[发明专利]用于大面积钙钛矿薄膜表面处理设备及工艺

说明书

本发明提出了一种用于大面积钙钛矿薄膜表面处理设备及工艺，包括主反应系统，上下料系统，排气系统，其工艺包括以下步骤：S1:在反应槽内注入钙钛矿表面处理溶液，同时对溶液加温室温～200℃，并将载气从载气进入口通入反应槽内，并形成溶液鼓泡；S2:将涂有钙钛矿活性层的玻璃基片由上下料系统送至主反应腔内的基板上，载气从进气系统的载气排出口进入主反应腔；本发明将固体材料、液体材料、溶液材料等都转换为气态材料对钙钛矿光伏组件进行均匀、快速的表面处理；整个处理流程可以连续化进行，专用设备亦可整合进流水线式生产线，不会降低原本的生产效率和产量；钙钛矿材料对于缺陷和杂质的容忍度更好，可以略微放宽对设备气密性和使用材料纯度的要求。

技术领域

本发明涉及光伏技术领域，尤其涉及用于大面积钙钛矿薄膜表面处理设备。

背景技术

钙钛矿太阳能电池凭借其优异的光电转换效率(25％)已经成为最具潜力的新一代光伏技术，它的结构一般为：基底/透明导电层/传输层-1/钙钛矿活性层/传输层-2/电极。其中，钙钛矿活性层是最关键的核心，负责将吸收到的光能量转化为电能，并以载流子的形式(空穴载流子和电子载流子)由传输层-1和传输层-2传递出来。在这一过程中，各层之间的接触界面起到了举足轻重的作用，如果界面之间由于缺陷太多、能级不匹配、未形成欧姆接触等原因导致载流子传输不畅，将会极大的影响钙钛矿太阳能电池的性能。

目前，为了优化钙钛矿太阳能电池中的界面，以下一些方法已经被开发出来：

对钙钛矿活性层表面进行表面处理：例如使用溶解在异丙醇(IPA)中的哌嗪二氢碘酸盐(PI)旋涂在钙钛矿活性层表面并退火；使用溶解在氯苯(CB)中的苯乙胺(PEA)旋涂在钙钛矿活性层表面并退火；

对钙钛矿活性层进行溶剂退火：例如使用甲醇(methanol)蒸汽对钙钛矿活性层进行处理；使用甲胺(methylamine)的乙醇溶液蒸发后对加热的钙钛矿活性层进行处理；

对传输层-1进行表面处理：使用溶解在邻二氯苯(o-DCB)中的富勒烯衍生物PCBM旋涂在传输层-1表面并退火；

对传输层-2进行表面处理：使用溶解在异丙醇(IPA)中的2,9-二甲基-4,7二苯基-1,10-菲啰啉(BCP)旋涂在传输层-2表面并退火。

上述方法通常是针对有效面积不超过1cm²，整个电池的尺寸一般为2.5cm*2.5cm，这和目前市场上的商业化太阳能电池板显然有很大差距。面对钙钛矿太阳能电池的商业化需求，必须制作尺寸在平米级别的电池组件，而前述设备并不能满足这一需求。并且对化学前驱体的要求较为严格，无法使用溶液类或固体类材料。同时对使用的材料、载气的纯度要求较高，对整个设备的气密性、操控的精确度都有更高的要求，因此有很高的使用成本。

而针对大面积的钙钛矿电池的制备，如专利公告号为：CN107058973A的发明专利公开的大面积钙钛矿薄膜的制备设备，其缺点是对化学前驱体的要求较为严格，无法使用溶液类或固体类材料。同时对使用的材料、载气的纯度要求较高，对整个设备的气密性、操控的精确度都有更高的要求，因此有很高的使用成本。

也有通过磁控溅射(SP)设备：SP设备使用高能离子束轰击特定靶材，组成靶材的材料以小分子、等离子体、离子等形式接触并沉积在样品表面构成薄膜。其缺点是当使用钙钛矿活性层作为样品时，由于钙钛矿活性层属于有机-无机复合材料，很容易被等离子体、带电粒子所破坏，大大降低其光伏性能。同时这一设备只能使用固体靶材，无法使用液态材料。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于大面积钙钛矿薄膜表面处理设备，包括

主反应系统，所述主反应系统包括主反应腔、位于主反应腔内的基板加热装置，所述主反应腔上设有进气口、排气口以及进料口和出料口；

上下料系统，与所述主反应腔的进料口和出料口对应，所述进料口和出料口处设有密封门；