جعبه دستکش پروسکایت آماده سازی سلول های خورشیدی پروسکایت را تسهیل می کند

در میان انتقال انرژی جهانی، سلول‌های خورشیدی پروسکایتی (PSC) به دلیل مزایایی مانند راندمان تبدیل فوتوالکتریک بالا (بازده نظری بیش از 30%)، فرآیندهای ساخت کم‌هزینه و باند گپ قابل تنظیم، به عنوان یک فناوری ستاره در نسل جدید فتوولتائیک‌ها ظاهر شده‌اند. با این حال، مواد پروسکایت به عوامل محیطی مانند رطوبت، اکسیژن و گرد و غبار بسیار حساس هستند، که نیاز به آماده سازی در محیط های بسیار تمیز و محافظت شده از گاز بی اثر است. را جعبه دستکش پروسکایت ، به عنوان یک قطعه مهم از تجهیزات در این زمینه، رسوب خلاء، کنترل محیطی تمیز، و پردازش کاملا محصور را ادغام می کند و یک پلت فرم آزمایشی پایدار و قابل کنترل را برای تحقیق، توسعه و صنعتی سازی سلول های خورشیدی پروسکایت فراهم می کند.

از زمان دستیابی به راندمان تبدیل فوتوالکتریک 3.8 درصد برای اولین بار در سال 2009، بازده سلول های خورشیدی پروسکایت از 25 درصد فراتر رفته است و به حد تئوریک سلول های خورشیدی مبتنی بر سیلیکون نزدیک شده است. مزایای آنها در موارد زیر است:

شکاف باند قابل تنظیم: بهینه سازی از طریق مهندسی ترکیب، جذب طیف کامل را امکان پذیر می کند.

با این حال، مسائل پایداری مواد پروسکایتی (مانند تخریب ناشی از رطوبت، اکسیژن و نور) مانع اصلی تجاری سازی آنها باقی مانده است. در حین آماده سازی، رطوبت، اکسیژن و گرد و غبار موجود در جو محیط می تواند باعث نقص در فیلم پروسکایت شود و عملکرد دستگاه را کاهش دهد. در نتیجه، جعبه دستکش به تجهیزات ضروری برای ساخت سلول های خورشیدی پروسکایت تبدیل شده است.

جعبه دستکش پروسکایت از دو ماژول اصلی تشکیل شده است: یک سیستم رسوب دهی با خلاء بالا و یک جعبه دستکش گاز بی اثر کاملاً محصور. ادغام یکپارچه یک فرآیند حلقه بسته شامل 'آمادگی-کپسولاسیون-آزمایش' را به دست می آورد:

1. یکپارچه رسوب خلاء: جعبه دستکش با سیستم های رسوب خلاء یکپارچه شده است. لایه های نازک را می توان در محفظه های تبخیر با خلاء بالا قرار داد و به دنبال آن ذخیره سازی نمونه، آماده سازی و بازرسی در داخل جعبه دستکش انجام می شود. این طرح به محفظه کامل برای فرآیندهایی مانند تبخیر، کپسوله‌سازی و آزمایش دست می‌یابد و تأثیر محیط جوی را بر مواد پروسکایت حذف می‌کند.

2. سیستم فیلتراسیون فوق العاده تمیز: مجهز به سیستم یکپارچه FFU (واحد فیلتر فن) فیلتراسیون فوق العاده تمیز. گاز درون جعبه دستکش از فن های حذف گرد و غبار و عناصر فیلتر با راندمان بالا (فیلترهای با راندمان فوق العاده بالا U15 یا H14) عبور می کند و یک جریان آرام از بالا به پایین ایجاد می کند. هوا از پایین محفظه از طریق مجاری به سیستم فیلتراسیون بازگردانده می شود و اطمینان حاصل می کند که استانداردهای پاکیزگی به سطوح کلاس 10 یا 100 می رسد.

3. کنترل اتمسفر و دما بی اثر: داخل جعبه دستکش با گازهای بی اثر مانند نیتروژن یا آرگون پر شده است تا از تماس بین مواد پروسکایت و اکسیژن یا رطوبت جلوگیری شود. برای محلول های آماده سازی حساس به دما، می توان یک تهویه مطبوع اضافه کرد تا دمای داخلی بین 15-20 درجه سانتیگراد را دقیقاً کنترل کند و شرایط آزمایشی پایدار را تضمین کند.

جعبه های دستکش پروسکایت به طور گسترده ای در تهیه سلول های خورشیدی پروسکایت، OLED (دیودهای ساطع کننده نور آلی)، PLED (دیودهای ساطع نور پلیمری) و دستگاه های نیمه هادی استفاده می شوند. با در نظر گرفتن سلول های خورشیدی پروسکایت به عنوان مثال، فرآیند آماده سازی شامل:

تمیز کردن بستر: جعبه دستکش پروسکایت محیطی بسیار تمیز و پایدار برای تمیز کردن زیرلایه های شیشه ای رسانای شفاف (مانند FTO یا ITO) فراهم می کند. در داخل جعبه دستکش، آلاینده های خارجی مانند گرد و غبار و رطوبت به طور موثر اجتناب می شود و تضمین می کند که فرآیند تمیز کردن بدون آلودگی باقی می ماند. ناخالصی های روی سطح بستر می تواند چسبندگی بین لایه پروسکایت و بستر را مختل کند و متعاقباً عملکرد سلول را کاهش دهد.

ذخیره سازی مواد: محلول های پیش ساز پروسکایت بسیار حساس به محیط هستند و به راحتی با رطوبت و اکسیژن اتمسفر واکنش نشان می دهند که منجر به تخریب عملکرد می شود. اتمسفر گاز بی اثر با خلوص بالا در داخل جعبه دستکش پروسکایت مکان ذخیره سازی ایده آلی را فراهم می کند. نگهداری محلول ها در جعبه دستکش آنها را کاملاً از جو محیط جدا می کند و از ثبات مواد اطمینان می دهد. این تضمین می کند که محلول پیش ساز پروسکایت فعالیت خوبی را در طول آماده سازی فیلم حفظ می کند و امکان ساخت سلول های خورشیدی پروسکایت با کیفیت بالا را فراهم می کند.

پوشش محلول: انجام عملیات پوشش دهی محلول پروسکایت در جعبه دستکش تضمین می کند که فرآیند تحت تأثیر عوامل محیطی خارجی قرار نگیرد. چه از روش‌های پوشش تیغه، دکتر بلیدینگ یا پوشش چرخشی استفاده کنید، محیط گاز پایدار و تمیزی بالا در داخل جعبه دستکش تضمین می‌کند که محلول پروسکایت به‌طور یکنواخت روی سطح و بدون ترکیب ناخالصی‌ها پوشش داده می‌شود. یکنواختی پوشش مستقیماً بر کیفیت و عملکرد فیلم پروسکایت و در نتیجه راندمان تبدیل فوتوالکتریک سلول خورشیدی تأثیر می گذارد.

عملیات حرارتی: بستر پوشش داده شده روی یک صفحه داغ یا در یک کوره با دمای بالا برای بازپخت قرار می گیرد تا یک لایه متراکم پروسکایت تشکیل شود.

الکترودهای رسانای شفاف: جعبه دستکش پروسکایت محیط عملیاتی پایداری را در طول اعمال و حرارت دادن اکسیدهای رسانای شفاف (به عنوان مثال، ITO) روی شیشه یا فیلم‌های رسانا برای تشکیل الکترود فراهم می‌کند. تمیزی داخل جعبه دستکش تضمین می کند که پوشش ITO توسط ناخالصی ها بدون آلودگی باقی می ماند و رسانایی و پایداری الکترود را تضمین می کند. به طور همزمان، اتمسفر گاز خنثی از اکسید شدن مواد الکترود در طول پخت حرارتی جلوگیری می کند. این اطمینان حاصل می کند که الکترود پس از مونتاژ با لایه پروسکایت، یک مسیر رسانا خوب را تشکیل می دهد، به طور موثر جریان را انتقال می دهد و عملکرد کلی سلول را افزایش می دهد.

لایه تبدیل فوتوالکتریک: دمای پایدار، رطوبت و جو خاص درون جعبه دستکش یکنواختی و پایداری مواد لایه تبدیل فوتوالکتریک را در طول پوشش تضمین می کند و از واکنش با موادی مانند آب و اکسیژن که می تواند بر راندمان تبدیل فوتوالکتریک PSC تأثیر بگذارد، جلوگیری می کند.

مونتاژ دستگاه: در طول مونتاژ سلول های خورشیدی پروسکایت، محیط گازی مهر و موم شده، تمیز و بی اثر ایجاد شده توسط جعبه دستکش پروسکایت از نفوذ آلاینده هایی مانند گرد و غبار، رطوبت و اکسیژن جلوگیری می کند و از تماس خوب بین اجزای مختلف سلول خورشیدی پروسکایت اطمینان حاصل می کند.