一种点阵式冷压工艺的柔性钙钛矿矩阵集成加工方法与流程

本发明涉及钙钛矿应用领域，具体涉及一种点阵式冷压工艺的柔性钙钛矿矩阵集成加工方法。

背景技术：

1、钙钛矿材料具有较高的吸光系数、载流子迁移率和可调带隙等光电特性，已在光伏电池、光电探测器和发光二极管等领域得到应用。随着柔性显示、大面积光伏组件、可穿戴电子设备及柔性辐射探测设备的发展，钙钛矿器件逐步需要满足大面积布置、柔性弯折及阵列化集成的应用要求。

2、现有钙钛矿器件中，铜、银、铝等传统导电材料与钙钛矿材料接触后，容易发生离子扩散及界面反应，影响钙钛矿层的结构稳定性和电荷传输性能。因此，现有技术通常采用碳基材料、氧化铟锡或金等相对稳定的导电材料作为钙钛矿器件的电极。基于该类电极形成钙钛矿器件时，一种方式是在连续钙钛矿薄膜表面形成电极，另一种方式是在玻璃、硅片等刚性基底上进行阵列化拼接。前者中，当钙钛矿薄膜的局部区域出现结晶缺陷、电极脱落或功能失效时，容易影响整个器件的工作状态；后者虽然能够提供一定的结构支撑，但难以适应弯折、卷曲等柔性应用环境，且不利于不同规格钙钛矿器件的组合式集成。

3、此外，现有钙钛矿器件的采集回路通常采用简单的两点式连接结构，缺少与器件工作回路相对应的噪声参考支路。在柔性使用、辐射探测或复杂电磁环境下，外界电磁信号、柔性电路板形变、温度波动及电极间空气电离等因素均可能引入干扰信号，影响器件的信号稳定性和测量准确性。

技术实现思路

1、为实现上述目的及其它相关目的，本发明公开了一种点阵式冷压工艺的柔性钙钛矿矩阵集成加工方法，包括：

2、制备顶部柔性电路板，在所述顶部柔性电路板朝向钙钛矿器件的一侧设置呈矩阵排布的多个点阵式偏压电极、叉指参考电容、顶部接地平面以及顶部接地平面露铜区，其中，各所述点阵式偏压电极包括多个凸起焊点；

3、制备底部柔性电路板，在所述底部柔性电路板上设置下侧电连接结构、底部接地平面以及底部接地平面露铜区；

4、提供多个钙钛矿器件，各所述钙钛矿器件包括依次设置的上电极层、钙钛矿层和下电极层；

5、将各所述钙钛矿器件布置于所述顶部柔性电路板和所述底部柔性电路板之间，对所述顶部柔性电路板进行冷压，使所述点阵式偏压电极的凸起焊点与对应钙钛矿器件的上电极层形成多个离散导电接触点；并根据所述钙钛矿器件的底部电极结构，使所述下电极层与所述下侧电连接结构形成下侧电连接；

6、使所述点阵式偏压电极和所述叉指参考电容的一端分别连接偏压电源的正极输出端，使所述叉指参考电容的另一端连接模数转换器的参考信号采集端，使所述下侧电连接结构连接所述模数转换器的器件信号采集端；

7、将所述顶部柔性电路板与所述底部柔性电路板贴合，使所述顶部接地平面露铜区与所述底部接地平面露铜区接触导通。

8、优选的，每个所述点阵式偏压电极包括按照3×3阵列排布的9个正方形焊盘，各所述正方形焊盘上设置有所述凸起焊点；各所述正方形焊盘的边长为0.5mm，各所述凸起焊点的高度为0.3mm。

9、优选的，当所述下电极层具有可供冷压接触的导电表面时，所述下侧电连接结构包括底部连接电极，所述底部连接电极包括多个呈点阵排布的凸起焊点；

10、将所述底部连接电极与所述下电极层对位并进行冷压，使所述底部连接电极的凸起焊点与所述下电极层形成多个离散导电接触点。

11、优选的，当所述钙钛矿器件采用单面导电柔性基底层时，所述底部柔性电路板上设置钙钛矿器件安装区、导电层延伸区和底部连接电极；

12、所述单面导电柔性基底层的导电层与所述下电极层电连接，并延伸至所述钙钛矿层边缘之外形成导电层延伸部；

13、将所述单面导电钙钛矿器件固定于所述钙钛矿器件安装区，使所述导电层延伸部位于所述导电层延伸区内，并通过导电浆料将所述导电层延伸部与所述底部连接电极连接。

14、优选的，所述导电浆料为导电银浆或柔性导电碳浆；在所述钙钛矿器件安装区的非导电连接区域设置耐高温胶粘材料，所述耐高温胶粘材料避开所述底部连接电极、所述导电层延伸区以及所述导电层延伸部与所述底部连接电极之间的导通区域。

15、优选的，所述叉指参考电容设置于所述顶部柔性电路板的非冷压接触区域，所述叉指参考电容的电容值为0.3pf。

16、优选的，在所述凸起焊点的周侧非导电区域设置绝缘胶体，所述绝缘胶体避开所述凸起焊点与所述上电极层之间的导电接触位置；

17、所述偏压电源的负极输出端、所述模数转换器的接地端、所述顶部接地平面和所述底部接地平面均连接系统参考地。

18、第二方面，本发明提供了一种柔性钙钛矿矩阵集成结构，包括顶部柔性电路板、底部柔性电路板、呈矩阵排布的多个钙钛矿器件、偏压电源以及模数转换器；

19、所述顶部柔性电路板朝向所述钙钛矿器件的一侧设置有多个点阵式偏压电极、叉指参考电容、顶部接地平面以及顶部接地平面露铜区，各所述点阵式偏压电极包括多个凸起焊点；

20、所述底部柔性电路板上设置有下侧电连接结构、底部接地平面以及底部接地平面露铜区；

21、各所述钙钛矿器件包括依次设置的上电极层、钙钛矿层和下电极层，所述凸起焊点与对应的所述上电极层冷压接触，所述下电极层与所述下侧电连接结构电连接；

22、所述点阵式偏压电极和所述叉指参考电容的一端分别连接所述偏压电源的正极输出端，所述叉指参考电容的另一端连接所述模数转换器的参考信号采集端，所述下侧电连接结构连接所述模数转换器的器件信号采集端；

23、所述顶部接地平面露铜区与所述底部接地平面露铜区接触导通。

24、优选的，所述钙钛矿器件为底部电极可导电的钙钛矿器件，所述下侧电连接结构包括底部连接电极，所述底部连接电极包括多个呈点阵排布的凸起焊点；

25、所述底部连接电极的凸起焊点与所述下电极层冷压接触，以形成多个离散导电接触点。

26、优选的，所述钙钛矿器件为单面导电钙钛矿器件，所述底部柔性电路板上设置有钙钛矿器件安装区、导电层延伸区和底部连接电极；

27、所述单面导电钙钛矿器件包括设置于所述下电极层下方的单面导电柔性基底层，所述单面导电柔性基底层的导电层延伸至所述钙钛矿层边缘之外形成导电层延伸部，所述导电层延伸部位于所述导电层延伸区内，并通过导电浆料与所述底部连接电极连接。

28、通过采用上述技术方案，本发明将多个垂直电极钙钛矿器件分别设置于底部柔性电路板的对应安装区内，使各钙钛矿器件能够作为独立单元进行组合式集成，避免直接依赖连续大面积钙钛矿薄膜或刚性基底形成阵列，有利于适应大面积柔性应用；顶部柔性电路板采用由多个凸起焊点构成的点阵式偏压电极，并通过冷压方式与钙钛矿器件顶部电极形成多个离散导电接触点，在保证顶部电极可靠连接的同时，提高连接部位对弯折形变的适应性，且可降低局部接触异常对整体电连接状态的影响；针对不同制备方式形成的钙钛矿器件，分别采用双面导电柔性基底直接连接和单面导电层延伸连接的方式，提高了底部电极连接结构的适配性；顶部柔性电路板设置叉指参考电容，能够向模数转换器提供与正极偏压及柔性电路板形变相关的参考信号，为后续噪声分析和处理提供依据；同时，上、下柔性电路板的接地平面经外露铜区导通后形成连续的接地屏蔽路径，有利于减小外界电磁干扰对柔性钙钛矿矩阵集成结构的影响。