Kotak Sarung Tangan untuk Aplikasi Sel Surya Perovskit
Dalam proses pembuatan sel surya perovskit, lapisan aktif peka cahaya dan antarmuka fungsional sangat sensitif terhadap kelembaban dan oksigen di atmosfer sekitar. Fluktuasi lingkungan yang kecil dapat menyebabkan degradasi material, penurunan efisiensi perangkat, dan masalah lainnya. Oleh karena itu, melakukan operasi fabrikasi di dalam glove box telah menjadi prosedur operasi standar di industri. Kinerja keseluruhan kotak sarung tangan secara langsung menentukan kemampuan pengendalian dan reproduktifitas proses fabrikasi sel surya perovskit, serta kinerja dan stabilitas perangkat akhir. Untuk memastikan keberhasilan fabrikasi, beberapa tindakan pencegahan utama untuk kotak sarung tangan harus dikontrol dengan ketat.
1. Jaga Kandungan Air dan Oksigen < 1 ppm Di Dalam Kotak Sarung Tangan
Bahan fabrikasi perovskit menunjukkan stabilitas kimia yang buruk. Kontak dengan uap air dan oksigen akan menyebabkan dekomposisi dan oksidasi, sehingga menurunkan efisiensi konversi fotolistrik dan stabilitas sel surya dalam jangka panjang.
Kandungan air dan oksigen merupakan indikator penting untuk pengendalian lingkungan glove box. Untuk fabrikasi sel surya perovskit, kandungan air dan oksigen di dalam ruangan harus dikontrol secara stabil pada tingkat yang sangat rendah yaitu <1 ppm. Ini adalah prasyarat mendasar untuk menjaga sifat intrinsik bahan perovskit, mencapai pertumbuhan kristal berkualitas tinggi, dan membentuk antarmuka yang stabil.
Untuk memastikan bahwa kadar air dan oksigen di dalam kotak sarung tangan dapat dijaga secara stabil di bawah 1 ppm, perlu untuk menjamin kedap udara pada badan kotak sarung tangan (termasuk jendela pandang, sarung tangan, cincin penyegel, dll.) untuk sepenuhnya memblokir penetrasi kotoran eksternal; menggunakan gas inert dengan kemurnian tinggi untuk mencegah gas kerja yang tidak murni memasukkan kotoran yang berlebihan ke dalam ruangan; sementara itu, pantau secara ketat dan perbarui atau ganti bahan pemurnian secara berkala untuk mempertahankan kapasitas pemurnian mendalam yang berkelanjutan dan efisien. Melalui langkah-langkah ini, atmosfer rendah air dan oksigen di dalam kotak sarung tangan dapat dipertahankan secara stabil.
2. Lingkungan Bersih Di Dalam Kotak Sarung Tangan Perovskit
Lingkungan internal yang bersih merupakan prasyarat penting untuk menghindari kontaminasi pengotor pada bahan perovskit. Khususnya pada tahap fabrikasi penting seperti pengendapan film tipis, partikel debu kecil dapat menyebabkan kerusakan pada perangkat. Kotak sarung tangan dapat dilengkapi dengan sistem filtrasi ultra-bersih FFU di bagian atas ruangan. Digerakkan oleh kipas penghilang debu, gas di dalam kotak sarung tangan disaring melalui kartrid filter efisiensi tinggi H14 atau ultra-efisiensi ultra-tinggi U15 untuk membentuk aliran laminar vertikal searah yang stabil, yang secara efektif menghilangkan partikel di area kerja. Kebersihan zona pengoperasian di dalam kotak sarung tangan dapat mencapai standar Kelas 10 atau Kelas 100, menyediakan lingkungan yang bersih untuk fabrikasi sel surya perovskit dengan presisi tinggi.
Setelah mengalir melalui area bawah, gas di dalam ruangan kembali ke sistem penghilangan debu melalui pipa sirkulasi, membentuk mode filtrasi sirkulasi loop tertutup. Lingkungan bersih yang stabil di dalam kotak sarung tangan dapat dijaga secara konsisten.
3. Perlakuan Pelarut Organik dan Pengendalian Suhu
1) Perawatan Pelarut Organik
Selama pembuatan sel surya perovskit, pelarut organik (seperti dimetilformamida DMF dan dimetil sulfoksida DMSO, dll.) menguap dari larutan dan terakumulasi di dalam kotak sarung tangan selama persiapan larutan dan perangkat pasca perawatan. Pelarut organik yang mudah menguap ini dapat berinteraksi dengan bahan perovskit, memengaruhi kinerja perangkat, dan juga berpotensi menimbulkan risiko pada sensor kotak sarung tangan.
Untuk mengatasi masalah ini, fungsi 'pembersihan' pada kotak sarung tangan dapat diaktifkan untuk membuang gas yang bercampur dengan pelarut organik di dalam ruangan melalui penggantian gas kerja inert. Pada saat yang sama, disarankan untuk memasang penyerap pelarut organik yang diperbesar untuk menyerap sisa pelarut organik secara mendalam di dalam ruangan menggunakan bahan adsorpsi, sehingga semakin mengurangi konsentrasinya.
2) Kontrol Suhu
Pembuatan larutan perovskit memerlukan penambahan senyawa kalsium dan titanium ke dalam pelarut organik, bersama dengan surfaktan dan stabilisator tertentu untuk meningkatkan stabilitas larutan. Bahan-bahan ini harus disimpan di dalam kotak sarung tangan dengan lingkungan anhidrat, bebas oksigen, dan bebas debu.
Beberapa solusi fabrikasi sensitif terhadap suhu. Fluktuasi suhu dapat menyebabkan konsentrasi larutan tidak merata, laju kristalisasi tidak normal, dan masalah lainnya. Untuk mengatasi hal ini, sistem pendingin udara industri dapat dipasang di dalam kotak sarung tangan untuk mengontrol suhu internal secara tepat dalam kisaran yang sesuai yaitu 15–20 °C, menyediakan lingkungan suhu yang stabil untuk persiapan larutan, pertumbuhan lapisan tipis, dan langkah-langkah lainnya, dan memastikan konsistensi kondisi eksperimen.
