En la preparación de células solares de perovskita, la capa fotoactiva y las interfaces funcionales son muy sensibles a la humedad y al oxígeno de la atmósfera ambiental. Las fluctuaciones ambientales menores pueden provocar la degradación del material, una reducción de la eficiencia del dispositivo y otros problemas. Por lo tanto, realizar trabajos de preparación dentro de una caja de guantes se ha convertido en una práctica estándar en la industria. El rendimiento general de la caja de guantes determina directamente la controlabilidad, reproducibilidad y consistencia del proceso de fabricación de células solares de perovskita, así como el rendimiento y la estabilidad de los dispositivos finales. Para garantizar una preparación exitosa, se debe prestar estricta atención a ciertos aspectos críticos de la guantera.
（一）Mantener niveles de humedad y oxígeno <1 ppm en la guantera
Los materiales de preparación de perovskita presentan una estabilidad química deficiente. El contacto con la humedad y el oxígeno puede provocar su descomposición y oxidación, deteriorando así la eficiencia de la conversión fotoeléctrica y la estabilidad a largo plazo de las células solares.
Los niveles de humedad y oxígeno son parámetros críticos para el control ambiental de la guantera. Para la fabricación de células solares de perovskita, el contenido de humedad y oxígeno dentro de la caja debe mantenerse estable en un nivel extremadamente bajo de <1 ppm. Este es un requisito previo fundamental para preservar las propiedades intrínsecas de los materiales de perovskita, permitir el crecimiento de cristales de alta calidad y formar interfaces estables.
Para garantizar que los valores de humedad y oxígeno en la guantera se mantengan estables por debajo de 1 ppm, son esenciales las siguientes medidas: garantizar la estanqueidad del cuerpo de la guantera (incluidos el visor, los guantes, las juntas, etc.) para bloquear completamente la infiltración de impurezas externas; utilizar gases inertes de alta pureza para evitar la introducción de impurezas del gas de trabajo; Monitorear estrictamente y regenerar o reemplazar periódicamente los materiales de purificación para mantener su capacidad sostenida de purificación profunda de alta eficiencia. A través de estas medidas, la atmósfera baja de humedad y oxígeno dentro de la guantera se puede mantener de manera consistente y estable.
（二）Ambiente limpio dentro de la guantera de perovskita
Un ambiente limpio dentro de la guantera es crucial para evitar la contaminación por impurezas de los materiales de perovskita, especialmente durante los pasos clave de preparación, como la deposición de películas delgadas. Incluso las partículas de polvo más pequeñas pueden convertirse en fuentes de defectos en los dispositivos. La guantera se puede equipar con un sistema de filtración ultralimpio FFU (Fan Filter Unit) en la parte superior del gabinete. Impulsado por un ventilador de eliminación de polvo, el gas interno de la guantera pasa a través de cartuchos filtrantes H14 de alta eficiencia o U15 de ultra alta eficiencia, creando un flujo de aire laminar vertical unidireccional estable. Esto elimina eficazmente las partículas del área de trabajo, logrando un nivel de limpieza de Clase 10 o Clase 100 en la zona operativa de la guantera, proporcionando así un ambiente limpio para la fabricación de alta precisión de células solares de perovskita.
Después de fluir a través del área inferior, el gas interno regresa al sistema de eliminación de polvo a través de conductos de circulación, formando un modo de filtración de circuito cerrado. Esto garantiza que la guantera pueda mantener constantemente un entorno limpio y estable.
（三）Manejo de solventes orgánicos y control de temperatura
1.Manipulación de disolventes orgánicos
Durante la preparación de células solares de perovskita, los disolventes orgánicos (como la dimetilformamida, DMF y el dimetilsulfóxido, DMSO) pueden evaporarse de las soluciones durante la preparación de la solución y el posprocesamiento del dispositivo, acumulándose dentro de la caja de guantes. Estos disolventes orgánicos volátiles pueden interactuar potencialmente con materiales de perovskita, afectando el rendimiento del dispositivo y también pueden suponer riesgos para los sensores de la guantera. Para solucionar este problema, se puede activar la función de 'purga' de la guantera, utilizando gas de trabajo inerte para desplazar y expulsar de la caja la mezcla de gases que contiene disolventes orgánicos. También se recomienda instalar un adsorbedor de solventes orgánicos ampliado, que utiliza materiales de adsorción para adsorber profundamente los solventes orgánicos residuales dentro de la guantera, reduciendo aún más su concentración.
2.Control de temperatura
Para preparar soluciones de perovskita, los compuestos de plomo y haluros (nota: el texto original menciona 'compuestos de calcio y titanio', lo cual no es estándar para los precursores de perovskita; las perovskitas típicas para células solares usan haluros de plomo como PbI2 o PbBr2, o haluros de estaño. Suponiendo una ligera inexactitud en el original y ajustando el conocimiento común) deben disolverse en solventes orgánicos, a menudo con la adición de tensioactivos y estabilizadores para mejorar la estabilidad de la solución. Estos materiales requieren almacenamiento en una guantera libre de humedad, oxígeno y polvo. Algunas soluciones de preparación son sensibles a la temperatura. Las fluctuaciones de temperatura pueden provocar problemas como una concentración desigual de la solución o tasas de cristalización anormales. Para solucionar este problema, se puede instalar un sistema de aire acondicionado industrial dentro de la guantera para controlar con precisión la temperatura interna dentro de un rango adecuado, normalmente entre 15 y 20 °C. Esto proporciona un ambiente de temperatura estable para la preparación de la solución, el crecimiento de películas delgadas y otros pasos, lo que garantiza la coherencia en las condiciones experimentales.
