[发明专利]一种提高钙钛矿成膜均匀性的装置及其方法

说明书

本发明涉及一种提高钙钛矿成膜均匀性的装置，包括研磨机以及压片机，所述研磨机将钙钛矿前驱体研磨成粉末，所述压片机将研磨后的前驱体粉末压制成前驱体薄片，所述压片机包括压制前驱体粉末的模具以及加热装置，所述加热装置给下模具加热。本发明还公开一种如前所述的提高钙钛矿成膜均匀性的装置的使用方法，以及公开一种钙钛矿太阳能电池的制备方法。本发明制备的前驱体薄片不仅很好地解决了颗粒尺寸不均一，在蒸发源底部铺展不平，或覆盖不完全等问题，而且在抽真空和充气的过程中也不会发生飞溅，同时，由于前驱物粉体压制紧实，在加热蒸发的过程中更利于热量的传导，提高了热能使用效率。

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池制造技术领域，特别涉及一种提高钙钛矿成膜均匀性的装置及其方法。

背景技术

在钙钛矿太阳能电池中，钙钛矿薄膜质量的好坏直接影响电池性能的优劣。目前，钙钛矿薄膜的制备方法主要分为两大类：溶液法和气相法。溶液法分为一步溶液法和两步溶液法。由于一步溶液法不能控制钙钛矿薄膜的结晶过程，故而薄膜的均匀性和重复性较差。两步溶液法在制备时对操作手法要求较高，且材料用量大，不适合大尺寸组件的生产。气相法主要包括：双源气相蒸发沉积法和化学气相沉积法等。由于气相法制备的钙钛矿薄膜结晶质量好，均匀致密，可实现规模化生产，因而在钙钛矿产业化的进程中极具潜力，并已在其他类型的薄膜太阳能电池，如铜铟镓硒（CIGS）、碲化镉（CdTe）、砷化镓（GaAs）等薄膜太阳能电池的工业化生产中得到广泛应用。

在气相蒸发沉积法制备钙钛矿薄膜的过程中，AX前驱体颗粒大小的均匀性和在蒸发源底部的平铺状态对钙钛矿薄膜的均匀结晶至关重要。如果AX前驱体的颗粒大小不均匀，或在蒸发源底部铺展后表面不平，或者覆盖底部不完全，都将影响AX蒸发的均匀性，进而影响钙钛矿薄膜的成膜质量。例如，AX前驱体颗粒大小不均时，小颗粒更易蒸发，而大颗粒则蒸发较慢，使AX蒸气呈现不均匀的上升状态；由于AX在蒸发源底部铺展后，其蒸发过程是一个热传导过程，热量从底部传导到上表面，使最上层的AX先行蒸发，此时，如果AX铺展不平，造成有些地方厚，有些地方薄，其热量传导过程就会有差异，薄的地方更易蒸发，造成气固反应的不均匀，AX在底部铺展不完全的情况与此类似。

另一方面，在气相蒸发沉积的操作中，在开始阶段的抽真空过程和沉积完成后的充气过程中，蒸发腔室内的气体在初始阶段都会有一个较大的扰动，容易造成AX前驱物粉体的飞溅，影响钙钛矿薄膜的结晶。

现有的气相蒸发沉积法工艺有待进一步改进和提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种提高钙钛矿成膜均匀性的装置及其方法，提出了一种压片状AX前驱体的制备方法，不仅很好的解决了颗粒尺寸不均一，在蒸发源底部铺展不平，或覆盖不完全等问题，而且在抽真空和充气的过程中不会发生飞溅，同时，由于AX前驱物粉体压制紧实，在加热蒸发的过程中更利于热量的均匀传导，提高了热能使用效率。

本发明是这样实现的，提供一种提高钙钛矿成膜均匀性的装置，包括研磨机以及压片机，所述研磨机将钙钛矿前驱体研磨成粉末，所述压片机将研磨后的前驱体粉末压制成前驱体薄片，所述压片机包括压制前驱体粉末的模具以及加热装置，所述加热装置给下模具加热。

进一步地，所述压片机为手动式压片机，所述手动式压片机包括底座、模座、立柱、上板、手轮、丝杆、手柄压杆以及电源，在所述底座中设置油压系统，所述加热装置设置在模座中，所述模座设置在底座中部，所述模具设置在模座上，所述上板设置在两个立柱的顶部，所述手轮带动丝杆转动，所述丝杆下压到模具上，所述手柄压杆调节油压系统的压力，所述电源给加热装置提供电力。

进一步地，所述钙钛矿前驱体包括卤化甲胺（MAX）、卤化甲脒（FAX）、卤化乙胺（EAX）、卤化铯（CsX）、卤化铷（RbX）中至少一种，其中，卤化物（X）为 Cl、Br、I中任意一种。