薄膜预置层涂布工艺得到的薄膜不均匀、不致密、缺陷多,具体表现为薄膜各个地方厚度不均匀,薄膜表面针孔多,粗糙度大,批次间可重复性差等。而且现有的两步溶液法中还存在无法快速均匀干燥预制层的问题和干燥过程中容易受环境对流影响的问题,这种方法做出的薄膜也很难规模化生产。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题在于,提供一种钙钛矿薄膜涂布设备及使用方法和应用,对钙钛矿薄膜涂布设备和工艺进行改进,采用新型钙钛矿薄膜涂布设备和工艺,弥补其不足。这样,在保证低的生产成本的前提下,提高了成膜质量,改善了规模化生产工艺,极大地提高了钙钛矿成膜效率。

本发明是这样实现的,提供一种钙钛矿薄膜涂布设备,包括输送基片的传送装置、钙钛矿溶液涂布装置、反溶剂喷涂装置以及风干装置或加热干燥装置,所述基片预先制备了底电极层,所述传送装置设置有传送带或传送轴,所述钙钛矿溶液涂布装置设置有涂布头,所述涂布头为钙钛矿涂布头,所述反溶剂喷涂装置设置有喷涂嘴,所述喷涂嘴为反溶剂喷涂嘴,所述风干装置设置有出风口,所述加热干燥装置设置有红外线加热器,基片放置在所述传送带或传送轴上由其带动依次经过钙钛矿溶液涂布装置、反溶剂喷涂装置和风干装置或加热干燥装置,所述钙钛矿涂布头将钙钛矿溶液涂布在基片表面上,所述反溶剂喷涂嘴将反溶剂喷涂在基片表面上,所述出风口的风将基片表面上的钙钛矿溶液和反溶剂同时挥发干燥并形成钙钛矿薄膜,所述加热干燥装置的红外线加热器分别从基片上下两侧同时对其加热将其表面上的钙钛矿溶液和反溶剂一起蒸发干燥并形成钙钛矿薄膜。

本发明是这样实现的,提供一种钙钛矿薄膜涂布设备,包括输送基片的传送装置、钙钛矿溶液喷涂装置、反溶剂涂布装置以及风干装置或加热干燥装置,所述基片预先制备了底电极层,所述传送装置设置有传送带或传送轴,所述钙钛矿溶液喷涂装置设置有喷涂嘴,所述喷涂嘴为钙钛矿喷涂嘴,所述反溶剂涂布装置设置有涂布头,所述涂布头为反溶剂涂布头,所述风干装置设置有出风口,所述加热干燥装置设置有红外线加热器,基片放置在所述传送带或传送轴上由其带动依次经过钙钛矿溶液喷涂装置、反溶剂涂布装置和风干装置或加热干燥装置,所述钙钛矿喷涂嘴将钙钛矿溶液喷涂在基片表面上,所述反溶剂涂布头将反溶剂涂布在基片表面上,所述出风口的风将基片表面上的钙钛矿溶液和反溶剂同时挥发干燥并形成钙钛矿薄膜,所述加热干燥装置的红外线加热器分别从基片上下两侧同时对其加热将其表面上的钙钛矿溶液和反溶剂一起蒸发干燥并形成钙钛矿薄膜。

本发明的上述两种钙钛矿薄膜涂布设备都是对现有的一步溶液法设备进行改进,对喷涂或涂布有钙钛矿溶液的基片进行风吹或红外线加热干燥,在保证低生产成本的同时,提高成膜质量,适合进行基片的钙钛矿薄膜大面积规模化生产。

本发明是这样实现的,提供一种钙钛矿薄膜涂布设备,包括输送基片的传送装置、前驱体溶液涂布装置、活化层喷涂装置以及风干装置或加热干燥装置,所述基片预先制备了底电极层,所述传送装置设置有传送带或传送轴,所述前驱体溶液涂布装置设置有涂布头,所述涂布头为前驱体涂布头,所述活化层喷涂装置设置有喷涂嘴,所述喷涂嘴为活化喷涂嘴,所述风干装置设置有出风口,所述加热干燥装置设置有红外线加热器,基片放置在所述传送带或传送轴上由其带动依次经过前驱体溶液涂布装置、活化层喷涂装置和风干装置或加热干燥装置,所述前驱体涂布头将前驱体溶液涂布在基片表面上,所述活化喷涂嘴将活化溶液喷涂在基片表面上,所述出风口的风将基片表面上的前驱体溶液和活化溶液同时挥发干燥并形成钙钛矿薄膜,所述加热干燥装置的红外线加热器分别从基片上下两侧同时对其加热将其表面上的前驱体溶液和活化溶液一起蒸发干燥并形成钙钛矿薄膜。

本发明是这样实现的,提供一种钙钛矿薄膜涂布设备,包括输送基片的传送装置、前驱体溶液涂布装置、活化层涂布装置、反溶剂喷涂装置以及风干装置或加热干燥装置,所述基片预先制备了底电极层,所述传送装置设置有传送带或传送轴,所述前驱体溶液涂布装置设置有涂布头,所述涂布头为前驱体涂布头,所述活化层涂布装置设置有涂布头,所述涂布头为活化涂布头,所述反溶剂喷涂装置设置有喷涂嘴,所述喷涂嘴为反溶剂喷涂嘴,所述风干装置设置有出风口,所述加热干燥装置设置有红外线加热器,基片放置在所述传送带或传送轴上由其带动依次经过前驱体溶液涂布装置、活化层涂布装置、反溶剂喷涂装置和风干装置或加热干燥装置,所述前驱体涂布头将前驱体溶液涂布在基片表面上,所述活化涂布头将活化溶液涂布在基片表面上,所述反溶剂喷涂嘴将反溶剂喷涂在基片表面上,所述出风口的风将基片表面上的前驱体溶液、活化溶液和反溶剂同时挥发干燥并形成钙钛矿薄膜,所述加热干燥装置的红外线加热器分别从基片上下两侧同时对其加热将其表面上的前驱体溶液、活化溶液和反溶剂一起蒸发干燥并形成钙钛矿薄膜。

本发明是这样实现的,提供一种钙钛矿薄膜涂布设备,包括输送基片的传送装置、前驱体溶液涂布装置、活化层喷涂装置、反溶剂涂布装置以及风干装置或加热干燥装置,所述基片预先制备了底电极层,所述传送装置设置有传送带或传送轴,所述前驱体溶液涂布装置设置有涂布头,所述涂布头为前驱体涂布头,所述反溶剂涂布装置设置有涂布头,所述涂布头为反溶剂涂布头,所述活化层喷涂装置设置有喷涂嘴,所述喷涂嘴为活化喷涂嘴,所述风干装置设置有出风口,所述加热干燥装置设置有红外线加热器,基片放置在所述传送带或传送轴上由其带动依次经过前驱体溶液涂布装置、活化层喷涂装置、反溶剂涂布装置和风干装置或加热干燥装置,所述前驱体涂布头将前驱体溶液涂布在基片表面上,所述活化喷涂嘴将活化溶液喷涂在基片表面上,所述反溶剂涂布头将反溶剂涂布在基片表面上,所述出风口的风将基片表面上的前驱体溶液、活化溶液和反溶剂同时挥发干燥并形成钙钛矿薄膜,所述加热干燥装置的红外线加热器分别从基片上下两侧同时对其加热将其表面上的前驱体溶液、活化溶液和反溶剂一起蒸发干燥并形成钙钛矿薄膜。

本发明是这样实现的,提供一种钙钛矿薄膜涂布设备,包括输送基片的传送装置、前驱体溶液涂布装置、前段风干装置或前段加热干燥装置、活化层喷涂装置以及后段风干装置或后段加热干燥装置,所述基片预先制备了底电极层,所述传送装置设置有传送带或传送轴,所述前驱体溶液涂布装置设置有涂布头,所述涂布头为前驱体涂布头,所述前段风干装置设置有前段出风口,所述前段加热干燥装置设置有红外线加热器,所述活化层喷涂装置设置有喷涂嘴,所述喷涂嘴为活化喷涂嘴,所述后段风干装置设置有后段出风口,所述后段加热干燥装置设置有红外线加热器,基片放置在所述传送带或传送轴上由其带动依次经过前驱体溶液涂布装置、前段风干装置或前段加热干燥装置、活化层喷涂装置和后段风干装置或后段加热干燥装置,所述前驱体涂布头将前驱体溶液涂布在基片表面上,所述活化喷涂嘴将活化溶液喷涂在基片表面上,所述前段出风口的风将基片表面上的前驱体溶液挥发干燥并形成前驱体薄膜,所述前段加热干燥装置的红外线加热器分别从基片上下两侧同时对其加热将其表面上的前驱体溶液蒸发干燥并形成前驱体薄膜,所述后段出风口的风将基片表面上的活化溶液挥发干燥并形成钙钛矿薄膜,所述后段加热干燥装置的红外线加热器分别从基片上下两侧同时对其加热将其表面上的活化溶液蒸发干燥并形成钙钛矿薄膜。

本发明是这样实现的,提供一种钙钛矿薄膜涂布设备,包括输送基片的传送装置、前驱体溶液涂布装置、前段风干装置或前段加热干燥装置、活化层涂布装置、反溶剂喷涂装置以及后段风干装置或后段加热干燥装置,所述基片预先制备了底电极层,所述传送装置设置有传送带或传送轴,所述前驱体溶液涂布装置设置有涂布头,所述涂布头为前驱体涂布头,所述前段风干装置设置有前段出风口,所述前段加热干燥装置设置有红外线加热器,所述活化层涂布装置设置有涂布头,所述涂布头为活化涂布头,所述反溶剂喷涂装置设置有喷涂嘴,所述喷涂嘴为反溶剂喷涂嘴,所述后段风干装置设置有后段出风口,所述后段加热干燥装置设置有红外线加热器,基片放置在所述传送带或传送轴上由其带动依次经过前驱体溶液涂布装置、前段风干装置或前段加热干燥装置、活化层涂布装置、反溶剂喷涂装置和后段风干装置或后段加热干燥装置,所述前驱体涂布头将前驱体溶液涂布在基片表面上,所述活化涂布头将活化溶液涂布在基片表面上,所述反溶剂喷涂嘴将反溶剂喷涂在基片表面上,所述前段出风口的风将基片表面上的前驱体溶液挥发干燥并形成前驱体薄膜,所述前段加热干燥装置的红外线加热器分别从基片上下两侧同时对其加热将其表面上的前驱体溶液蒸发干燥并形成前驱体薄膜,所述后段出风口的风将基片表面上的活化溶液和反溶剂同时挥发干燥并形成钙钛矿薄膜,所述后段加热干燥装置的红外线加热器分别从基片上下两侧同时对其加热将其表面上的活化溶液和反溶剂一起蒸发干燥并形成钙钛矿薄膜。

本发明是这样实现的,提供一种钙钛矿薄膜涂布设备,包括输送基片的传送装置、前驱体溶液涂布装置、前段风干装置或前段加热干燥装置、活化层喷涂装置、反溶剂涂布装置以及后段风干装置或后段加热干燥装置,所述基片预先制备了底电极层,所述传送装置设置有传送带或传送轴,所述前驱体溶液涂布装置设置有涂布头,所述涂布头为前驱体涂布头,所述反溶剂涂布装置设置有涂布头,所述涂布头为反溶剂涂布头,所述前段风干装置设置有前段出风口,所述前段加热干燥装置设置有红外线加热器,所述活化层喷涂装置设置有喷涂嘴,所述喷涂嘴为活化喷涂嘴,所述后段风干装置设置有后段出风口,所述后段加热干燥装置设置有红外线加热器,基片放置在所述传送带或传送轴上由其带动依次经过前驱体溶液涂布装置、前段风干装置或前段加热干燥装置、活化层喷涂装置、反溶剂涂布装置和后段风干装置或后段加热干燥装置,所述前驱体涂布头将前驱体溶液涂布在基片表面上,所述活化喷涂嘴将活化溶液喷涂在基片表面上,所述反溶剂涂布头将反溶剂涂布在基片表面上,所述前段出风口的风将基片表面上的前驱体溶液挥发干燥并形成前驱体薄膜,所述前段加热干燥装置的红外线加热器分别从基片上下两侧同时对其加热将其表面上的前驱体溶液蒸发干燥并形成前驱体薄膜,所述后段出风口的风将基片表面上的活化溶液和反溶剂同时挥发干燥并形成钙钛矿薄膜,所述后段加热干燥装置的红外线加热器分别从基片上下两侧同时对其加热将其表面上的活化溶液和反溶剂一起蒸发干燥并形成钙钛矿薄膜。

本发明的上述六种钙钛矿薄膜涂布设备都是对现有的两步溶液法设备进行改进,对喷涂或涂布有钙钛矿溶液的基片进行风吹或红外线加热干燥,使基片表面的气流得到了控制,加快了前驱体膜的干燥速度,使前驱体薄膜更加地均匀、致密,在保证低生产成本的同时,提高成膜质量,适合进行基片的钙钛矿薄膜大面积规模化生产。

本发明是这样实现的,提供一种钙钛矿薄膜涂布设备的使用方法,包括以下步骤:

a1.将附着有底电极层的基片放置于传送装置的传送带或传送轴上;

a2.使基片依次通过钙钛矿溶液涂布装置,钙钛矿涂布头将钙钛矿溶液涂布在基片表面上,通过反溶剂喷涂装置,反溶剂喷涂嘴将反溶剂喷涂在基片表面上,通过风干装置或加热干燥装置,出风口或红外线加热器将钙钛矿溶液和反溶剂快速挥发或蒸发,最后得到表面附着有钙钛矿薄膜的基片并保存。

本发明是这样实现的,提供一种钙钛矿薄膜涂布设备的使用方法,包括以下步骤:

a3.将附着有底电极层的基片放置于传送装置的传送带或传送轴上;

a4.使基片依次通过钙钛矿溶液喷涂装置,钙钛矿喷涂嘴将钙钛矿溶液喷涂在基片表面上,通过反溶剂涂布装置,反溶剂涂布头将反溶剂涂布在基片表面上,通过风干装置或加热干燥装置,出风口或红外线加热器将钙钛矿溶液和反溶剂快速挥发或蒸发,最后得到表面附着有钙钛矿薄膜的基片并保存。

本发明的上述两种钙钛矿薄膜涂布设备的使用方法都是对现有的一步溶液法进行改进,对喷涂或涂布有钙钛矿溶液的基片进行风吹或红外线加热干燥,在保证低生产成本的同时,提高成膜质量,适合进行基片的钙钛矿薄膜大面积规模化生产。

本发明是这样实现的,提供一种钙钛矿薄膜涂布设备的使用方法,包括以下步骤:

b1.将附着有底电极层的基片放置于传送装置的传送带或传送轴上;

b2.使基片依次通过前驱体溶液涂布装置,前驱体涂布头将前驱体溶液涂布在基片表面上,通过活化层喷涂装置,活化喷涂嘴将活化溶液喷涂在基片表面上,通过风干装置或加热干燥装置,出风口或红外线加热器将前驱体溶液和活化溶液快速挥发或蒸发,最后得到表面附着有钙钛矿薄膜的基片并保存。

本发明是这样实现的,提供一种钙钛矿薄膜涂布设备的使用方法,包括以下步骤:

b3.将附着有底电极层的基片放置于传送装置的传送带或传送轴上;

b4.使基片依次通过前驱体溶液涂布装置,前驱体涂布头将前驱体溶液涂布在基片表面上,通过活化层涂布装置,活化涂布头将活化溶液涂布在基片表面上,通过反溶剂喷涂装置,反溶剂喷涂嘴将反溶剂喷涂在基片表面上,通过风干装置或加热干燥装置,出风口或红外线加热器将前驱体溶液、活化溶液和反溶剂一起快速挥发或蒸发,最后得到表面附着有钙钛矿薄膜的基片并保存。

本发明是这样实现的,提供一种钙钛矿薄膜涂布设备的使用方法,包括以下步骤:

b6.将附着有底电极层的基片放置于传送装置的传送带或传送轴上;

b7.使基片依次通过前驱体溶液涂布装置,前驱体涂布头将前驱体溶液涂布在基片表面上,通过活化层喷涂装置,活化喷涂嘴将活化溶液喷涂在基片表面上,通过反溶剂涂布装置,反溶剂涂布头将反溶剂涂布在基片表面上,通过风干装置或加热干燥装置,出风口或红外线加热器将前驱体溶液、活化溶液和反溶剂一起快速挥发或蒸发,最后得到表面附着有钙钛矿薄膜的基片并保存。

本发明是这样实现的,提供一种钙钛矿薄膜涂布设备的使用方法,包括以下步骤:

c1.将附着有底电极层的基片放置于反溶剂涂布装置传送装置的传送带或传送轴上;

c2.使基片依次通过前驱体溶液涂布装置,前驱体涂布头将前驱体溶液涂布在基片表面上,通过前段风干装置或前段加热干燥装置,前段出风口或红外线加热器将前驱体溶液快速挥发或蒸发,通过活化层喷涂装置,活化喷涂嘴将活化溶液喷涂在基片表面上,通过后段风干装置或后段加热干燥装置,后段出风口或红外线加热器将活化溶液快速挥发或蒸发,最后得到表面附着有钙钛矿薄膜的基片并保存。

本发明是这样实现的,提供一种钙钛矿薄膜涂布设备的使用方法,包括以下步骤:

c3.将附着有底电极层的基片放置于传送装置的传送带或传送轴上;

c4.使基片依次通过前驱体溶液涂布装置,前驱体涂布头将前驱体溶液涂布在基片表面上,通过前段风干装置或前段加热干燥装置,前段出风口或红外线加热器将前驱体溶液快速挥发或蒸发,通过活化层涂布装置,活化涂布头将活化溶液涂布在基片表面上,通过反溶剂喷涂装置,反溶剂喷涂嘴将反溶剂喷涂在基片表面上,通过后段风干装置或后段加热干燥装置,后段出风口或红外线加热器将活化溶液和反溶剂一起快速挥发或蒸发,最后得到表面附着有钙钛矿薄膜的基片并保存。

本发明是这样实现的,提供一种钙钛矿薄膜涂布设备的使用方法,包括以下步骤:

c5.将附着有底电极层的基片放置于传送装置的传送带或传送轴上;

c6.使基片依次通过前驱体溶液涂布装置,前驱体涂布头将前驱体溶液涂布在基片表面上,通过前段风干装置或前段加热干燥装置,前段出风口或红外线加热器将前驱体溶液快速挥发或蒸发,通过活化层喷涂装置,活化喷涂嘴将活化溶液喷涂在基片表面上,通过反溶剂涂布装置,反溶剂涂布头将反溶剂涂布在基片表面上,通过后段风干装置或后段加热干燥装置,后段出风口或红外线加热器将活化溶液和反溶剂一起快速挥发或蒸发,最后得到表面附着有钙钛矿薄膜的基片并保存。

本发明的上述六种钙钛矿薄膜涂布设备的使用方法都是对现有的两步溶液法进行改进,对喷涂或涂布有钙钛矿溶液的基片进行风吹或红外线加热干燥,使基片表面的气流得到了控制,加快了前驱体膜的干燥速度,使前驱体薄膜更加地均匀、致密,在保证低生产成本的同时,提高成膜质量,适合进行基片的钙钛矿薄膜大面积规模化生产。

本发明是这样实现的,提供一种钙钛矿薄膜涂布设备的应用,所述钙钛矿薄膜涂布设备还可以用于涂布含有下述至少一种材料的溶液:

五氧化二钒(v2o5)、氧化钨(wo3)、氧化钼(moox)、硫化铜(cus)、硫氰化亚铜(cuscn)、氧化铜(cuo),碘化亚铜(cui)、氧化亚铜(cu2o)、二硫化铁(fes2)、cdo2型铜铁半导体、硫化铅(pbs)、氧化钴(coox)、硫化钴(cos)、摻镁和锂的氧化镍(nimglio)、氧化镍(niox)、聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)及其高导电性衍生物(pedot:pss)、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](poly-triaryamine,ptaa)、2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-ometad)、3-己基取代聚噻吩(p3ht)、二氧化钛(tio2)、氧化锌(zno)、硫化锌(zns)、硒化锌(znse)、硫化镉(cds)、硒化镉(cdse)、硫化铋(bi2s3)、硫化铟(in2s3)、氧化铟(in2o3)、硫化锑(sb2s3)、二硫化钼(mos2)、二硫化硒(sns2)、氧化锡(sno2)、pcbm、摻铝氧化锌(azo)、氧化铈(ceox)、氧化铌(nbox)、钛酸钡(batio3)、富勒烯(c60、c70)、摻锌硫化镉(zn1-xcdxs)、氧化铬(crox)、摻铜氧化铬(cuxcryo2),

其中,cdo2型铜铁半导体中的c=cu或ag,d=cr、ga、al、sc、in、y、fe中的一种或多种。

本发明是这样实现的,提供一种钙钛矿薄膜涂布设备的使用方法的应用,所述钙钛矿薄膜涂布设备还可以用于涂布含有下述至少一种材料的溶液:

五氧化二钒(v2o5)、氧化钨(wo3)、氧化钼(moox)、硫化铜(cus)、硫氰化亚铜(cuscn)、氧化铜(cuo)、碘化亚铜(cui)、氧化亚铜(cu2o)、二硫化铁(fes2)、cdo2型铜铁半导体、硫化铅(pbs)、氧化钴(coox)、硫化钴(cos)、摻镁和锂的氧化镍(nimglio)、氧化镍(niox)、聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)及其高导电性衍生物(pedot:pss)、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](poly-triaryamine,ptaa)、2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-ometad)、3-己基取代聚噻吩(p3ht)、二氧化钛(tio2)、氧化锌(zno)、硫化锌(zns)、硒化锌(znse)、硫化镉(cds)、硒化镉(cdse)、硫化铋(bi2s3)、硫化铟(in2s3)、氧化铟(in2o3)、硫化锑(sb2s3)、二硫化钼(mos2)、二硫化硒(sns2)、氧化锡(sno2)、pcbm、摻铝氧化锌(azo)、氧化铈(ceox)、氧化铌(nbox)、钛酸钡(batio3)、富勒烯(c60、c70)、摻锌硫化镉(zn1-xcdxs)、氧化铬(crox)、摻铜氧化铬(cuxcryo2),

其中,cdo2型铜铁半导体中的c=cu或ag,d=cr、ga、al、sc、in、y、fe中的一种或多种。

与现有技术相比,本发明的钙钛矿薄膜涂布设备及使用方法和应用,采用新型涂布设备和工艺,弥补一步法的不足,在保证低的生产成本的前提下,提高了成膜质量和规模化生产工艺。

附图说明

图1为本发明钙钛矿薄膜涂布设备第一个较佳实施例的立体示意图;

图2为本发明钙钛矿薄膜涂布设备第二个较佳实施例的立体示意图;

图3为本发明钙钛矿薄膜涂布设备第三个较佳实施例的立体示意图;

图4为本发明钙钛矿薄膜涂布设备第四个较佳实施例的立体示意图;

图5为本发明钙钛矿薄膜涂布设备第五个较佳实施例的立体示意图;

图6为本发明钙钛矿薄膜涂布设备第六个较佳实施例的立体示意图;

图7为本发明钙钛矿薄膜涂布设备第七个较佳实施例的立体示意图;

图8为本发明钙钛矿薄膜涂布设备第八个较佳实施例的立体示意图;

图9为利用本发明钙钛矿薄膜涂布设备的使用方法得到的钙钛矿薄膜的sem图;

图10为利用本发明钙钛矿薄膜涂布设备的使用方法得到的钙钛矿薄膜太阳能电池组件的j-v曲线图;

图11为用台阶仪扫描出的在没有风干装置和有风干装置两种状态下制备pbi2薄膜表面的起伏对比放大示意图;

图12为在没有风干装置和有风干装置两种状态下制备pbi2薄膜厚度对比示意图;

图13为利用本发明钙钛矿薄膜涂布设备的使用方法,不开启反溶剂涂布和烘干,得到的钙钛矿薄膜的sem图;

图14为利用本发明钙钛矿薄膜涂布设备的使用方法,开启反溶剂涂布和烘干,得到的钙钛矿薄膜的sem图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

请参照图1所示,本发明钙钛矿薄膜涂布设备的第一个较佳实施例,包括输送基片2的传送装置、钙钛矿溶液涂布装置、反溶剂喷涂装置以及风干装置。作为另一个实施例,风干装置可以用加热干燥装置替换。

所述基片2预先制备了底电极层,所述传送装置设置有传送带1或传送轴(图中未示出)。所述钙钛矿溶液涂布装置设置有涂布头,所述涂布头为钙钛矿涂布头3,所述反溶剂喷涂装置设置有喷涂嘴,所述喷涂嘴为反溶剂喷涂嘴4,所述风干装置设置有出风口5。所述加热干燥装置设置有红外线加热器(图中未示出)。

基片2放置在所述传送带1或传送轴上由其带动依次经过钙钛矿溶液涂布装置、反溶剂喷涂装置和风干装置或加热干燥装置。所述钙钛矿涂布头3将钙钛矿溶液涂布在基片2表面上,所述反溶剂喷涂嘴4将反溶剂喷涂在基片2表面上。所述出风口5的风将基片2表面上的钙钛矿溶液和反溶剂同时挥发干燥并形成钙钛矿薄膜。所述加热干燥装置的红外线加热器分别从基片2上下两侧同时对其加热将其表面上的钙钛矿溶液和反溶剂一起蒸发干燥并形成钙钛矿薄膜。

所述钙钛矿溶液是bx2、ax、主溶剂、溶剂添加剂和/或有机聚合物添加剂的混合物。其中,b为铅(pb)、锡(sn)、钨、铜、锌、镓、锗、砷、硒、铑、钯、银、镉、铟、锑、锇、铱、铂、金、汞、铊、铋、钋中至少一种阳离子。x为碘(i)、溴(br)、氯(cl)、醋酸根(ch3coo)中至少一种阴离子。a为铯、铷、胺基、脒基或者碱族中至少一种阳离子。主溶剂包括酰胺类溶剂、砜类/亚砜类溶剂、酯类溶剂、烃类、卤代烃类溶剂、醇类溶剂、酮类溶剂、醚类溶剂和芳香烃溶剂中至少一种。溶剂添加剂为酰胺类溶剂、砜类/亚砜类溶剂、酯类溶剂、烃类、卤代烃类溶剂、醇类溶剂、酮类溶剂、醚类溶剂、芳香烃中至少一种。所述有机聚合物添加剂为聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乳酸、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚氨酯、聚乙烯亚胺、聚丙烯硫胺、聚苯乙烯磺酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇缩丁醛树脂、氟类聚合物中至少一种。所述反溶剂为卤代烃类溶剂、芳香烃类溶剂、烃类溶剂、酰胺类溶剂、醚类溶剂、酯类溶剂中的至少一种,其分子量范围为200-100000。

其中,所述bx2的溶液浓度为0.2-5mol/l,所述ax与bx2的摩尔比为0.1~10,所述bx2在主溶剂中的摩尔浓度为0.2~2mol/l,所述溶剂添加剂与bx2的摩尔比为0~1,所述有机聚合物添加剂与bx2的摩尔比为0.05~5。

请参照图2所示,本发明钙钛矿薄膜涂布设备的第二个较佳实施例,包括输送基片2的传送装置、钙钛矿溶液喷涂装置、反溶剂涂布装置以及加热干燥装置6。作为另一个实施例,加热干燥装置6可以用风干装置替换。

所述基片2预先制备了底电极层,所述传送装置设置有传送带1或传送轴(图中未示出)。所述钙钛矿溶液喷涂装置设置有喷涂嘴,所述喷涂嘴为钙钛矿喷涂嘴3´,所述反溶剂涂布装置设置有涂布头,所述涂布头为反溶剂涂布头4´,所述加热干燥装置设置有红外线加热器6。所述风干装置设置有出风口(图中未示出)。

基片2放置在所述传送带1或传送轴上由其带动依次经过钙钛矿溶液喷涂装置、反溶剂涂布装置和风干装置或加热干燥装置。所述钙钛矿喷涂嘴3´将钙钛矿溶液喷涂在基片2表面上,所述反溶剂涂布头4´将反溶剂涂布在基片2表面上。所述出风口的风将基片2表面上的钙钛矿溶液和反溶剂同时挥发干燥并形成钙钛矿薄膜。所述加热干燥装置的红外线加热器6分别从基片2上下两侧同时对其加热将其表面上的钙钛矿溶液和反溶剂一起蒸发干燥并形成钙钛矿薄膜。

其它与第一个实施例相同,不再赘述。

请参照图3所示,本发明钙钛矿薄膜涂布设备的第三个较佳实施例,包括输送基片2的传送装置、前驱体溶液涂布装置、活化层喷涂装置以及风干装置。作为另一个实施例,风干装置可以用加热干燥装置替换。

所述基片2预先制备了底电极层,所述传送装置设置有传送带1或传送轴(图中未示出)。所述前驱体溶液涂布装置设置有涂布头,所述涂布头为前驱体涂布头7,所述活化层喷涂装置设置有喷涂嘴,所述喷涂嘴为活化喷涂嘴8,所述风干装置设置有出风口5。所述加热干燥装置设置有红外线加热器(图中未示出)。

基片2放置在所述传送带1或传送轴上由其带动依次经过前驱体溶液涂布装置、活化层喷涂装置和风干装置或加热干燥装置。所述前驱体涂布头7将前驱体溶液涂布在基片2表面上,所述活化喷涂嘴8将活化溶液喷涂在基片2表面上。所述出风口5的风将基片2表面上的前驱体溶液和活化溶液同时挥发干燥并形成钙钛矿薄膜。所述加热干燥装置的红外线加热器分别从基片2上下两侧同时对其加热将其表面上的前驱体溶液和活化溶液一起蒸发干燥并形成钙钛矿薄膜。

所述前驱体溶液包括含有bx2溶质、主溶剂及溶剂添加剂,所述活化溶液包括含有ax溶质、主溶剂和有机聚合物添加剂。其中,b为铅(pb)、锡(sn)、钨、铜、锌、镓、锗、砷、硒、铑、钯、银、镉、铟、锑、锇、铱、铂、金、汞、铊、铋、钋中至少一种阳离子。x为碘(i)、溴(br)、氯(cl)、醋酸根(ch3coo)中至少一种阴离子。a为铯、铷、胺基、脒基或者碱族中至少一种阳离子。主溶剂包括酰胺类溶剂、砜类/亚砜类溶剂、酯类溶剂、烃类、卤代烃类溶剂、醇类溶剂、酮类溶剂、醚类溶剂和芳香烃溶剂中至少一种。溶剂添加剂为酰胺类溶剂、砜类/亚砜类溶剂、酯类溶剂、烃类、卤代烃类溶剂、醇类溶剂、酮类溶剂、醚类溶剂、芳香烃中至少一种;所述有机聚合物添加剂为聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乳酸、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚氨酯、聚乙烯亚胺、聚丙烯硫胺、聚苯乙烯磺酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇缩丁醛树脂、氟类聚合物中至少一种。所述反溶剂为卤代烃类溶剂、芳香烃类溶剂、烃类溶剂、酰胺类溶剂、醚类溶剂、酯类溶剂中的至少一种,其分子量范围为200-100000。

其中,所述bx2的溶液浓度为0.2-5mol/l,所述ax的溶液浓度为0.1mg/ml~100mg/ml,所述bx2在主溶剂中的摩尔浓度为0.2~2mol/l,所述溶剂添加剂与bx2的摩尔比为0~1,所述有机聚合物添加剂与ax主溶剂的体积比为0~1。

请参照图4所示,本发明钙钛矿薄膜涂布设备的第四个较佳实施例,包括输送基片2的传送装置、前驱体溶液涂布装置、活化层涂布装置、反溶剂喷涂装置以及风干装置。作为另一个实施例,风干装置可以用加热干燥装置替换。

所述基片2预先制备了底电极层,所述传送装置设置有传送带1或传送轴(图中未示出)。所述前驱体溶液涂布装置设置有涂布头,所述涂布头为前驱体涂布头7,所述活化层涂布装置设置有涂布头,所述涂布头为活化涂布头8´,所述反溶剂喷涂装置设置有喷涂嘴,所述喷涂嘴为反溶剂喷涂嘴4,所述风干装置设置有出风口5。所述加热干燥装置设置有红外线加热器(图中未示出)。

基片2放置在所述传送带1或传送轴上由其带动依次经过前驱体溶液涂布装置、活化层涂布装置、反溶剂喷涂装置和风干装置或加热干燥装置。所述前驱体涂布头7将前驱体溶液涂布在基片2表面上,所述活化涂布头8´将活化溶液涂布在基片2表面上,所述反溶剂喷涂嘴4将反溶剂喷涂在基片表面上。所述出风口5的风将基片2表面上的前驱体溶液、活化溶液和反溶剂同时挥发干燥并形成钙钛矿薄膜。所述加热干燥装置的红外线加热器分别从基片2上下两侧同时对其加热将其表面上的前驱体溶液、活化溶液和反溶剂一起蒸发干燥并形成钙钛矿薄膜。

其它与第三个实施例相同,不再赘述。

请参照图5所示,本发明钙钛矿薄膜涂布设备的第五个较佳实施例,包括输送基片2的传送装置、前驱体溶液涂布装置、活化层喷涂装置、反溶剂涂布装置以及风干装置。作为另一个实施例,风干装置可以用加热干燥装置替换。

所述基片2预先制备了底电极层,所述传送装置设置有传送带1或传送轴(图中未示出)。所述前驱体溶液涂布装置设置有涂布头,所述涂布头为前驱体涂布头7,所述反溶剂涂布装置设置有涂布头,所述涂布头为反溶剂涂布头4´,所述活化层喷涂装置设置有喷涂嘴,所述喷涂嘴为活化喷涂嘴8,所述风干装置设置有出风口5,所述加热干燥装置设置有红外线加热器(图中未示出)。

基片2放置在所述传送带1或传送轴上由其带动依次经过前驱体溶液涂布装置、活化层喷涂装置、反溶剂涂布装置和风干装置或加热干燥装置。所述前驱体涂布头7将前驱体溶液涂布在基片2表面上,所述活化喷涂嘴8将活化溶液喷涂在基片表面上,所述反溶剂涂布头4´将反溶剂涂布在基片2表面上。所述出风口5的风将基片2表面上的前驱体溶液、活化溶液和反溶剂同时挥发干燥并形成钙钛矿薄膜。所述加热干燥装置的红外线加热器分别从基片2上下两侧同时对其加热将其表面上的前驱体溶液、活化溶液和反溶剂一起蒸发干燥并形成钙钛矿薄膜。

其它与第三个实施例相同,不再赘述。

请参照图6所示,本发明钙钛矿薄膜涂布设备的第六个较佳实施例,包括输送基片2的传送装置、前驱体溶液涂布装置、前段风干装置、活化层喷涂装置以及后段风干装置。作为另一个实施例,前段风干装置可以用前段加热干燥装置替换,后段风干装置也可以用后段加热干燥装置替换。

所述基片2预先制备了底电极层,所述传送装置设置有传送带1或传送轴(图中未示出)。所述前驱体溶液涂布装置设置有涂布头,所述涂布头为前驱体涂布头7,所述前段风干装置设置有前段出风口9,所述前段加热干燥装置设置有红外线加热器(图中未示出),所述活化层喷涂装置设置有喷涂嘴,所述喷涂嘴为活化喷涂嘴8,所述后段风干装置设置有后段出风口10,所述后段加热干燥装置设置有红外线加热器(图中未示出)。

基片2放置在所述传送带1或传送轴上由其带动依次经过前驱体溶液涂布装置、前段风干装置或前段加热干燥装置、活化层喷涂装置和后段风干装置或后段加热干燥装置。所述前驱体涂布头7将前驱体溶液涂布在基片2表面上,所述活化喷涂嘴8将活化溶液喷涂在基片2表面上。所述前段出风口9的风将基片2表面上的前驱体溶液挥发干燥并形成前驱体薄膜。所述前段加热干燥装置的红外线加热器分别从基片2上下两侧同时对其加热将其表面上的前驱体溶液蒸发干燥并形成前驱体薄膜。所述后段出风口10的风将基片2表面上的活化溶液挥发干燥并形成钙钛矿薄膜。所述后段加热干燥装置的红外线加热器分别从基片2上下两侧同时对其加热将其表面上的活化溶液蒸发干燥并形成钙钛矿薄膜。

其它与第三个实施例相同,不再赘述。

请参照图7所示,本发明钙钛矿薄膜涂布设备的第七个较佳实施例,包括输送基片2的传送装置、前驱体溶液涂布装置、前段风干装置、活化层涂布装置、反溶剂喷涂装置以及后段风干装置。作为另一个实施例,前段风干装置可以用前段加热干燥装置替换,后段风干装置也可以用后段加热干燥装置替换。

所述基片2预先制备了底电极层,所述传送装置设置有传送带1或传送轴(图中未示出)。所述前驱体溶液涂布装置设置有涂布头,所述涂布头为前驱体涂布头7,所述前段风干装置设置有前段出风口9,所述前段加热干燥装置设置有红外线加热器(图中未示出),所述活化层涂布装置设置有涂布头,所述涂布头为活化涂布头8´,所述反溶剂喷涂装置设置有喷涂嘴,所述喷涂嘴为反溶剂喷涂嘴4。所述后段风干装置设置有后段出风口10,所述后段加热干燥装置设置有红外线加热器(图中未示出)。

基片2放置在所述传送带1或传送轴上由其带动依次经过前驱体溶液涂布装置、前段风干装置或前段加热干燥装置、活化层涂布装置、反溶剂喷涂装置和后段风干装置或后段加热干燥装置。所述前驱体涂布头7将前驱体溶液涂布在基片2表面上,所述活化涂布头8´将活化溶液涂布在基片2表面上,所述反溶剂喷涂嘴4将反溶剂喷涂在基片2表面上。所述前段出风口9的风将基片2表面上的前驱体溶液挥发干燥并形成前驱体薄膜。所述前段加热干燥装置的红外线加热器分别从基片2上下两侧同时对其加热将其表面上的前驱体溶液蒸发干燥并形成前驱体薄膜。所述后段出风口10的风将基片2表面上的活化溶液和反溶剂同时挥发干燥并形成钙钛矿薄膜。所述后段加热干燥装置的红外线加热器分别从基片2上下两侧同时对其加热将其表面上的活化溶液和反溶剂一起蒸发干燥并形成钙钛矿薄膜。

其它与第三个实施例相同,不再赘述。

请参照图8所示,本发明钙钛矿薄膜涂布设备的第八个较佳实施例,包括输送基片2的传送装置、前驱体溶液涂布装置、前段加热干燥装置、活化层喷涂装置、反溶剂涂布装置以及后段加热干燥装置。作为另一个实施例,前段加热干燥装置可以用前段风干装置替换,后段加热干燥装置也可以用替换后段风干装置。

所述基片2预先制备了底电极层,所述传送装置设置有传送带1或传送轴(图中未示出)。所述前驱体溶液涂布装置设置有涂布头,所述涂布头为前驱体涂布头7,所述反溶剂涂布装置设置有涂布头,所述涂布头为反溶剂涂布头4´。所述前段风干装置设置有前段出风口(图中未示出),所述前段加热干燥装置设置有红外线加热器11。所述活化层喷涂装置设置有喷涂嘴,所述喷涂嘴为活化喷涂嘴8。所述后段风干装置设置有后段出风口(图中未示出),所述后段加热干燥装置设置有红外线加热器12。

基片2放置在所述传送带1或传送轴上由其带动依次经过前驱体溶液涂布装置、前段风干装置或前段加热干燥装置、活化层喷涂装置、反溶剂涂布装置和后段风干装置或后段加热干燥装置。所述前驱体涂布头7将前驱体溶液涂布在基片2表面上,所述活化喷涂嘴8将活化溶液喷涂在基片2表面上,所述反溶剂涂布头4´将反溶剂涂布在基片2表面上。所述前段出风口的风将基片2表面上的前驱体溶液挥发干燥并形成前驱体薄膜。所述前段加热干燥装置的红外线加热器11分别从基片2上下两侧同时对其加热将其表面上的前驱体溶液蒸发干燥并形成前驱体薄膜。所述后段出风口的风将基片2表面上的活化溶液和反溶剂同时挥发干燥并形成钙钛矿薄膜。所述后段加热干燥装置的红外线加热器12分别从基片2上下两侧同时对其加热将其表面上的活化溶液和反溶剂一起蒸发干燥并形成钙钛矿薄膜。

其它与第三个实施例相同,不再赘述。

在前述的各实施例中,所述传送带1或传送轴的移动速度可以是匀速也可以是变速,其速度控制在0~5000mm/min范围内。所述涂布头(在这里涂布头包括钙钛矿涂布头3、反溶剂涂布头4´、前驱体涂布头7以及活化涂布头8´)的上下高度可调整,其最低点与基片的垂直距离为1~1000微米,所述涂布头的流体流量范围为4~105毫升/小时。所述喷涂嘴(在这里喷涂嘴包括反溶剂喷涂嘴4、钙钛矿喷涂嘴3´以及活化喷涂嘴8)的上下高度可调整,其最低点与基片的垂直距离为1~10000微米,所述喷涂嘴的流体流量范围为0~20升/分钟,所述喷涂嘴的流体温度为定值,该定值为0~300℃。所述出风口的上下高度可调整,其最低点与基片的垂直距离为100微米~20厘米,所述出风口(在这里出风口包括风干装置的出风口5、前段出风口9以及后段出风口10)的风速可以是匀速也可以是变速,风速控制在0~20m/s范围内,风温是定值,该定值为-10℃~500℃,所述出风口的风吹方向是垂直、平行和倾斜于基片表面中的至少一种。所述加热干燥装置的温度控制在一定值,该定值为30~500℃。

所述涂布头设置有流体通过的狭缝,所述狭缝的宽度为定值,该定值为0.0001cm~1cm。

本发明的一种钙钛矿薄膜涂布设备的使用方法的第一个实施例,包括以下步骤:

a1.将附着有底电极层的基片放置于传送装置的传送带或传送轴上。

a2.使基片依次通过钙钛矿溶液涂布装置,钙钛矿涂布头将钙钛矿溶液涂布在基片表面上,通过反溶剂喷涂装置,反溶剂喷涂嘴将反溶剂喷涂在基片表面上,通过风干装置或加热干燥装置,出风口或红外线加热器将钙钛矿溶液和反溶剂快速挥发或蒸发,最后得到表面附着有钙钛矿薄膜的基片并保存。

请参照图9所示,从图中可以看出,这种方式做出的钙钛矿薄膜致密,晶粒大。请参照图10,在16.368cm2的面积上能做出222.9mw,即能够达到13.6%的转化效率,说明本发明钙钛矿薄膜涂布设备具备大规模量产的能力。

本发明的一种钙钛矿薄膜涂布设备的使用方法的第二个实施例,包括以下步骤:

a3.将附着有底电极层的基片放置于传送装置的传送带或传送轴上。

a4.使基片依次通过钙钛矿溶液喷涂装置,钙钛矿喷涂嘴将钙钛矿溶液喷涂在基片表面上,通过反溶剂涂布装置,反溶剂涂布头将反溶剂涂布在基片表面上,通过风干装置或加热干燥装置,出风口或红外线加热器将钙钛矿溶液和反溶剂快速挥发或蒸发,最后得到表面附着有钙钛矿薄膜的基片并保存。

本发明的一种钙钛矿薄膜涂布设备的使用方法的第三个实施例,包括以下步骤:

b1.将附着有底电极层的基片放置于传送装置的传送带或传送轴上。

b2.使基片依次通过前驱体溶液涂布装置,前驱体涂布头将前驱体溶液涂布在基片表面上,通过活化层喷涂装置,活化喷涂嘴将活化溶液喷涂在基片表面上,通过风干装置或加热干燥装置,出风口或红外线加热器将前驱体溶液和活化溶液快速挥发或蒸发,最后得到表面附着有钙钛矿薄膜的基片并保存。

本发明的一种钙钛矿薄膜涂布设备的使用方法的第四个实施例,包括以下步骤:

b3.将附着有底电极层的基片放置于传送装置的传送带或传送轴上。

b4.使基片依次通过前驱体溶液涂布装置,前驱体涂布头将前驱体溶液涂布在基片表面上,通过活化层涂布装置,活化涂布头将活化溶液涂布在基片表面上,通过反溶剂喷涂装置,反溶剂喷涂嘴将反溶剂喷涂在基片表面上,通过风干装置或加热干燥装置,出风口或红外线加热器将前驱体溶液、活化溶液和反溶剂一起快速挥发或蒸发,最后得到表面附着有钙钛矿薄膜的基片并保存。

本发明的一种钙钛矿薄膜涂布设备的使用方法的第五个实施例,包括以下步骤:

b6.将附着有底电极层的基片放置于传送装置的传送带或传送轴上。

b7.使基片依次通过前驱体溶液涂布装置,前驱体涂布头将前驱体溶液涂布在基片表面上,通过活化层喷涂装置,活化喷涂嘴将活化溶液喷涂在基片表面上,通过反溶剂涂布装置,反溶剂涂布头将反溶剂涂布在基片表面上,通过风干装置或加热干燥装置,出风口或红外线加热器将前驱体溶液、活化溶液和反溶剂一起快速挥发或蒸发,最后得到表面附着有钙钛矿薄膜的基片并保存。

本发明的一种钙钛矿薄膜涂布设备的使用方法的第六个实施例,包括以下步骤:

c1.将附着有底电极层的基片放置于反溶剂涂布装置传送装置的传送带或传送轴上。

c2.使基片依次通过前驱体溶液涂布装置,前驱体涂布头将前驱体溶液涂布在基片表面上,通过前段风干装置或前段加热干燥装置,前段出风口或红外线加热器将前驱体溶液快速挥发或蒸发,通过活化层喷涂装置,活化喷涂嘴将活化溶液喷涂在基片表面上,通过后段风干装置或后段加热干燥装置,后段出风口或红外线加热器将活化溶液快速挥发或蒸发,最后得到表面附着有钙钛矿薄膜的基片并保存。

本发明的一种钙钛矿薄膜涂布设备的使用方法的第七个实施例,包括以下步骤:

c3.将附着有底电极层的基片放置于传送装置的传送带或传送轴上。

c4.使基片依次通过前驱体溶液涂布装置,前驱体涂布头将前驱体溶液涂布在基片表面上,通过前段风干装置或前段加热干燥装置,前段出风口或红外线加热器将前驱体溶液快速挥发或蒸发,通过活化层涂布装置,活化涂布头将活化溶液涂布在基片表面上,通过反溶剂喷涂装置,反溶剂喷涂嘴将反溶剂喷涂在基片表面上,通过后段风干装置或后段加热干燥装置,后段出风口或红外线加热器将活化溶液和反溶剂一起快速挥发或蒸发,最后得到表面附着有钙钛矿薄膜的基片并保存。

本发明的一种钙钛矿薄膜涂布设备的使用方法的第八个实施例,包括以下步骤:

c5.将附着有底电极层的基片放置于传送装置的传送带或传送轴上。

c6.使基片依次通过前驱体溶液涂布装置,前驱体涂布头将前驱体溶液涂布在基片表面上,通过前段风干装置或前段加热干燥装置,前段出风口或红外线加热器将前驱体溶液快速挥发或蒸发,通过活化层喷涂装置,活化喷涂嘴将活化溶液喷涂在基片表面上,通过反溶剂涂布装置,反溶剂涂布头将反溶剂涂布在基片表面上,通过后段风干装置或后段加热干燥装置,后段出风口或红外线加热器将活化溶液和反溶剂一起快速挥发或蒸发,最后得到表面附着有钙钛矿薄膜的基片并保存。

本发明的一种钙钛矿薄膜涂布设备的应用的实施例,所述钙钛矿薄膜涂布设备还可以用于涂布含有下述至少一种材料的溶液:

五氧化二钒(v2o5)、氧化钨(wo3)、氧化钼(moox)、硫化铜(cus)、硫氰化亚铜(cuscn)、氧化铜(cuo)、碘化亚铜(cui)、氧化亚铜(cu2o)、二硫化铁(fes2)、cdo2型铜铁半导体、硫化铅(pbs)、氧化钴(coox)、硫化钴(cos)、摻镁和锂的氧化镍(nimglio)、氧化镍(niox)、聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)及其高导电性衍生物(pedot:pss)、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](poly-triaryamine,ptaa)、2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-ometad)、3-己基取代聚噻吩(p3ht)、二氧化钛(tio2)、氧化锌(zno)、硫化锌(zns)、硒化锌(znse)、硫化镉(cds)、硒化镉(cdse)、硫化铋(bi2s3)、硫化铟(in2s3)、氧化铟(in2o3)、硫化锑(sb2s3)、二硫化钼(mos2)、二硫化硒(sns2)、氧化锡(sno2)、pcbm、摻铝氧化锌(azo)、氧化铈(ceox)、氧化铌(nbox)、钛酸钡(batio3)、富勒烯(c60、c70)、摻锌硫化镉(zn1-xcdxs)、氧化铬(crox)、摻铜氧化铬(cuxcryo2),

其中,cdo2型铜铁半导体中的c=cu或ag,d=cr、ga、al、sc、in、y、fe中的一种或多种。

本发明的一种钙钛矿薄膜涂布设备的使用方法的应用实施例,所述钙钛矿薄膜涂布设备还可以用于涂布含有下述至少一种材料的溶液:

五氧化二钒(v2o5)、氧化钨(wo3)、氧化钼(moox)、硫化铜(cus)、硫氰化亚铜(cuscn)、氧化铜(cuo)、碘化亚铜(cui)、氧化亚铜(cu2o)、二硫化铁(fes2)、cdo2型铜铁半导体、硫化铅(pbs)、氧化钴(coox)、硫化钴(cos)、摻镁和锂的氧化镍(nimglio)、氧化镍(niox)、聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)及其高导电性衍生物(pedot:pss)、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](poly-triaryamine,ptaa)、2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-ometad)、3-己基取代聚噻吩(p3ht)、二氧化钛(tio2)、氧化锌(zno)、硫化锌(zns)、硒化锌(znse)、硫化镉(cds)、硒化镉(cdse)、硫化铋(bi2s3)、硫化铟(in2s3)、氧化铟(in2o3)、硫化锑(sb2s3)、二硫化钼(mos2)、二硫化硒(sns2)、氧化锡(sno2)、pcbm、摻铝氧化锌(azo)、氧化铈(ceox)、氧化铌(nbox)、钛酸钡(batio3)、富勒烯(c60、c70)、摻锌硫化镉(zn1-xcdxs)、氧化铬(crox)、摻铜氧化铬(cuxcryo2)。其中,cdo2型铜铁半导体中的c=cu或ag,d=cr、ga、al、sc、in、y、fe中的一种或多种。

下面结合实施例具体说明本发明的钙钛矿薄膜涂布设备的使用方法。

实施例1

(1)将pbbr2和mai按照摩尔比1:1溶于1毫升dmf中并添加0.1wt%dio添加剂配成0~2摩尔/升的钙钛矿溶液,然后将钙钛矿溶液装入钙钛矿溶液涂布装置中,设置涂布流量100毫升/小时,涂布头高度50微米。

(2)将反溶剂氯苯装入喷涂装置中,设置喷涂流量5升/分钟,喷涂流体温度60℃,喷嘴高度200微米。

(3)开启风吹装置,设置风口高度1cm,风速3m/s,风温170℃,风向垂直于基板。

(4)将附着有底层电极层fto/cui的基片放置于传送装置的传送带上。

(5)开启传送装置,传送带将基片依次通过钙钛矿溶液涂布装置涂布钙钛矿溶液,通过反溶剂喷涂装置喷涂反溶剂,通过风吹装置将各种溶剂和反溶剂快速挥发,得到附着有mapbibr2钙钛矿薄膜的基片。

实施例2

(1)将pbi2和mai按照摩尔比1:1溶于1毫升dmf中并添加0.1wt%hi添加剂配成1摩尔/升的钙钛矿溶液,然后将钙钛矿溶液装入钙钛矿溶液喷涂装置中并设置喷涂流量10升/分钟、喷涂的流体温度130℃和喷嘴高度300微米。

(2)将反溶剂甲苯装入反溶剂涂布装置中,设置涂布流量100毫升/小时,涂布头高度120微米。

(3)开启加热装置,并设置好加热温度160℃。

(4)将附着有底电极层ito/pedot:pss的基片放置于传送装置的传送带上。

(5)开启传送装置,传送带将基片依次通过钙钛矿溶液喷涂装置喷涂钙钛矿溶液,通过反溶剂涂布装置涂布反溶剂,通过加热装置使钙钛矿溶液和反溶剂快速挥发,得到附着有mapbi3钙钛矿薄膜的基片。

请参照图11所示,在没有风干装置得到的膜面起伏明显比有风干装置的出风口风吹后的膜面起伏大。图12所示,始、中、末分别代表在样品的始端、中间和末端测得的薄膜厚度,在使用风干装置后,样品的始端、中间和末端测得的薄膜厚度比较均匀,而没有风干装置的薄膜厚度不均匀,相差较大。图13所示,由没有反溶剂涂布和处理得到的钙钛矿薄膜sem图,其表面可见多处孔洞。图14所示,由反溶剂涂布和处理得到的钙钛矿薄膜sem图,其晶粒平整致密。

实施例3

(1)将pbi2粉末加入到dmso溶剂中,配成浓度为1.7摩尔/升的pbi2溶液,然后将配置好的前驱体溶液pbi2溶液装入前驱体溶液涂布装置中。

(2)将csbr与异丙醇混合,配成浓度为10毫克/毫升的csbr溶液。之后,将配好的csbr溶液装入喷涂装置中。

(3)将沉积有空穴传输层cui的fto基片放置在传送装置的传送带上,设置传动速度800mm/min,涂布头的高度0.5cm,pbi2溶液输送流量3毫升/分钟,csbr溶液喷涂流量1升/分钟,喷嘴温度30℃,出风口高度2cm,风速10m/s,风温160℃,风向垂直向下。

(4)开启传动装置,基片依次通过前驱体溶液涂布装置涂布pbi2溶液,通过活化层喷涂装置喷涂csbr溶液,通过风吹装置,促进前驱体溶液和活化溶液的反应。这样,cspbi2br钙钛矿膜就形成了。

实施例4

(1)将pbcl2粉末加入到dmf溶剂中,配成浓度为1.2摩尔/升的pbcl2溶液,然后将配置好的前驱体溶液pbcl2溶液装入前驱体溶液涂布装置7中。将mai与异丙醇混合,配成浓度为10毫克/毫升的mai溶液。之后,将配好的mai溶液装入涂布装置8′中。

(2)将沉积底层电极层pedot:pss的ito基片放置在传送装置的传送带上,设置传动速度1000mm/min,涂布头的高度都为1cm,pbcl2溶液输送流量20毫升/分钟,mai溶液输送量2升/分钟,出风口高度2cm,风速10m/s,风温160℃,风向垂直向下。

(3)将反溶剂氯苯装入喷涂装置中,设置喷涂流量12毫升/分钟,喷涂流体温度50℃。

(4)开启传送装置,传送带将基片依次通过前驱体溶液涂布装置涂布pbcl2溶液,通过涂布装置涂布活化溶液mai溶液,通过反溶剂喷涂装置喷涂氯苯,通过风吹装置促进钙钛矿薄膜的生成和各种溶剂的挥发,得到附着有mapbicl2钙钛矿薄膜的基片。

实施例5

(1)将sncl2粉末溶解到nmp溶剂中,配成浓度为1.3摩尔/升的溶液。然后,将sncl2溶液装入涂布装置7中,将反溶剂苯装入涂布装置4′中。

(2)将rbscn粉末溶解在异丙醇溶剂中,制成活化层溶液rbscn溶液并将溶液装入喷涂装置中。

(3)将沉积有p3ht的fto玻璃放到传输装置的传送带上,设置传动速度1100mm/min,涂布头的高度都为0.35cm,sncl2溶液输送流量6毫升/分钟,反溶剂输送流量0.3升/分钟,喷涂装置的喷嘴高度3cm,rbscn溶液输送流量1.2升/分钟,喷嘴温度25℃,出风口高度2cm,风速10m/s,风温160℃,风向垂直向下。

(4)开启传输装置,基片依次通过前驱体涂布装置涂布sncl2溶液,通过喷涂装置喷涂rbscn溶液,通过反溶剂涂布装置涂布苯,通过风机口进行风吹。这样,rbsncl2scn钙钛矿薄膜就制成了。

实施例6

(1)将snbr2粉末溶解到dmso中,制成1.8摩尔/升的csbr2溶液,然后将snbr2溶液装入涂布装置中。

(2)将csbr粉末溶解到异丙醇溶剂中,制成csbr溶液并装入喷涂装置中。

(3)将沉积有电子传输层tio2的ito玻璃放置到传输装置的传送带上,设置涂布头高度0.06cm,snbr2溶液输送量0.8升/分钟,喷涂装置高度3cm,csbr溶液流量1升/分钟,喷嘴温度50℃,前段风机口9和后段风机口10高度都为5cm,风速都为6m/s,前段风机风温60℃,后段风机风温160℃,方向都垂直向下。

(4)开启传输装置,基片依次通过前驱体溶液涂布装置涂布snbr2溶液,通过前段风机,通过csbr溶液喷涂装置,通过后段风机。这样,cssnbr3钙钛矿薄膜就形成了。

实施例7

(1)将pbi2粉末加入到dmf溶剂中,配成浓度为1.1摩尔/升的pbi2溶液,然后将配置好的前驱体溶液pbi2溶液装入前驱体溶液涂布装置7中。将mai与异丙醇混合,配成浓度为10毫克/毫升的mai溶液。之后,将配好的mai溶液装入涂布装置9中。

(2)将反溶剂甲苯装入喷涂装置;

(3)将沉积底层电极层pedot:pss的ito基片放置在传送装置的传送带上,设置传动速度2000mm/min,涂布头ⅰ的高度1.8cm,pbi2溶液输送流量3毫升/分钟,涂布头ⅱ的高度2cm,mai溶液输送流量3升/分钟,甲苯喷涂流量为2升/分钟,喷嘴温度25℃,前段和后段出风口高度都是2cm,风向都垂直向下,前段风机风速7m/s和风温100℃,后段风机风速3m/s和风温150℃。

(4)开启传动装置,基片依次通过涂布装置ⅰ涂布前驱体溶液pbi2溶液,通过风机口使溶剂挥发,前驱体溶液变成预置膜,通过涂布装置涂布活化溶液mai溶液,通过喷涂装置喷涂反溶剂甲苯,通过后段风干装置加速钙钛矿膜的形成。

实施例8

(1)将pbi2粉末加入到nmp溶剂中,配成浓度为1.0摩尔/升的pbi2溶液,然后将配置好的前驱体溶液pbi2溶液装入前驱体溶液涂布装置7中。将反溶剂甲苯装入涂布装置4′中。

(2)将fai与异丙醇混合,配成浓度为15毫克/毫升的fai溶液。之后,将配好的fai溶液装入喷涂装置中。

(3)将沉积有空穴传输层ptaa的ito基片放置在传送装置的传送带上,设置传动速度1500mm/min,涂布头ⅰ的高度1.8cm,pbi2溶液输送流量1毫升/分钟,涂布头ⅱ的高度2cm,甲苯输送流量3升/分钟,fai溶液流量为2升/分钟,喷嘴温度25℃,前段和后段出风口高度都是2cm,风向都垂直向下,前段风机风速8m/s和风温50℃,后段风机风速3m/s和风温150℃。

(4)开启传动装置,基片依次通过涂布装置ⅰ涂布前驱体溶液pbi2溶液,通过加热装置使溶剂挥发,前驱体溶液变成预置膜黏附在基片上,通过喷涂装置喷涂活化溶液fai溶液,通过涂布装置涂布反溶剂甲苯,通过后段加热装置加速钙钛矿膜的形成。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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