[发明专利]一种用于狭缝涂布设备的高均匀性涂头装置及其使用方法

说明书

本发明提供一种用于狭缝涂布设备的高均匀性涂头装置及其使用方法，装置为免打料泵系统的第一涂头装置或带有打料泵系统的第二涂头装置，该涂头装置既可用于免打料泵系统的狭缝涂布设备，也可用于常规的带有打料泵系统的狭缝涂布设备。第一涂头装置主要包括耐腐蚀的不变形材质的半片涂头、光滑耐腐蚀的不变形材质的圆柱型滚轮、耐腐蚀的不变形材质的弹簧管以及可精密调节的压力计。工作过程中，通过支架实现涂头装置的升降，使滚轮底部外表面与衬底表面充分接触，运行平台带着衬底水平移动，目标溶液经容纳腔室流至滚轮外表面，利用滚轮的滚动将目标溶液连续均匀涂敷在衬底表面形成薄膜。本发明可大面积、连续性，高均匀性的涂敷溶液，有更低成本。

技术领域

本发明涉及狭缝涂布设备、薄膜沉积制备、以及太阳能电池制备技术领域，具体而言，尤其涉及一种用于狭缝涂布设备的高均匀性涂头装置及其使用方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池(Perovskite solar cells)的认证效率已经达到25.5％，但其离产业化应用还存在巨大的鸿沟，其中高质量大面积生产和稳定性依然是主要制约因素。当前的大面积制备方法种类众多，像真空沉积，刮涂，狭缝涂布，喷墨打印等。其中，狭缝涂布具有可持续供液，连续生产的巨大优势，是最适合产业化生产的技术之一。但当前这种设备存在的问题也比较显著，一方面需要有打料设备，另一方面需要调节涂头和衬底之间的狭缝间距。其中调节狭缝间距对运行基台的平整性提出了极高的要求，因为在运行过程中的微小扰动会严重影响溶液涂敷的均匀性进而影响结晶和成膜质量。

现有技术存在以下缺点：

(1)当前的狭缝涂布所必须采用的涂头和打料系统是分开的。打料通常采用打料泵调节溶液的流量，并通过导液管连接到涂头，需要更大空间，且需要精确的电机来控制打料泵。

(2)涂头通常采用的是两个半片夹垫片，中间有液槽。在使用时需要调节涂头和基台之间的狭缝进而控制溶液涂敷的厚度。在涂敷过程中对基台平整性要求极高。而且要求运行过程中对狭缝宽度的扰动要小，否则会影响涂敷薄膜的厚度均匀性。这造成设备成本的增加。

基于上述背景，本发明基于涂头结构，开发了一种无需打料辅助配件的功能化书写式狭缝涂布用涂头装置。

发明内容

根据上述提出的当前的狭缝涂布所必须采用的涂头和打料系统是分开的，打料通常采用打料泵调节溶液的流量，并通过导液管连接到涂头，需要更大空间，且需要精确的电机来控制打料泵；涂头通常采用的是两个半片夹垫片，中间有液槽，在使用时需要调节涂头和基台之间的狭缝进而控制溶液涂敷的厚度，在涂敷过程中对基台平整性要求极高，而且要求运行过程中对狭缝宽度的扰动要小，否则会影响涂敷薄膜的厚度均匀性，这造成设备成本的增加的技术问题，而提供一种用于狭缝涂布设备的高均匀性涂头装置及其使用方法。本发明主要利用半片涂头、滚轮和溶液进料口组成的免打料泵系统的第一涂头装置或带有打料泵系统的第二涂头装置，实现将目标溶液连续均匀涂敷在衬底表面形成薄膜。该涂头装置既可以用于免打料泵系统的狭缝涂布设备，也可以用于常规的带有打料泵系统的狭缝涂布设备。第一涂头装置在使用过程中，组装好后注入所需溶液，随后封闭注液口，调节压力计压迫滚轮；随后，调节好的涂头挂在支架上，涂头的滚轮部分接触到衬底表面，随着设备平台的移动，滚动滚轮，溶液随滚轮带动到衬底表面实现均匀的涂敷。第二涂头装置组装好后安装在狭缝涂布设备的支架上，将目标溶液加入打料泵系统，然后通过输液管道连接到本发明的涂头；随后将涂头挂在支架上，涂头的滚轮部分接触到衬底表面，随着设备平台的移动，溶液随滚轮带动沉积到衬底表面形成薄膜。

本发明采用的技术手段如下：