[实用新型]激光辅助功能膜层结晶的设备

说明书

本实用新型公开了激光辅助功能膜层结晶的设备，包括上料单元；下料单元；激光腔室，所述激光腔室包括上料口和下料口，所述上料口与所述上料单元相连，所述下料口与所述下料单元相连，所述激光腔室内设有传送单元、激光光源、位置传感器，所述传送单元设置在所述上料口和所述下料口之间，所述激光光源设置在所述传送单元的放置功能膜层的一侧，所述位置传感器设置在所述传送单元的远离所述激光光源的一侧；激光发生器，所述激光发生器与所述激光光源相连。该激光退火设备具有无接触式退火、退火速度快、时间短且焦深小、激光束的能量和光束的移动速度可调、不会产生噪音、无污染、结构简单等优点。

技术领域

本实用新型涉及薄膜制备后处理技术领域，具体而言，本实用新型涉及激光辅助功能膜层结晶的设备。

背景技术

钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells)是利用钙钛矿型的有机无机杂化金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池。近年来，钙钛矿太阳能电池的最高光电转换效率从3.8％提高到了25.7％。该光电转换效率不仅超过了发展较早的其它薄膜太阳能电池，更是已经逼平甚至超过了诸如多晶硅太阳能电池等发展多年的产业化太阳能电池，显示出巨大的产业开发前景。

钙钛矿太阳能电池一般包括：(1)前电极，为透明导电玻璃或柔性透明导电膜；(2)第一载流子传输层，为P型或者N型半导体材料，为金属氧化物或有机半导体材料；(3)钙钛矿光吸收层ABX₃材料，A为甲胺基MA、甲脒基FA、铯Cs等一价基团或离子；B为铅Pb、Sn等二价元素或两个一价元素；X为卤族元素或其他负一价基团；(4)第二载流子传输层，为N型或者P型半导体材料，为金属氧化物或有机半导体材料；(5)背电极，可以是金属材料、石墨或者导电氧化物。

金属氧化物薄膜和钙钛矿薄膜在制备后需要一个热退火的过程，这样可以促进晶粒更好的结晶，提高薄膜的光电性能。现阶段的退火工艺都是用加热台或者退火炉在一定的温度上处理一定的时间，升温过程和热处理过程对时间的要求与产业化生产的要求相冲突。

现有技术针对玻璃衬底的金属氧化物半导体如FTO、ITO、SnO₂、NiO等，首先要控制升温速率避免玻璃衬底在急速的温度变化过程中破裂；其次，需要在150-600℃范围内退火0.5-3h。针对钙钛矿吸收层需要在120-150℃退火15-45min。

而针对柔性衬底PI膜的金属氧化物薄膜，其衬底本身不能够承受如此高的温度所以不能实现高温退火工艺；柔性不锈钢衬底在高温下会发生一定程度的形变，对整体的生产流程产生不利影响。所以上述两种衬底只能通过低温退火工艺，温度在100℃-300℃范围内，且退火时间要明显缩短，晶化效果不理想。

综上，现阶段的退火工艺具有如下缺点：1.退火过程(升温、保温和降温过程)持续时间长；2.某些衬底不能承受退火温度或者退火后发生形变；3.退火工艺能耗大；4.针对大面积钙钛矿光伏组件的生产流程，按照退火阶段要求，退火设备需要进料腔、预热腔、加热腔、冷却腔、出料腔等部件，导致设备占地面积较大，结构连接与传送复杂，设备成本较高。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的目的在于提出一种激光辅助功能膜层结晶的设备。该激光退火设备具有无接触式退火、退火速度快、时间短且焦深小、激光束的能量和光束的移动速度可调、不会产生噪音、无污染、结构简单等优点。

本实用新型提出了一种激光辅助功能膜层结晶的设备。根据本实用新型的实施例，所述设备包括上料单元；下料单元；激光腔室，所述激光腔室包括上料口和下料口，所述上料口与所述上料单元相连，所述下料口与所述下料单元相连，所述激光腔室内设有传送单元、激光光源、位置传感器，所述传送单元设置在所述上料口和所述下料口之间，所述激光光源设置在所述传送单元的放置功能膜层的一侧，所述位置传感器设置在所述传送单元的远离所述激光光源的一侧；激光发生器，所述激光发生器与所述激光光源相连。