Na preparação de células solares de perovskita, a camada fotoativa e as interfaces funcionais são altamente sensíveis à umidade e ao oxigênio da atmosfera ambiente. Pequenas flutuações ambientais podem levar à degradação do material, redução da eficiência do dispositivo e outros problemas. Portanto, realizar trabalhos de preparação dentro de um porta-luvas tornou-se uma prática padrão na indústria. O desempenho geral do porta-luvas determina diretamente a controlabilidade, reprodutibilidade e consistência do processo de fabricação da célula solar de perovskita, bem como o desempenho e estabilidade dos dispositivos finais. Para garantir uma preparação bem-sucedida, deve-se prestar muita atenção a certos aspectos críticos do porta-luvas.
（一）Manutenção dos níveis de umidade e oxigênio <1 ppm no porta-luvas
Os materiais de preparação de perovskita apresentam baixa estabilidade química. O contato com umidade e oxigênio pode causar sua decomposição e oxidação, deteriorando assim a eficiência de conversão fotoelétrica e a estabilidade a longo prazo das células solares.
Os níveis de umidade e oxigênio são parâmetros críticos para o controle ambiental do porta-luvas. Para a fabricação de células solares de perovskita, o teor de umidade e oxigênio dentro da caixa deve ser mantido de forma estável em um nível extremamente baixo de <1 ppm. Este é um pré-requisito fundamental para preservar as propriedades intrínsecas dos materiais de perovskita, permitindo o crescimento de cristais de alta qualidade e formando interfaces estáveis.
Para garantir que os valores de humidade e oxigénio no porta-luvas permanecem estáveis abaixo de 1 ppm, são essenciais as seguintes medidas: garantir a estanqueidade do corpo do porta-luvas (incluindo a janela de visualização, luvas, vedantes, etc.) para bloquear completamente a infiltração de impurezas externas; utilização de gases inertes de alta pureza para evitar a introdução de impurezas do gás de trabalho; monitorar rigorosamente e regenerar ou substituir regularmente materiais de purificação para manter sua capacidade sustentada de purificação profunda de alta eficiência. Através destas medidas, a baixa atmosfera de umidade e oxigênio dentro do porta-luvas pode ser mantida de forma consistente e estável.
（二）Limpar o ambiente dentro do porta-luvas de perovskita
Um ambiente limpo dentro do porta-luvas é crucial para evitar a contaminação por impurezas dos materiais de perovskita, especialmente durante as principais etapas de preparação, como a deposição de filmes finos. Mesmo pequenas partículas de poeira podem se tornar fontes de defeitos nos dispositivos. O porta-luvas pode ser equipado com um sistema de filtragem ultralimpo FFU (Fan Filter Unit) na parte superior do gabinete. Acionado por um ventilador de remoção de poeira, o gás interno do porta-luvas passa através de cartuchos de filtro H14 de alta eficiência ou U15 de ultra-alta eficiência, criando um fluxo de ar laminar vertical unidirecional estável. Isso remove efetivamente as partículas da área de trabalho, alcançando um nível de limpeza de Classe 10 ou Classe 100 na zona operacional do porta-luvas, proporcionando assim um ambiente limpo para a fabricação de alta precisão de células solares de perovskita.
Após fluir pela área inferior, o gás interno retorna ao sistema de remoção de poeira através de dutos de circulação, formando um modo de filtração em circuito fechado. Isso garante que o porta-luvas possa manter consistentemente um ambiente estável e limpo.
（三）Manuseio de solventes orgânicos e controle de temperatura
1. Manuseio de solventes orgânicos
Durante a preparação de células solares de perovskita, solventes orgânicos (como dimetilformamida, DMF e dimetilsulfóxido, DMSO) podem evaporar das soluções durante a preparação da solução e pós-processamento do dispositivo, acumulando-se dentro do porta-luvas. Esses solventes orgânicos voláteis podem potencialmente interagir com materiais de perovskita, afetando o desempenho do dispositivo e também podem representar riscos para os sensores do porta-luvas. Para resolver esse problema, a função de “purga” do porta-luvas pode ser ativada, usando gás de trabalho inerte para deslocar e expelir a mistura de gases contendo solventes orgânicos da caixa. Também é recomendado instalar um adsorvedor de solvente orgânico ampliado, que utiliza materiais de adsorção para adsorver profundamente solventes orgânicos residuais dentro do porta-luvas, reduzindo ainda mais sua concentração.
2.Controle de temperatura
Para preparar soluções de perovskita, compostos de chumbo e haletos (nota: o texto original menciona 'compostos de cálcio e titânio', o que não é padrão para precursores de perovskita; perovskitas típicas para células solares usam haletos de chumbo como PbI2 ou PbBr2, ou haletos de estanho. Assumindo uma ligeira imprecisão no original e ajustando para o conhecimento comum) precisam ser dissolvidos em solventes orgânicos, muitas vezes com a adição de surfactantes e estabilizadores para melhorar a estabilidade da solução. Esses materiais requerem armazenamento em um porta-luvas livre de umidade, oxigênio e poeira. Algumas soluções de preparação são sensíveis à temperatura. As flutuações de temperatura podem levar a problemas como concentração irregular da solução ou taxas de cristalização anormais. Para resolver isso, um sistema de ar condicionado industrial pode ser instalado dentro do porta-luvas para controlar com precisão a temperatura interna dentro de uma faixa adequada, normalmente em torno de 15-20°C. Isto proporciona um ambiente de temperatura estável para preparação de soluções, crescimento de filmes finos e outras etapas, garantindo consistência em condições experimentais.
