[发明专利]大面积钙钛矿膜层的退火方法、退火设备及其应用

说明书

本发明揭示了一种大面积钙钛矿膜层的退火方法、退火设备及其应用。所述钙钛矿膜层的退火方法，包括：以选定波长的光按照设定辐照强度和设定辐照时间辐照钙钛矿膜层，实现一次退火；在完成一次退火后，采用加热装置对所述钙钛矿膜层进行均匀加热，实现二次退火。本发明提供的钙钛矿膜层的退火方法，先将中间相的钙钛矿层经过短时间的选定波长的光预退火，以达到快速去除溶剂、改善界面接触的作用，然后将预退火过的钙钛矿层通过加热装置进行二次退火，即采用较稳定的均匀性较好的退火方式，从而继续长晶，实现更好的结晶质量。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种大面积钙钛矿膜层的退火方法、退火设备及其应用。

背景技术

随着全球气候恶化，不可再生能源不断消耗，人们正加大太阳能等清洁可再生能源的利用。钙钛矿太阳能电池作为新型太阳能电池，有着制备简单，成本低廉，转换效率高及可制备柔性组件等优点，有望逐步取代当前商业化的硅太阳能电池。目前，实验室小面积钙钛矿电池器件效率已经达到25％以上。大尺寸的钙钛矿电池组件的制备依然面临着一些困难。小面积钙钛矿电池的退火工艺都比较单一，一般采用热板退火。而对大面积电池来说，热板则面临着加热不均匀，温差又会导致玻璃弯曲变形，进而更加影响退火的均匀性。

虽然非热板接触式的紫外退火和红外退火以及干燥炉等退火方式均匀性较好，但都有一定的退火缺陷。如红外退火工艺虽然升温速度快，但红外光是作用于玻璃基板，然后通过热传导对钙钛矿层退火，这种退火方式的热利用率较低，而且仍然有着温差导致的玻璃弯曲问题，由于要利用红外来进行快速升温退火，玻璃基板的精确的温度控制也并不是很理想。紫外退火可以精准加热钙钛矿层，有着红外无可比拟的优势，但是由于钙钛矿层对紫外光比较敏感，过量的辐照量会使得钙钛矿分解；低功率的紫外光退火无法达到快速退火的目的，而高功率的的紫外光对辐照时间有着严格的要求，多几秒都会对钙钛矿膜层产生破坏作用，少几秒都会导致结晶不够。

非热板接触式的液体介质退火是将钙钛矿基片浸入热的液体里面，退火完后，将基片拿出来吹干，这种方法对钙钛矿层的退火均匀性较好，但其工艺较为复杂，工业化量产仍有较多困难。隧道炉或层次炉等都是需要通过风机将红外灯产生的热量传送到基片，此种退火方式能实现均匀退火，但基片的升温慢，而且通过热风传导的热量使得钙钛矿表层先于内部干燥结晶，这可能导致内部的残留溶剂不能有效的去除，这些对于结晶质量和钙钛矿层与传输层的界面都有影响。微波退火则面临着边缘效应，尖端效应等，无法在大尺寸上实现均匀的退火。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种大面积钙钛矿膜层的退火方法、退火设备及其应用，以克服现有技术中存在的不足。

为实现前述发明的目的，本发明实施例采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种大面积钙钛矿膜层的退火方法，包括：

以选定波长的光按照设定辐照强度和设定辐照时间辐照钙钛矿膜层，实现一次退火；

在完成一次退火后，采用加热装置对所述钙钛矿膜层进行均匀加热，实现二次退火。

进一步地，所述的大面积钙钛矿膜层的退火方法，具体包括：

使钙钛矿膜层以设定速度通过光源的辐照区域，从而完成一次退火，所述光源能够发射所述选定波长的光；以及

使经过一次退火的钙钛矿膜层进入加热装置的加热区域，并进行二次退火。

进一步地，所述选定波长的光为紫外光，但不限于紫外光，所述设定辐照强度为0.1～3W/cm²，所述设定辐照时间为1～10s。

进一步地，所述二次退火采用的温度为100-150℃、时间为10-30分钟。

本发明实施例还提供了一种大面积钙钛矿膜层的退火设备，包括光源、加热装置和传送装置；