Pudełka rękawicowe do zastosowań w ogniwach słonecznych z perowskitu
W procesie produkcji perowskitowych ogniw słonecznych światłoczuła warstwa aktywna i interfejsy funkcjonalne są bardzo wrażliwe na wilgoć i tlen w otaczającej atmosferze. Niewielkie wahania środowiska mogą prowadzić do degradacji materiału, spadku wydajności urządzenia i innych problemów. Dlatego wykonywanie operacji produkcyjnych w komorach rękawicowych stało się standardową procedurą operacyjną w branży. Ogólna wydajność komory rękawicowej bezpośrednio determinuje sterowalność i powtarzalność procesu wytwarzania perowskitowych ogniw słonecznych, a także wydajność i stabilność gotowych urządzeń. Aby zapewnić pomyślną produkcję, należy ściśle kontrolować kilka kluczowych środków ostrożności dotyczących komór rękawicowych.
1. Utrzymuj zawartość wody i tlenu < 1 ppm wewnątrz schowka
Materiały do produkcji perowskitu wykazują słabą stabilność chemiczną. Kontakt z wilgocią i tlenem powoduje ich rozkład i utlenienie, pogarszając w ten sposób efektywność konwersji fotoelektrycznej i długoterminową stabilność ogniw słonecznych.
Zawartość wody i tlenu to krytyczne wskaźniki kontroli środowiska w komorze rękawicowej. W przypadku produkcji perowskitowych ogniw słonecznych zawartość wody i tlenu w komorze musi być stale kontrolowana na wyjątkowo niskim poziomie < 1 ppm. Jest to podstawowy warunek zachowania swoistych właściwości materiałów perowskitowych, osiągnięcia wysokiej jakości wzrostu kryształów i tworzenia stabilnych powierzchni międzyfazowych.
Aby zapewnić stabilne utrzymanie poziomu wody i tlenu wewnątrz komory rękawicowej poniżej 1 ppm, konieczne jest zapewnienie szczelności korpusu komory rękawicowej (w tym okienek, rękawic, pierścieni uszczelniających itp.), aby całkowicie zablokować przenikanie zanieczyszczeń zewnętrznych; stosować gaz obojętny o wysokiej czystości, aby zapobiec wprowadzaniu nadmiernych zanieczyszczeń do komory przez zanieczyszczony gaz roboczy; w międzyczasie ściśle monitoruj i regularnie regeneruj lub wymieniaj materiały oczyszczające, aby utrzymać ich ciągłą i wydajną zdolność głębokiego oczyszczania. Dzięki tym środkom można stabilnie utrzymać atmosferę o niskiej zawartości wody i tlenu w komorze rękawicowej.
2. Czyste środowisko w komorze rękawicowej z perowskitu
Czyste środowisko wewnętrzne jest ważnym warunkiem wstępnym uniknięcia zanieczyszczenia materiałów perowskitowych. Szczególnie na kluczowych etapach produkcji, takich jak osadzanie cienkiej warstwy, drobne cząsteczki kurzu mogą powodować defekty w urządzeniach. Schowek rękawicowy może być wyposażony w ultraczysty system filtracji FFU umieszczony na górze komory. Napędzany wentylatorem odpylającym, gaz znajdujący się w komorze rękawicowej jest filtrowany przez wysokowydajne wkłady filtrujące H14 lub U15 o ultrawysokiej wydajności, tworząc stabilny jednokierunkowy pionowy przepływ laminarny, który skutecznie usuwa cząsteczki w obszarze roboczym. Czystość strefy roboczej wewnątrz schowka rękawicowego może osiągnąć standardy klasy 10 lub 100, zapewniając czyste środowisko dla precyzyjnej produkcji perowskitowych ogniw słonecznych.
Po przepłynięciu przez obszar denny gaz znajdujący się w komorze powraca rurociągiem cyrkulacyjnym do układu odpylania, tworząc tryb filtracji w obiegu zamkniętym. Można stale utrzymywać stabilne, czyste środowisko wewnątrz schowka podręcznego.
3. Obróbka rozpuszczalników organicznych i kontrola temperatury
1) Obróbka rozpuszczalników organicznych
Podczas wytwarzania perowskitowych ogniw słonecznych rozpuszczalniki organiczne (takie jak dimetyloformamid DMF i sulfotlenek dimetylu DMSO itp.) odparowują z roztworu i gromadzą się w komorze rękawicowej podczas przygotowywania roztworu i końcowej obróbki urządzenia. Te lotne rozpuszczalniki organiczne mogą wchodzić w interakcje z materiałami perowskitowymi, wpływać na działanie urządzenia, a także stwarzać potencjalne ryzyko dla czujników w komorze rękawicowej.
Aby rozwiązać ten problem, można włączyć funkcję „oczyszczania” komory rękawicowej w celu usunięcia z komory gazu zmieszanego z rozpuszczalnikami organicznymi poprzez wymianę obojętnego gazu roboczego. Jednocześnie zaleca się zainstalowanie powiększonego adsorbera rozpuszczalników organicznych, aby głęboko adsorbować resztkowe rozpuszczalniki organiczne wewnątrz komory za pomocą materiałów adsorpcyjnych, dodatkowo zmniejszając ich stężenie.
2) Kontrola temperatury
Przygotowanie roztworów perowskitu wymaga dodania związków wapnia i tytanu do rozpuszczalników organicznych wraz z niektórymi środkami powierzchniowo czynnymi i stabilizatorami w celu poprawy stabilności roztworów. Materiały te należy przechowywać w komorze rękawicowej w środowisku bezwodnym, wolnym od tlenu i pyłu.
Niektóre rozwiązania produkcyjne są wrażliwe na temperaturę. Wahania temperatury mogą prowadzić do nierównomiernego stężenia roztworu, nieprawidłowej szybkości krystalizacji i innych problemów. Aby rozwiązać ten problem, w komorze rękawicowej można zainstalować przemysłowy system klimatyzacji, który precyzyjnie kontroluje temperaturę wewnętrzną w odpowiednim zakresie 15–20 °C, zapewniając środowisko o stabilnej temperaturze do przygotowania roztworu, wzrostu cienkiej warstwy i innych etapów oraz zapewniając spójność warunków eksperymentalnych.
