[实用新型]应用于制备钙钛矿薄膜的液池、设备及钙钛矿太阳能电池

说明书

本实用新型公开了一种应用于制备钙钛矿薄膜的液池、设备及钙钛矿太阳能电池，应用于生产钙钛矿薄膜，创造性的集成了印刷技术、化学沉积和两步加热退火工艺。印刷工艺制备无机成分薄膜，干燥后浸泡到有机成分溶液中进行化学沉积，通过调控无机成分溶液浓度、印刷参数来控制无机成分薄膜的厚度，通过调控有机成分溶液浓度、浸泡长度和跑膜速度控制钙钛矿的反应速度和有机成分的沉积厚度，通过加热退火生长钙钛矿薄膜。该工艺系统的将四个过程集成到一条生产线上，四个过程同步操作，大大提高了生产效率，化学沉积的可控性也提高了钙钛矿薄膜的均匀性。

技术领域

本实用新型涉及钙钛矿薄膜及钙钛矿太阳能电池研发生产领域，特别涉及一种应用于制备钙钛矿薄膜的液池、设备及钙钛矿太阳能电池。

背景技术

能源短缺和环境污染仍是制约当今社会发展面临的两大危机，开发利用清洁可持续的太阳能是解决这两大危机的有效手段之一。传统硅基太阳能电池的生产工艺十分复杂，而且面临着高能耗、环境污染问题，这与发展太阳能电池的初衷相背离，另外，硅基太阳能电池的效率已经接近极限，成本空间也十分有限。而近十年来，钙钛矿太阳能电池的爆发式发展，让我们看到了新一代太阳能电池的崛起。

近年来，随着钙钛矿太阳能电池转换效率的不断突破，产业化的呼声越来越高，实验室小面积钙钛矿太阳能电池性能的提高主要源于钙钛矿薄膜质量的提高，因此，在开发钙钛矿太阳能电池产业化进程中，如何控制钙钛矿薄膜质量成为重中之重。

实验室制备小面积钙钛矿薄膜有很多成功的经验，比如开发了两步法，先沉积铅盐薄膜，再沉积胺盐薄膜，结合退火工艺，能够有效的控制钙钛矿结晶和薄膜的表面形貌，基于两层薄膜的沉积提供了多种沉积方法的组合，比如东南大学开发的两步物理真空气相沉积的方法，而暨南大学开发了两步狭缝涂布的方法。目前，钙钛矿太阳能电池的最佳制备方法仍然是溶液法，真空气相沉积不仅生产效率低，所制备电池的效率也不高；两步狭缝涂布虽然生产效率大大提高，但快速的沉积过程，使得钙钛矿成膜质量很难得到控制。

实用新型内容

为解决上述技术问题，为更好的控制钙钛矿成膜质量，本实用新型提出一种印刷与化学沉积相结合的设计思路，即保证生产效率，又能有效控制无机成分与有机成分的反应速度，获取该高质量钙钛矿薄膜。

钙钛矿太阳能电池可溶液加工的特性，使其理论上可以通过适用于生产的印刷技术来制备，事实上已经有很多利用印刷技术制备钙钛矿太阳能电池的研究，这些主要基于一步法的制备方法。但是在大面积印刷中，一步法难以使用反溶剂调控钙钛矿结晶，使得薄膜质量难以控制。因此，在之前的研究中，我们报道了一种利用两步法生产钙钛矿薄膜的新工艺，其中涉及到胺盐的浸泡化学沉积。该过程能够有效调控铅盐与胺盐的反应速度，从而调控钙钛矿的结晶。我们发现浸泡化学沉积通过调控有机物成分(例如胺盐)的浓度，能够一定的调控铅盐和有机物成分(例如胺盐)的反应速度，本实用新型对此浸泡化学沉积过程提出新的设计思路，能够产生胺盐浓度梯度分布的液池，从而能够更有效的调控反应速度，达到调控钙钛矿结晶的目的。

本实用新型的技术方案如下：

一种应用于制备钙钛矿薄膜的液池，包括：

液池本体，具有可以容纳液体的具有长度、宽度和高度的容器；

液池本体前端开设有贯穿液池本体的排液孔；

液池本体后端装设有注液装置，或通过注液孔注液。

在实际应用中，注液流量和排液流量可以根据需要进行调整或实时控制。

优选的，还设有流量控制器，用于对注液流量和/或排液流量根据需要进行调整或实时控制。

优选的，容器中液体的有机物浓度从液池后端往前端递减。

本实用新型还提供一种制备钙钛矿薄膜的设备，依序排列有：