Rukavicové boxy pre aplikácie perovskitových solárnych článkov
Vo výrobnom procese perovskitových solárnych článkov sú aktívna vrstva citlivá na svetlo a funkčné rozhrania vysoko citlivé na vlhkosť a kyslík v okolitej atmosfére. Menšie výkyvy prostredia môžu viesť k degradácii materiálu, zníženiu účinnosti zariadenia a ďalším problémom. Preto sa vykonávanie výrobných operácií vo vnútri odkladacích boxov stalo štandardným operačným postupom v tomto odvetví. Celkový výkon príručnej skrinky priamo určuje ovládateľnosť a reprodukovateľnosť procesu výroby perovskitových solárnych článkov, ako aj výkon a stabilitu hotových zariadení. Aby sa zabezpečila úspešná výroba, musí sa prísne kontrolovať niekoľko kľúčových opatrení pre odkladacie skrinky.
1. Udržujte obsah vody a kyslíka < 1 ppm vo vnútri rukavice
Materiály na výrobu perovskitu vykazujú zlú chemickú stabilitu. Kontakt s vlhkosťou a kyslíkom spôsobí ich rozklad a oxidáciu, čím sa zhorší účinnosť fotoelektrickej premeny a dlhodobá stabilita solárnych článkov.
Obsah vody a kyslíka sú kritickými indikátormi pre kontrolu prostredia príručnej skrinky. Pri výrobe perovskitových solárnych článkov musí byť obsah vody a kyslíka vo vnútri komory stabilne kontrolovaný na extrémne nízkej úrovni < 1 ppm. Toto je základný predpoklad pre zachovanie vnútorných vlastností perovskitových materiálov, dosiahnutie vysoko kvalitného rastu kryštálov a vytvorenie stabilných rozhraní.
Aby sa zabezpečilo stabilné udržiavanie hladiny vody a kyslíka vo vnútri príručnej skrinky pod 1 ppm, je potrebné zaručiť vzduchotesnosť tela príručnej skrinky (vrátane priezorov, rukavíc, tesniacich krúžkov atď.), aby sa úplne zablokovalo prenikanie vonkajších nečistôt; používať vysoko čistý inertný plyn, aby sa zabránilo vnášaniu nadmerných nečistôt do komory nečistým pracovným plynom; medzitým prísne monitorujte a pravidelne regenerujte alebo vymieňajte čistiace materiály, aby ste udržali ich nepretržitú a efektívnu hĺbkovú čistiacu kapacitu. Prostredníctvom týchto opatrení možno stabilne udržiavať atmosféru s nízkym obsahom vody a kyslíka vo vnútri príručnej skrinky.
2. Čisté prostredie vo vnútri skrinky na rukavice z perovskitu
Čisté vnútorné prostredie je dôležitým predpokladom, aby sa zabránilo kontaminácii perovskitových materiálov nečistotami. Najmä v kľúčových výrobných krokoch, ako je nanášanie tenkého filmu, môžu drobné prachové častice spôsobiť chyby v zariadeniach. Schránka na rukavice môže byť vybavená systémom ultračistej filtrácie FFU na vrchu komory. Plyn vo vnútri odkladacej skrinky je poháňaný ventilátorom na odstraňovanie prachu a je filtrovaný cez vysokoúčinné filtračné vložky H14 alebo U15 s ultravysokou účinnosťou, aby sa vytvoril stabilný jednosmerný vertikálny laminárny tok, ktorý účinne odstraňuje častice v pracovnej oblasti. Čistota operačnej zóny vo vnútri odkladacej skrinky môže dosiahnuť štandardy triedy 10 alebo 100, čo poskytuje čisté prostredie pre vysoko presnú výrobu perovskitových solárnych článkov.
Po prietoku spodnou časťou sa plyn vo vnútri komory vracia do systému odstraňovania prachu cirkulačným potrubím, čím sa vytvára režim cirkulačnej filtrácie s uzavretou slučkou. Stabilne čisté prostredie vo vnútri odkladacej skrinky možno dôsledne udržiavať.
3. Úprava organických rozpúšťadiel a kontrola teploty
1) Úprava organických rozpúšťadiel
Počas výroby perovskitových solárnych článkov sa organické rozpúšťadlá (ako je dimetylformamid DMF a dimetylsulfoxid DMSO atď.) odparujú z roztoku a hromadia sa vo vnútri odkladacej skrinky počas prípravy roztoku a dodatočnej úpravy zariadenia. Tieto prchavé organické rozpúšťadlá môžu interagovať s perovskitovými materiálmi, ovplyvňovať výkon zariadenia a tiež predstavovať potenciálne riziko pre snímače príručnej skrinky.
Na vyriešenie tohto problému je možné aktivovať funkciu 'čistenia' príručnej skrinky, aby sa plyn zmiešaný s organickými rozpúšťadlami vypustil z komory výmenou inertného pracovného plynu. Súčasne sa odporúča inštalovať zväčšený adsorbér organických rozpúšťadiel na hlbokú adsorbciu zvyškov organických rozpúšťadiel vo vnútri komory pomocou adsorpčných materiálov, čím sa ďalej znižuje ich koncentrácia.
2) Regulácia teploty
Príprava roztokov perovskitu vyžaduje pridanie zlúčenín vápnika a titánu do organických rozpúšťadiel spolu s určitými povrchovo aktívnymi látkami a stabilizátormi na zlepšenie stability roztoku. Tieto materiály sa musia skladovať vo vnútri odkladacej skrinky v bezvodom, bezkyslíkovom a bezprašnom prostredí.
Niektoré výrobné riešenia sú citlivé na teplotu. Kolísanie teploty môže viesť k nerovnomernej koncentrácii roztoku, abnormálnej rýchlosti kryštalizácie a iným problémom. Na vyriešenie tohto problému môže byť vo vnútri odkladacej skrinky nainštalovaný priemyselný klimatizačný systém, ktorý presne riadi vnútornú teplotu vo vhodnom rozsahu 15–20 °C, poskytuje stabilné teplotné prostredie na prípravu roztoku, rast tenkého filmu a ďalšie kroky a zabezpečuje konzistentnosť experimentálnych podmienok.
