[发明专利]一步法卷对卷制备钙钛矿薄膜连续制备的工艺及装置

说明书

本发明公开了一步法卷对卷制备钙钛矿薄膜连续制备的工艺及装置，沿基材传输方向依次设置有放卷装置、涂布装置、干燥装置、萃取装置、退火装置和收卷装置，放卷装置包括有放卷轴以及若干沿基材传输方向设置的支撑辊，涂布装置包括有涂布背辊以及狭缝模头，狭缝模头朝向涂布背辊一侧供给涂布液；干燥装置包括有干燥箱体以及设置在干燥箱体内的加热装置；萃取装置包括有萃取槽和萃取槽内的导向辊组，萃取槽内装有与涂布液对应的反溶剂，退火装置包括有退火箱体以及设置在退火箱体内的加热装置，收卷装置包括有收卷轴，对钙钛矿层进行反溶剂萃取，可以极大促进晶体的形核及生长，从而获得结晶良好、排列致密以及表面平整的钙钛矿薄膜。

技术领域

本发明涉及光伏电池技术领域，具体涉及一步法卷对卷制备钙钛矿薄膜连续制备的工艺及装置。

背景技术

钙钛矿太阳能电池经过短短几年的发展，其性能已经超过了近十年来太阳能电池中使用的半导体化合物(如CdTe和CIGS(铜铟镓硒))的最高效率。钙钛矿薄膜可以通过简单且廉价的溶液涂布工艺制备，在商业化太阳能电池上有着巨大的潜力。一步法工艺是将钙钛矿配制成溶液，涂布在基材表面，然后再进行溶剂萃取和高温退火，最终得到钙钛矿薄膜。

在一步法制备大面积钙钛矿薄膜的报道中，有人利用平板涂布，对基材加热进行高温涂布，但其非连续涂布，工艺重复性控制难度大，生产效率较卷对卷涂布要低很多。

有人利用卷对卷涂布，在涂布钙钛矿后采用喷涂或狭缝涂布反溶剂进行溶剂萃取。这种方式需要连续两次涂布，工艺控制复杂，而且需要对反溶剂的操作参数进行严格控制，但是一步法仅在平板涂布的生产方式中，而平板涂布为非连续涂布，工艺重复性控制难度大，生产效率较卷对卷涂布要低很多，现有技术存在改进之处。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一步法卷对卷制备钙钛矿薄膜连续制备装置，对钙钛矿层进行反溶剂萃取，可以极大促进晶体的形核及生长，从而获得结晶良好、排列致密以及表面平整的钙钛矿薄膜。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一步法卷对卷制备钙钛矿薄膜连续制备装置，沿基材传输方向依次设置有放卷装置、涂布装置、干燥装置、萃取装置、退火装置和收卷装置，所述放卷装置包括有放卷轴以及若干沿基材传输方向设置的支撑辊，所述涂布装置包括有涂布背辊以及狭缝模头，所述狭缝模头朝向所述涂布背辊一侧供给涂布液；所述干燥装置包括有干燥箱体以及设置在所述干燥箱体内的加热装置；所述萃取装置包括有萃取槽和所述萃取槽内的导向辊组，所述萃取槽内装有与所述涂布液对应的反溶剂，所述退火装置包括有退火箱体以及设置在所述退火箱体内的加热装置，所述收卷装置包括有收卷轴。

本发明进一步设置为：所述放卷装置为单工位或双工位，所述放卷轴为主动放卷或被动放卷，所述放卷轴的转向为顺时针设置和/或逆时针设置，所述收卷装置与所述卷装置对应设置。

本发明进一步设置为：所述涂布背辊为刚辊。

本发明进一步设置为：所述导向辊组包括有设置在所述萃取槽液面上方的引导辊、两个设置在萃取槽内的转向辊以及设置在两所述转向辊之间的过渡辊，所述引导辊上的两侧设置有与基材边缘对应的限位片，所述转向辊对称设置在基材宽度方向两侧，所述过渡辊的两侧设置有与基材边缘对应的限位片限位片，所述引导辊和所述过渡辊均与基材未涂布的表面抵接，所述转向辊与基材涂布的表面抵接。

本发明进一步设置为：所述萃取槽还连接有用于保持所述反溶剂内溶质浓度的循环装置。

本发明进一步设置为：所述加热装置为红外加热和/或热风加热，所述加热箱体和所述退火箱体的长度根据工艺需要的干燥时间和基材传输速度共同确定。