Rukavicové boxy pro aplikace perovskitových solárních článků
V procesu výroby perovskitových solárních článků jsou světlocitlivá aktivní vrstva a funkční rozhraní vysoce citlivé na vlhkost a kyslík v okolní atmosféře. Menší výkyvy prostředí mohou vést k degradaci materiálu, snížení účinnosti zařízení a dalším problémům. Proto se provádění výrobních operací uvnitř rukavicových boxů stalo standardním operačním postupem v průmyslu. Celkový výkon odkládací schránky přímo určuje ovladatelnost a reprodukovatelnost procesu výroby perovskitových solárních článků, stejně jako výkon a stabilitu hotových zařízení. Aby byla zajištěna úspěšná výroba, musí být přísně kontrolováno několik klíčových opatření pro odkládací schránky.
1. Udržujte obsah vody a kyslíku < 1 ppm uvnitř přihrádky na rukavice
Perovskitové výrobní materiály vykazují špatnou chemickou stabilitu. Kontakt s vlhkostí a kyslíkem způsobí jejich rozklad a oxidaci, čímž se zhorší účinnost fotoelektrické přeměny a dlouhodobá stabilita solárních článků.
Obsah vody a kyslíku jsou kritickými indikátory pro kontrolu prostředí v příruční schránce. Pro výrobu perovskitových solárních článků musí být obsah vody a kyslíku uvnitř komory stabilně řízen na extrémně nízké úrovni < 1 ppm. To je základním předpokladem pro zachování vnitřních vlastností perovskitových materiálů, dosažení vysoce kvalitního růstu krystalů a vytvoření stabilních rozhraní.
Aby bylo zajištěno, že hladina vody a kyslíku uvnitř odkládací schránky může být stabilně udržována pod 1 ppm, je nutné zaručit vzduchotěsnost těla odkládací schránky (včetně průzorů, rukavic, těsnících kroužků atd.), aby se zcela zamezilo pronikání vnějších nečistot; používat vysoce čistý inertní plyn, aby se zabránilo vnášení nadměrných nečistot do komory nečistým pracovním plynem; mezitím přísně sledujte a pravidelně regenerujte nebo vyměňujte čisticí materiály, abyste udrželi jejich nepřetržitou a účinnou hloubkovou čisticí kapacitu. Prostřednictvím těchto opatření lze stabilně udržovat atmosféru s nízkým obsahem vody a kyslíku uvnitř odkládací schránky.
2. Čisté prostředí uvnitř přihrádky na rukavice z perovskitu
Čisté vnitřní prostředí je důležitým předpokladem pro zamezení kontaminace perovskitových materiálů nečistotami. Zejména v klíčových výrobních krocích, jako je nanášení tenkých vrstev, mohou drobné prachové částice způsobit defekty v zařízeních. Odkládací schránka může být vybavena systémem ultračisté filtrace FFU v horní části komory. Poháněný ventilátorem pro odstraňování prachu je plyn uvnitř odkládací schránky filtrován přes vysoce účinné filtrační vložky H14 nebo ultravysoké účinné filtrační vložky U15, aby se vytvořil stabilní jednosměrný vertikální laminární proud, který účinně odstraňuje částice v pracovní oblasti. Čistota provozní zóny uvnitř odkládací schránky může dosáhnout standardů třídy 10 nebo třídy 100, což poskytuje čisté prostředí pro vysoce přesnou výrobu perovskitových solárních článků.
Po průtoku spodní částí se plyn uvnitř komory vrací do systému odstraňování prachu cirkulačním potrubím a vytváří režim cirkulační filtrace s uzavřenou smyčkou. Stabilně čisté prostředí uvnitř odkládací schránky lze trvale udržovat.
3. Úprava organických rozpouštědel a kontrola teploty
1) Úprava organických rozpouštědel
Během výroby perovskitových solárních článků se organická rozpouštědla (jako je dimethylformamid DMF a dimethylsulfoxid DMSO atd.) odpařují z roztoku a hromadí se uvnitř odkládací schránky během přípravy roztoku a následného ošetření zařízení. Tato těkavá organická rozpouštědla mohou interagovat s perovskitovými materiály, ovlivnit výkon zařízení a také představovat potenciální riziko pro senzory odkládací schránky.
K vyřešení tohoto problému může být aktivována funkce 'proplachování' odkládací přihrádky pro vypouštění plynu smíchaného s organickými rozpouštědly uvnitř komory výměnou inertního pracovního plynu. Současně se doporučuje instalovat zvětšený adsorbér organických rozpouštědel, aby pomocí adsorpčních materiálů hluboko adsorboval zbytková organická rozpouštědla uvnitř komory a dále snížil jejich koncentraci.
2) Regulace teploty
Příprava roztoků perovskitu vyžaduje přidání sloučenin vápníku a titanu do organických rozpouštědel spolu s určitými povrchově aktivními látkami a stabilizátory pro zlepšení stability roztoku. Tyto materiály musí být skladovány v ochranném boxu v bezvodém, bezkyslíkovém a bezprašném prostředí.
Některá výrobní řešení jsou citlivá na teplotu. Kolísání teploty může vést k nerovnoměrné koncentraci roztoku, abnormální rychlosti krystalizace a dalším problémům. K vyřešení tohoto problému lze do odkládací schránky nainstalovat průmyslový klimatizační systém, který přesně řídí vnitřní teplotu ve vhodném rozsahu 15–20 °C, poskytuje stabilní teplotní prostředí pro přípravu roztoku, růst tenkého filmu a další kroky a zajišťuje konzistenci experimentálních podmínek.
