При изготовлении перовскитных солнечных элементов фотоактивный слой и функциональные границы раздела очень чувствительны к влаге и кислороду окружающей атмосферы. Незначительные колебания окружающей среды могут привести к ухудшению качества материала, снижению эффективности устройства и другим проблемам. Поэтому проведение подготовительных работ внутри перчаточного бокса стало стандартной практикой в отрасли. Общая производительность перчаточного бокса напрямую определяет управляемость, воспроизводимость и последовательность процесса изготовления перовскитных солнечных элементов, а также производительность и стабильность конечных устройств. Чтобы обеспечить успешную подготовку, необходимо уделить пристальное внимание некоторым критическим аспектам перчаточного ящика.
（一）Поддержание уровня влажности и кислорода <1 ppm в перчаточном боксе
Материалы для приготовления перовскита обладают плохой химической стабильностью. Контакт с влагой и кислородом может вызвать их разложение и окисление, тем самым ухудшая эффективность фотоэлектрического преобразования и долговременную стабильность солнечных элементов.
Уровни влажности и кислорода являются критическими параметрами для контроля микроклимата в перчаточных камерах. Для изготовления перовскитных солнечных элементов содержание влаги и кислорода внутри коробки должно стабильно поддерживаться на чрезвычайно низком уровне <1 ppm. Это фундаментальная предпосылка для сохранения внутренних свойств перовскитных материалов, обеспечения высококачественного роста кристаллов и формирования стабильных интерфейсов.
Для того чтобы значения влажности и кислорода в перчаточном боксе оставались стабильно ниже 1 ppm, необходимы следующие меры: обеспечение герметичности корпуса перчаточного бокса (включая смотровое окно, перчатки, уплотнители и т. д.) для полной блокировки проникновения посторонних примесей; использование инертных газов высокой чистоты во избежание внесения примесей из рабочего газа; строгий мониторинг и регулярная регенерация или замена материалов для очистки для поддержания их устойчивой высокоэффективной способности глубокой очистки. Благодаря этим мерам можно постоянно и стабильно поддерживать низкую влажность и кислородную атмосферу внутри перчаточного бокса.
（二）Чистая среда внутри перовскитового перчаточного бокса
Чистая среда внутри перчаточного бокса имеет решающее значение для предотвращения загрязнения перовскитных материалов примесями, особенно на ключевых этапах подготовки, таких как осаждение тонких пленок. Даже мельчайшие частицы пыли могут стать источниками дефектов в устройствах. Перчаточный ящик может быть оборудован сверхчистой системой фильтрации FFU (Fan Filter Unit), расположенной в верхней части шкафа. Приводимый в действие вентилятором пылеудаления, внутренний газ перчаточного ящика проходит через высокоэффективные фильтрующие картриджи H14 или сверхвысокоэффективные фильтрующие элементы U15, создавая стабильный однонаправленный вертикальный ламинарный поток воздуха. Это эффективно удаляет твердые частицы из рабочей зоны, достигая уровня чистоты класса 10 или класса 100 в рабочей зоне перчаточного бокса, тем самым обеспечивая чистую среду для высокоточного изготовления перовскитных солнечных элементов.
Пройдя через нижнюю часть, внутренний газ возвращается в систему пылеудаления по циркуляционным каналам, образуя замкнутый режим фильтрации. Это гарантирует, что в перчаточном ящике будет постоянно поддерживаться стабильная и чистая среда.
（三）Обращение с органическими растворителями и контроль температуры
1.Обращение с органическими растворителями
Во время изготовления перовскитных солнечных элементов органические растворители (такие как диметилформамид, ДМФ и диметилсульфоксид, ДМСО) могут испаряться из растворов во время приготовления раствора и постобработки устройства, накапливаясь внутри перчаточного бокса. Эти летучие органические растворители потенциально могут взаимодействовать с перовскитными материалами, влияя на производительность устройства, а также могут представлять опасность для датчиков перчаточного бокса. Чтобы решить эту проблему, можно активировать функцию «очистки» перчаточного ящика, используя инертный рабочий газ для вытеснения и удаления газовой смеси, содержащей органические растворители, из бокса. Также рекомендуется установить увеличенный адсорбер органических растворителей, в котором используются адсорбционные материалы для глубокой адсорбции остаточных органических растворителей внутри перчаточного бокса, что еще больше снижает их концентрацию.
2. Контроль температуры
Для приготовления перовскитных растворов соединения свинца и галогенидов (примечание: в исходном тексте упоминаются «соединения кальция и титана», что не является стандартным для предшественников перовскитов; типичные перовскиты для солнечных элементов используют галогениды свинца, такие как PbI2 или PbBr2, или галогениды олова. Допуская небольшую неточность в оригинале и с поправкой на общеизвестные данные) необходимо растворять в органических растворителях, часто с добавлением поверхностно-активных веществ и стабилизаторов для повышения стабильности раствора. Эти материалы требуют хранения в перчаточном боксе, защищенном от влаги, кислорода и пыли. Некоторые растворы препаратов чувствительны к температуре. Колебания температуры могут привести к таким проблемам, как неравномерная концентрация раствора или аномальная скорость кристаллизации. Чтобы решить эту проблему, в перчаточном боксе можно установить промышленную систему кондиционирования воздуха, чтобы точно контролировать внутреннюю температуру в подходящем диапазоне, обычно около 15-20°C. Это обеспечивает стабильную температурную среду для приготовления раствора, роста тонких пленок и других этапов, обеспечивая согласованность экспериментальных условий.
