[发明专利]一种钙钛矿成核的狭缝反溶剂装置及其制备方法

说明书

本发明涉及钙钛矿太阳电池技术领域，尤其是涉及一种钙钛矿成核的狭缝反溶剂装置及其制备方法，包括反溶剂容器、钙钛矿成核机构、用于收集溶剂的收集罐、负压装置、第一流体换向机构和第二流体换向机构，所述钙钛矿成核机构内设置有用于成型钙钛矿薄膜的空腔体，该装置中反溶剂在真空负压下，迅速通过样品与上盖板之间的狭缝，该过程可以更有效地带走钙钛矿湿膜中的前驱液溶剂，不同于反溶剂浴，不会在样品表面残留多余的前驱体溶剂。

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳电池技术领域，尤其是涉及一种钙钛矿成核的狭缝反溶剂装置及其制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳电池的光电转换效率(PCE)在短短十年内提升到了25.7％，展现出强大的应用前景。因其效率高、成本低廉、工艺简单，钙钛矿太阳电池成为当下新能源产业的热门方向，在未来有望替代市场上的晶硅太阳电池。

钙钛矿层是钙钛矿太阳电池中最为重要的一层，起到吸收光子、分离并传输电荷的作用。目前，钙钛矿薄膜主要通过一步溶液法制备，几乎所有高效的钙钛矿薄膜都是通过旋涂反溶剂制备的(＜1cm²)，这显然无法满足钙钛矿太阳电池的产业化。大面积钙钛矿薄膜通常采用抽真空、吹气、反溶剂浴等方法，然而钙钛矿湿膜在抽真空过程中的成核速率太慢，容易形成劣质的钙钛矿薄膜，吹气的过程也很难控制钙钛矿湿膜均匀成核。反溶剂浴与旋涂反溶剂的方法原理相同，但是过程中钙钛矿湿膜通常因残留的反溶剂和前驱液溶剂很难迅速去除掉而过度成核导致薄膜开裂，且反溶剂浴会浪费更多试剂，以及溶剂挥发对环境污染的问题也是需要考虑的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有钙钛矿湿膜在抽真空过程中的成核速率太慢，容易形成劣质的钙钛矿薄膜，吹气的过程也很难控制钙钛矿湿膜均匀成核的问题，现提供了一种钙钛矿成核的狭缝反溶剂装置及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种钙钛矿成核的狭缝反溶剂装置，包括反溶剂容器、钙钛矿成核机构、用于收集溶剂的收集罐、负压装置、第一流体换向机构和第二流体换向机构，所述钙钛矿成核机构内设置有用于成型钙钛矿薄膜的空腔体，所述钙钛矿成核机构上设置有与空腔体的进液口和出液口，所述进液口与反溶剂容器连通，所述第一流体换向机构分别与出液口、收集罐和第二流体换向机构连通，所述第一流体换向机构用于控制出液口溶剂流向收集罐或第二流体换向机构，所述第二流体换向机构分别与负压装置和收集罐连通，所述第二流体换向机构用于控制负压装置与第一流体换向机构或收集罐连通。

优选地一些实施方式，所述空腔体具有依次设置的进液区域、样品成型区域和出液区域，所述进液口与进液区域连通，所述出液口与出液区域连通。

优选地一些实施方式，所述钙钛矿成核机构包括依次设置的上盖板、狭缝垫片和下底板。

优选地一些实施方式，所述狭缝垫片上开设有样品孔，所述下底板靠近狭缝垫片的一端设置有样品槽，所述上盖板、样品孔和样品槽相对应设置并形成空腔体。

优选地一些实施方式，所述样品孔包括依次设置的垫片进液端、垫片样品区域和垫片出液端，所述样品槽包括依次设置的样品槽样品区域和样品槽出液端，所述垫片进液端独立形成进液区域，所述垫片样品区域与样品槽样品区域相对应设置形成样品成型区域，所述垫片出液端和样品槽出液端形成出液区域。

优选地一些实施方式，所述上盖板、狭缝垫片和下底板之间可拆卸连接。

优选地一些实施方式，所述上盖板和下底板之间设置有用于密封的胶圈，所述狭缝垫片位于胶圈内。

优选地一些实施方式，所述第一流体换向机构和第二流体换向机构均为两位三通电磁换向阀。

优选地一些实施方式，还包括第一控制器和第二控制器，所述反溶剂容器与进液口之间的连通管路上设置有电磁阀，所述第一控制器与电磁阀相互连接并用于控制电磁阀，所述第二控制器分别与第一流体换向机构及第二流体换向机构连接。