Бардачки для перовскітових сонячних батарей

У процесі виготовлення перовскітних сонячних елементів світлочутливий активний шар і функціональні інтерфейси дуже чутливі до вологи та кисню в навколишній атмосфері. Незначні коливання середовища можуть призвести до погіршення якості матеріалу, зниження ефективності пристрою та інших проблем. Тому виконання виробничих операцій у бардачках стало стандартною робочою процедурою в галузі. Загальна продуктивність бардачка безпосередньо визначає керованість і відтворюваність процесу виготовлення перовскітних сонячних елементів, а також продуктивність і стабільність готових пристроїв. Щоб забезпечити успішне виготовлення, слід суворо контролювати кілька ключових запобіжних заходів щодо бардачкових ящиків.

1. Підтримуйте вміст води та кисню < 1 ppm у бардачку

Матеріали виготовлення перовскіту демонструють низьку хімічну стабільність. Контакт із вологою та киснем спричинить їх розкладання та окислення, тим самим погіршуючи ефективність фотоелектричного перетворення та довготривалу стабільність сонячних елементів.

Вміст води та кисню є критичними показниками контролю навколишнього середовища в бардачку. Для виготовлення перовскітних сонячних елементів вміст води та кисню всередині камери має стабільно контролюватись на надзвичайно низькому рівні < 1 ppm. Це фундаментальна передумова для збереження властивостей перовскітних матеріалів, досягнення високоякісного росту кристалів і формування стабільних меж розділу.

Щоб переконатися, що рівень води та кисню всередині бардачка можна стабільно підтримувати нижче 1 ppm, необхідно гарантувати герметичність корпусу бардачка (включаючи оглядові вікна, рукавички, ущільнювальні кільця тощо), щоб повністю заблокувати проникнення зовнішніх забруднень; використовуйте інертний газ високої чистоти, щоб запобігти потраплянню забрудненого робочого газу в камеру надмірної кількості домішок; тим часом суворо контролюйте та регулярно регенеруйте або замінюйте очисні матеріали, щоб підтримувати їх постійну та ефективну здатність глибокого очищення. Завдяки цим заходам можна стабільно підтримувати атмосферу з низьким вмістом води та кисню всередині бардачка.

2. Чисте довкілля в перовскітовому бардачку

Чисте внутрішнє середовище є важливою передумовою для уникнення забруднення перовскітних матеріалів домішками. Особливо на ключових етапах виготовлення, таких як осадження тонкої плівки, дрібні частинки пилу можуть спричинити дефекти пристроїв. Бардачок може бути оснащений системою ультрачистої фільтрації FFU у верхній частині камери. За допомогою вентилятора для видалення пилу газ всередині бардачка фільтрується через високоефективні фільтрувальні картриджі H14 або U15 для формування стабільного односпрямованого вертикального ламінарного потоку, який ефективно видаляє частинки в робочій зоні. Чистота робочої зони всередині бардачка може досягати стандартів класу 10 або класу 100, що забезпечує чисте середовище для високоточного виготовлення перовскітних сонячних елементів.

Пройшовши через нижню зону, газ всередині камери повертається в систему пиловидалення по циркуляційному трубопроводу, утворюючи замкнутий циркуляційний режим фільтрації. Стабільне чисте середовище всередині бардачка можна постійно підтримувати.

3. Обробка органічними розчинниками та контроль температури

1) Обробка органічними розчинниками

Під час виготовлення перовскітних сонячних елементів органічні розчинники (такі як диметилформамід ДМФ і диметилсульфоксид ДМСО тощо) випаровуються з розчину та накопичуються всередині бардачка під час приготування розчину та обробки пристрою. Ці летючі органічні розчинники можуть взаємодіяти з перовскітними матеріалами, впливати на продуктивність пристрою, а також створювати потенційні ризики для датчиків бардачка.

Щоб вирішити цю проблему, можна активувати функцію 'продувки' камери для рукавичок, щоб скинути газ, змішаний з органічними розчинниками, всередині камери шляхом заміни інертного робочого газу. У той же час рекомендується встановити збільшений адсорбер органічних розчинників для глибокої адсорбції залишкових органічних розчинників всередині камери за допомогою адсорбційних матеріалів, додатково знижуючи їх концентрацію.

2) Контроль температури

Приготування розчинів перовскіту вимагає додавання сполук кальцію і титану в органічні розчинники, а також деяких поверхнево-активних речовин і стабілізаторів для підвищення стабільності розчину. Ці матеріали повинні зберігатися в бардачку в безводному, вільному від кисню та пилу середовищі.

Деякі виробничі рішення чутливі до температури. Коливання температури можуть призвести до нерівномірної концентрації розчину, аномальної швидкості кристалізації та інших проблем. Щоб вирішити цю проблему, промислову систему кондиціонування повітря можна встановити всередині бардачка, щоб точно контролювати внутрішню температуру в межах відповідного діапазону 15–20 °C, забезпечуючи стабільну температуру середовища для приготування розчину, росту тонкої плівки та інших етапів, а також забезпечуючи постійність умов експерименту.