Перчаточные боксы для перовскитных солнечных элементов
В процессе изготовления перовскитных солнечных элементов светочувствительный активный слой и функциональные интерфейсы очень чувствительны к влаге и кислороду окружающей атмосферы. Незначительные колебания окружающей среды могут привести к деградации материала, снижению эффективности устройства и другим проблемам. Таким образом, выполнение операций по изготовлению внутри перчаточных боксов стало стандартной операционной процедурой в отрасли. Общая производительность перчаточного бокса напрямую определяет управляемость и воспроизводимость процесса изготовления перовскитных солнечных элементов, а также производительность и стабильность готовых устройств. Чтобы обеспечить успешное производство, необходимо строго контролировать несколько ключевых мер предосторожности в отношении перчаточных боксов.
1. Поддерживайте содержание воды и кислорода в перчаточном боксе на уровне < 1 ppm.
Материалы для изготовления перовскитов обладают плохой химической стабильностью. Контакт с влагой и кислородом приведет к их разложению и окислению, тем самым ухудшая эффективность фотоэлектрического преобразования и долговременную стабильность солнечных элементов.
Содержание воды и кислорода являются важнейшими показателями для контроля окружающей среды в перчаточных камерах. Для изготовления перовскитных солнечных элементов содержание воды и кислорода внутри камеры должно стабильно контролироваться на чрезвычайно низком уровне < 1 ppm. Это фундаментальная предпосылка для сохранения собственных свойств перовскитных материалов, достижения качественного роста кристаллов и формирования стабильных интерфейсов.
Чтобы уровень воды и кислорода внутри перчаточного бокса мог стабильно поддерживаться на уровне ниже 1 ppm, необходимо обеспечить герметичность корпуса перчаточного бокса (включая смотровые окна, перчатки, уплотнительные кольца и т. д.), чтобы полностью блокировать проникновение внешних загрязнений; использовать инертный газ высокой чистоты, чтобы предотвратить попадание в камеру чрезмерных примесей нечистого рабочего газа; Между тем, строго контролируйте и регулярно регенерируйте или заменяйте очищающие материалы, чтобы поддерживать их непрерывную и эффективную способность глубокой очистки. Благодаря этим мерам можно стабильно поддерживать атмосферу с низким содержанием воды и кислорода внутри перчаточного бокса.
2. Чистая среда внутри перовскитового перчаточного бокса.
Чистая внутренняя среда является важным условием предотвращения загрязнения перовскитных материалов примесями. Крошечные частицы пыли могут вызвать дефекты в устройствах, особенно на ключевых этапах производства, таких как осаждение тонких пленок. Перчаточный ящик может быть оснащен сверхчистой системой фильтрации FFU в верхней части камеры. Приводимый в движение пылеулавливающим вентилятором газ внутри перчаточного бокса фильтруется через высокоэффективные фильтрующие картриджи H14 или сверхвысокоэффективные фильтрующие элементы U15, образуя стабильный однонаправленный вертикальный ламинарный поток, который эффективно удаляет частицы в рабочей зоне. Чистота рабочей зоны внутри перчаточного бокса может достигать стандартов класса 10 или 100, обеспечивая чистую среду для высокоточного изготовления перовскитных солнечных элементов.
После прохождения нижней зоны газ внутри камеры возвращается в систему пылеочистки по циркуляционному трубопроводу, образуя замкнутый циркуляционный режим фильтрации. Можно постоянно поддерживать стабильную чистоту внутри перчаточного бокса.
3. Обработка органических растворителей и контроль температуры
1) Обработка органических растворителей
При изготовлении перовскитных солнечных элементов органические растворители (такие как диметилформамид ДМФ, диметилсульфоксид ДМСО и т. д.) испаряются из раствора и накапливаются внутри перчаточного бокса во время приготовления раствора и последующей обработки устройства. Эти летучие органические растворители могут взаимодействовать с перовскитными материалами, влиять на работу устройства, а также представлять потенциальную опасность для датчиков перчаточного бокса.
Чтобы решить эту проблему, можно активировать функцию «продувки» перчаточного ящика для выпуска газа, смешанного с органическими растворителями, внутрь камеры путем замены инертного рабочего газа. При этом рекомендуется установить увеличенный адсорбер органических растворителей, позволяющий глубоко адсорбировать остатки органических растворителей внутри камеры с помощью адсорбционных материалов, дополнительно снижая их концентрацию.
2) Контроль температуры
Приготовление растворов перовскита требует добавления в органические растворители соединений кальция и титана, а также некоторых поверхностно-активных веществ и стабилизаторов для повышения стабильности раствора. Эти материалы необходимо хранить в перчаточном боксе в безводной, бескислородной и беспыльной среде.
Некоторые производственные решения чувствительны к температуре. Колебания температуры могут привести к неравномерной концентрации раствора, ненормальной скорости кристаллизации и другим проблемам. Чтобы решить эту проблему, внутри перчаточного бокса можно установить промышленную систему кондиционирования воздуха, чтобы точно контролировать внутреннюю температуру в подходящем диапазоне 15–20 ° C, обеспечивая стабильную температурную среду для приготовления раствора, роста тонких пленок и других этапов, а также гарантируя постоянство экспериментальных условий.
