페로브스카이트 태양전지 제조에서 광활성층과 기능성 인터페이스는 주변 대기의 수분과 산소에 매우 민감합니다. 사소한 환경 변동으로 인해 재료 품질 저하, 장치 효율성 감소 및 기타 문제가 발생할 수 있습니다. 따라서 글로브박스 내부에서 준비 작업을 수행하는 것이 업계 표준 관행이 되었습니다. 글로브박스의 전반적인 성능은 페로브스카이트 태양전지 제조 공정의 제어성, 재현성, 일관성은 물론 최종 장치의 성능과 안정성을 직접적으로 결정합니다. 성공적인 준비를 위해서는 글로브박스의 특정 중요한 측면에 엄격한 주의를 기울여야 합니다.
（一）글러브박스 내 수분 및 산소 수준 <1ppm 유지
페로브스카이트 준비 재료는 화학적 안정성이 좋지 않습니다. 수분 및 산소와 접촉하면 분해 및 산화가 발생하여 태양전지의 광전 변환 효율과 장기 안정성이 저하될 수 있습니다.
수분과 산소 수준은 글로브박스 환경 제어에 중요한 매개변수입니다. 페로브스카이트 태양전지를 제조하려면 상자 내부의 수분과 산소 함량이 1ppm 미만의 극히 낮은 수준으로 안정적으로 유지되어야 합니다. 이는 페로브스카이트 재료의 고유한 특성을 보존하고 고품질 결정 성장을 가능하게 하며 안정적인 인터페이스를 형성하기 위한 기본 전제 조건입니다.
글로브박스의 수분 및 산소 값이 1ppm 미만으로 안정적으로 유지되도록 하려면 다음 조치가 필수적입니다. 글로브박스 본체(뷰포트, 장갑, 씰 등 포함)의 기밀성을 보장하여 외부 불순물의 침투를 완전히 차단합니다. 작업 가스에서 불순물이 유입되는 것을 방지하기 위해 고순도 불활성 가스를 사용합니다. 지속적인 고효율 심층 정화 능력을 유지하기 위해 정화 물질을 엄격하게 모니터링하고 정기적으로 재생 또는 교체합니다. 이러한 조치를 통해 글로브박스 내부의 낮은 수분과 산소 분위기를 일관적이고 안정적으로 유지할 수 있습니다.
（二）페로브스카이트 글로브박스 내부의 깨끗한 환경
특히 박막 증착과 같은 주요 준비 단계에서 페로브스카이트 재료의 불순물 오염을 방지하려면 글로브박스 내부의 깨끗한 환경이 중요합니다. 아주 작은 먼지 입자도 장치 결함의 원인이 될 수 있습니다. 글로브박스는 캐비닛 상단에 FFU(팬 필터 장치) 초청정 여과 시스템을 장착할 수 있습니다. 먼지 제거 팬에 의해 구동되는 글로브박스 내부 가스는 H14 고효율 또는 U15 초고효율 필터 카트리지를 통과하여 안정적인 단방향 수직 층류 공기 흐름을 생성합니다. 이는 작업 영역에서 입자상 물질을 효과적으로 제거하여 글로브박스 작동 영역에서 클래스 10 또는 클래스 100의 청정도 수준을 달성함으로써 페로브스카이트 태양전지의 고정밀 제조를 위한 깨끗한 환경을 제공합니다.
내부 가스는 바닥 영역을 통과한 후 순환 덕트를 통해 먼지 제거 시스템으로 돌아가 폐쇄 루프 여과 모드를 형성합니다. 이를 통해 글로브박스는 안정적이고 깨끗한 환경을 지속적으로 유지할 수 있습니다.
（三）유기용제 취급 및 온도 조절
1.유기용제의 취급
페로브스카이트 태양 전지를 준비하는 동안 유기 용매(예: 디메틸포름아미드, DMF 및 디메틸 설폭사이드, DMSO)는 용액 준비 및 장치 후처리 중에 용액에서 증발하여 글로브박스 내부에 축적될 수 있습니다. 이러한 휘발성 유기 용매는 잠재적으로 페로브스카이트 재료와 상호 작용하여 장치 성능에 영향을 미칠 수 있으며 글로브박스 센서에 위험을 초래할 수도 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해 불활성 작업 가스를 사용하여 글로브박스의 '퍼지' 기능을 활성화하여 상자에서 유기 용매가 포함된 가스 혼합물을 대체하고 배출할 수 있습니다. 또한 흡착재를 활용하여 글로브박스 내부의 잔류 유기용매를 깊숙이 흡착하여 농도를 더욱 낮추는 대형 유기용매 흡착기를 설치하는 것이 좋습니다.
2.온도 조절
페로브스카이트 용액을 준비하려면, 납과 할로겐화물의 화합물(참고: 원문에는 페로브스카이트 전구체의 표준이 아닌 '칼슘 및 티타늄 화합물'이 언급되어 있습니다. 태양 전지용 일반적인 페로브스카이트는 PbI2 또는 PbBr2와 같은 납 할로겐화물 또는 주석 할로겐화물을 사용합니다. 원본이 약간 부정확하다고 가정하고 상식에 맞춰 조정함)은 유기 용매에 용해되어야 하며, 종종 용액 안정성을 향상시키기 위해 계면활성제와 안정제를 추가해야 합니다. 이러한 물질은 습기, 산소, 먼지가 없는 글로브박스에 보관해야 합니다. 일부 준비 용액은 온도에 민감합니다. 온도 변동은 고르지 못한 용액 농도나 비정상적인 결정화 속도와 같은 문제를 일으킬 수 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해 산업용 에어컨 시스템을 글로브박스 내에 설치하여 적절한 범위(일반적으로 약 15~20°C) 내에서 내부 온도를 정밀하게 제어할 수 있습니다. 이는 용액 준비, 박막 성장 및 기타 단계에 안정적인 온도 환경을 제공하여 실험 조건의 일관성을 보장합니다.
