含料液回吸通道的狭缝涂布系统的制作方法

1.本发明涉及一种涂覆模具，尤其涉及一种含料液回吸通道的狭缝涂布系统。


背景技术：

2.钙钛矿太阳能电池自2012年被报道以来凭借其极高的光电转换效率和低廉的材料成本一直广泛受到关注。钙钛矿太阳能电池被认为是可以取代晶硅太阳能电池的下一代新型太阳能电池。
3.在钙钛矿太阳能电池的研究领域中，以碳为背电极的三层介孔结构凭借其低廉材料成本和可扩大化的工艺方式而被认为是最具市场化前景的一种结构。这种结构的钙钛矿太阳能电池在制备过程中需要将钙钛矿溶液填充到介孔层中，主流的填充技术主要包括手持液枪填充，自动化点胶机填充，狭缝涂布填充等。
4.填充过程的均一性以及稳定性对钙钛矿太阳能电池光电转换效率具有非常重要的意义。能否把钙钛矿溶液均匀铺在碳膜表面成为制作高效电池器件的关键。狭缝涂布填充能实现将钙钛矿溶液平铺在膜表面，但是由于钙钛矿溶液长时间放置在狭缝涂布模头以及管道内部而容易发生结晶现象，而结晶产生的固体容易阻塞管道，并造成大量材料损耗。
5.此外，由于狭缝涂布模头内腔的气体的存在，而使得所得到的涂布薄膜有孔洞、厚度不均匀。
6.因此，亟需提供一种含料液回吸通道的狭缝涂布系统，能够将狭缝涂布模头内的多余的涂布料液回吸以及再利用，从而避免结晶造成的管道堵塞，以及节省涂布料液，而且可以排出狭缝涂布模头内腔的气体，使得涂布薄膜的厚度更均匀，无孔洞。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种含料液回吸通道的狭缝涂布系统。本发明的含料液回吸通道的狭缝涂布系统能够将狭缝涂布模头内的多余的涂布溶液回吸以及再利用，从而避免结晶造成的管道堵塞，以及节省涂布料液。进一步地，本发明能够实现排除狭缝涂布模头内腔的气体，以解决由于气泡而产生的薄膜有孔洞、厚度不均匀等的问题，进而提高涂膜精度。
8.本发明的目的是通过如下技术方案实现的。
9.本发明提供一种含料液回吸通道的狭缝涂布系统，包括料液储存设备、双向泵、双路磁通阀单元、出液回路单元和狭缝涂布模头；其中，
10.所述料液储存设备具有料液出料口和料液回吸口；所述料液储存设备用于供给涂布料液以及接收回吸的涂布料液；
11.所述双路磁通阀单元具有出料通道和回吸通道，所述出料通道的一端与所述料液出料口相连；所述回吸通道的一端与所述料液回吸口相连；
12.所述双向泵分别与所述双路磁通阀单元的出料通道和回吸通道相连；
13.所述出液回路单元分别与所述出料通道的另一端和所述回吸通道的另一端相连；
14.所述狭缝涂布模头设置有进料通道、排气回吸通道和狭缝通道出料口，所述进料通道用于供涂布料液加入；所述狭缝通道出料口用于供涂布料液流出并进行涂布；所述排气回吸通道用于排出狭缝通道模头内多余的料液；所述出液回路单元还分别与所述进料通道和所述排气回吸通道相连。这样有利于将狭缝涂布模头内的多余的涂布溶液回吸以及再利用，从而避免结晶造成的管道堵塞，以及节省涂布料液。所述涂布料液优选为钙钛矿溶液。
15.在本发明中，出液回路单元主要起连接作用。如果直接把第二出料管和第二回吸管与狭缝涂布模头相连的话，管道会很脆弱，结构不稳定。而狭缝涂布模头又极其昂贵，不方便进行改造。如果采用出液回路单元的话，可以直接对出液回路单元进行改造，以起到稳定的连接作用。
16.根据本发明的含料液回吸通道的狭缝涂布系统，优选地，所述双路磁通阀单元包括主磁通阀和辅磁通阀；所述主磁通阀设置于所述出料通道上，用于控制涂布料液从所述料液储存设备经过出料通道输送至所述狭缝涂布模头；所述辅磁通阀设置于所述回吸通道上，用于控制多余的涂布料液从狭缝涂布模头经过回吸通道回吸至所述料液储存设备。这样有利于实现料液的出料和多余料液的回吸的互不干扰。
17.根据本发明的含料液回吸通道的狭缝涂布系统，优选地，所述主磁通阀开启时，所述双向泵将涂布料液从所述料液储存设备泵送至所述狭缝涂布模头；所述辅磁通阀开启时，所述双向泵将多余的涂布料液从所述狭缝涂布模头回吸至所述料液储存设备。
18.在本发明中，主磁通阀和辅磁通阀的开闭原则上是不能影响双向泵的开关的，技术上两者是同步进行的。具体控制原理可以参考现有技术，在此不做赘述。
19.根据本发明的含料液回吸通道的狭缝涂布系统，优选地，还包括第一出料管、第二出料管、第一回吸管和第二回吸管；所述第一出料管分别与所述料液出料口和所述出料通道相连；所述第二出料管分别与所述出料通道和所述出液回路单元相连；所述第一回吸管分别与所述料液回吸口和所述回吸通道相连；所述第二回吸管分别与所述回吸通道和所述出液回路单元相连。这样有利于涂布料液的出料以及多余料液的回吸。
20.根据本发明的含料液回吸通道的狭缝涂布系统，优选地，所述狭缝涂布模头包括上模、下模和位于上模和下模之间的垫片；所述进料通道和所述排气回吸通道设置于所述下模上；所述排气回吸通道位于所述进料通道的上方；
21.所述下模还设置有物料腔，所述排气回吸通道和所述进料通道分别与所述物料腔相连通；所述排气回吸通道还用于排出物料腔内的气体；
22.所述下模还具有第一突起部；
23.所述上模具有与所述第一突起部相对应的第二突起部；
24.所述垫片设置有开口和凹槽，所述凹槽与所述开口相连通；
25.所述上模、凹槽和下模之间形成狭缝通道；所述物料腔与所述狭缝通道相连通，用于涂布料液流通；
26.所述第一突起部、开口和第二突起部之间形成所述狭缝通道出料口。这样有利于将涂布模头内腔的气体排出，而提高涂膜精度，使得涂布薄膜的厚度更均匀。
27.根据本发明的一个实施方式，所述下模设置有一个进料通道和一个排气回吸通道，所述排气回吸通道位于所述进料通道的上方。
28.在本发明中，垫片可以是金属材料、复合高分子材料或特种高分子材料(如peek)等制成的。垫片的开口设置于垫片的边缘，垫片的凹槽设置于垫片的中部，且凹槽与开口相连通。凹槽的形状可以根据涂布料液的流动性能进行调整，以保证在狭缝通道出料口出来的涂布料液是稳定的，易于调控的。根据本发明的一个具体实施方式，凹槽由v形部和长方形部构成，v形部和长方形部相连通。
29.在某些实施方案中，所述上模上设置有用于调节狭缝通道出料口宽度的组件，用于实现微小调节狭缝通道出料口的出液宽度。所述用于调节狭缝通道出料口宽度的组件的结构没有特别限定，本领域已知的那些即可。
30.在本发明中，所述物料腔的横截面可以呈椭圆形、u形、方形或v形。根据本发明的一个具体实施方式，所述物料腔的横截面呈v形，v形的夹角为大于0度小于180度，且v形夹角的顶点靠近定位紧固面部。
31.根据本发明的含料液回吸通道的狭缝涂布系统，优选地，所述下模具有顶面部、底面部、定位紧固面部和斜面部，且所述顶面部与所述底面部相对设置，所述定位紧固面部与所述斜面部相对设置；所述顶面部和所述斜面部之间相交并形成所述第一突起部；
32.所述垫片与所述顶面部贴合；所述物料腔设置于所述顶面部上；
33.所述定位紧固面部上设置有进料孔和排气回吸孔；所述排气回吸孔位于所述进料孔的上方；所述进料孔与所述物料腔相连通，并形成所述进料通道；所述排气回吸孔与所述物料腔相连通，并形成所述排气回吸通道。这样有利于将涂布模头内腔的气体排出以及将涂布模头内多余的料液排出，而提高涂膜精度以及节省原料。
34.根据本发明的一个实施方式，所述下模具有顶面部、底面部、定位紧固面部、斜面部、两个侧面部，且所述顶面部与所述底面部相对设置，所述定位紧固面部与所述斜面部相对设置；所述顶面部和所述斜面部之间相交并形成第一突起部；两个侧面部相对设置；所述顶面部、底面部、定位紧固面部和斜面部形成截面为梯形的结构。
35.在本发明中，所述上模与所述下模的形状基本一致。所述上模也具有顶面部、底面部、定位紧固面部和斜面部。所述上模的顶面部和所述斜面部之间相交并形成第二突起部。
36.在本发明中，所述垫片位于所述下模的顶面部和所述上模的顶面部之间。所述垫片的厚度可以为0.1～0.5mm。在某些实施方案中，垫片的厚度为0.1mm。在另一些实施方案中，垫片的厚度为0.15mm。在再一些实施方案中，垫片的厚度为0.2mm。
37.在本发明中，所述上模、垫片和下模之间通过螺栓固定连接。这样有利于形成性能稳定的含料液回吸通道的狭缝涂布系统。在本发明中，为了实现上模和下模的装配精度和可靠性，可以设置多个定位孔而供螺栓穿过固定。所述物料腔为在所述下模的顶面部上设置的凹陷结构。所述上模未设置物料腔。
38.根据本发明的一个具体实施方式，所述物料腔上设置有进料口和排气口；所述进料孔与所述进料口相连通，并形成所述进料通道；所述排气回吸孔与所述排气口相连通，并形成所述排气回吸通道。这样有利于在不影响进料的情况下，将狭缝涂布模头内腔的气体排出以及将狭缝涂布模头内部多余的料液排出。狭缝涂布模头内腔主要包括物料腔，也包括狭缝通道。
39.根据本发明的含料液回吸通道的狭缝涂布系统，优选地，所述上模和所述下模的形状一致；所述下模和所述上模还分别具有两个相对设置的侧面部；
40.所述狭缝涂布系统还包括卡扣和压条；所述卡扣设置于所述下模和所述上模的两个侧面部上；所述压条设置于卡扣与所述侧面部之间，用于密封所述狭缝通道出料口的两侧。
41.在本发明中，所述压条可以为硅胶条或可以为高分子化合物密封胶条。卡扣的结构没有特别限制，本领域已知的那些即可。
42.根据本发明的含料液回吸通道的狭缝涂布系统，优选地，所述出液回路单元具有第一通道和第二通道，所述第一通道的一端与所述第二出料管相连，所述第一通道的另一端与所述进料孔相连；所述第二通道的一端与所述第二回吸管相连，所述第二通道的另一端与所述排气回吸孔相连。这样有利于狭缝涂布系统的结构的稳定。
43.根据本发明的含料液回吸通道的狭缝涂布系统，优选地，所述出液回路单元为出液连接垫块；所述出液连接垫块设置于所述定位紧固面部上；
44.所述狭缝涂布系统还包括硅胶垫圈，所述硅胶垫圈设置于所述出液连接垫块与所述定位紧固面部之间，用于保护所述定位紧固面部。
45.在本发明中，所述出液连接垫块与所述定位紧固面部之间设置有硅胶垫圈，用于密封以及保护定位紧固面部。硅胶垫圈上设置有分别与进料孔和排气回吸孔相对应的硅胶垫孔。
46.根据本发明的含料液回吸通道的狭缝涂布系统，优选地，所述双向泵选自注射泵、齿轮泵或螺杆泵中的一种。
47.根据本发明的一个实施方式，所述双向泵为注射泵。根据本发明的另一个实施方式，所述双向泵为齿轮泵。
48.本发明的含料液回吸通道的狭缝涂布系统采用双向泵(例如注射泵)辅助式结构，通过双路磁通阀单元双路并联，在涂布料液出液时，主磁通阀开启，利用双向泵泵送涂布料液至狭缝涂布模头；在涂布料液回吸时，辅磁通阀开启，将残余(或多余)的涂布料液回吸至料液储存设备，解决了由于涂布料液结晶而堵塞管路，以及涂布料液耗量过大的问题。本发明所用涂布料液优选为钙钛矿溶液。进一步地，本发明能够实现排除狭缝涂布模头内腔的气体，以解决由于气泡而产生的薄膜有孔洞、厚度不均匀等的问题，进而提高涂膜精度。
附图说明
49.图1为本发明的一种含料液回吸通道的狭缝涂布系统的示意图。
50.图2为本发明的一种含料液回吸通道的狭缝涂布系统的狭缝涂布模头的截面示意图。
51.图3为图2中的狭缝涂布模头的一种垫片的示意图。
52.图4为图2中的狭缝涂布模头的下模的侧面示意图。
53.图5为图2中的狭缝涂布模头的正面示意图。
54.附图标记说明如下：
55.1-狭缝涂布模头；2-出液连接垫块；3-双路磁通阀单元；4-双向泵；5-料液储存设备；51-第一出料管；52-第二出料管；53-第一回吸管；54-第二回吸管；100-上模；110-用于调节狭缝通道出料口宽度的组件；200-下模；201-顶面部；202-底面部；203-定位紧固面部；204-斜面部；205-第一突起部；210-进料通道；211-进料孔；220-排气回吸通道；221-排气回
吸孔；230-物料腔；300-垫片；310-开口；320-凹槽；10-狭缝通道出料口；30-螺栓孔；40-垫片螺孔；60-紧固面锁紧螺栓。
具体实施方式
56.下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
57.实施例1
58.图1为本发明的一种含料液回吸通道的狭缝涂布系统的示意图。图2为本发明的一种含料液回吸通道的狭缝涂布系统的狭缝涂布模头的截面示意图。图3为图2中的狭缝涂布模头的一种垫片的示意图。图4为图2中的狭缝涂布模头的下模的侧面示意图。图5为图2中的狭缝涂布模头的正面示意图。
59.如图1所示，含料液回吸通道的狭缝涂布系统包括料液储存设备5、双向泵4、双路磁通阀单元3、出液回路单元2、第一出料管51、第二出料管52、第一回吸管53、第二回吸管54和狭缝涂布模头1。
60.料液储存设备5具有料液出料口和料液回吸口。料液储存设备5用于供给涂布料液以及接收回吸的涂布料液。
61.双路磁通阀单元3具有出料通道和回吸通道，出料通道的一端通过第一出料管51与料液出料口相连。回吸通道的一端通过第一回吸管53与料液回吸口相连。双路磁通阀单元3包括主磁通阀和辅磁通阀。主磁通阀设置于出料通道上，用于控制涂布料液从料液储存设备5经过出料通道输送至狭缝涂布模头1。辅磁通阀设置于回吸通道上，用于控制多余的涂布料液从狭缝涂布模头1经过回吸通道回吸至料液储存设备5。
62.双向泵4分别与双路磁通阀单元5的出料通道和回吸通道相连。主磁通阀开启时，双向泵4将涂布料液从料液储存设备5泵送至狭缝涂布模头1。辅磁通阀开启时，双向泵4将多余的涂布料液从狭缝涂布模头1回吸至料液储存设备5。双向泵4为注射泵。
63.出液回路单元2分别通过第二出料管52以及第二回吸管54与双路磁通阀单元3的出料通道的另一端和双路磁通阀单元3的回吸通道的另一端相连。
64.如图1～图5所示，狭缝涂布模头1设置有进料通道210、排气回吸通道220和狭缝通道出料口，进料通道210用于供涂布料液加入。狭缝通道出料口用于供涂布料液流出并进行涂布。排气回吸通道220用于排出狭缝通道模头1内多余的料液以及排出狭缝涂布模头1内的气体。出液回路单元2还分别与进料通道210和排气回吸通道220相连。
65.狭缝涂布模头1包括上模100、下模200、位于上模100和下模200之间的垫片300。
66.进料通道210和排气回吸通道220设置于下模200上，排气回吸通道220位于进料通道210的上方。下模200还设置有物料腔230。排气回吸通道220和进料通道210分别与物料腔230相连通。排气回吸通道220主要用于排出物料腔230内的气体。本实施例的含料液回吸通道的狭缝涂布系统正置使用，进料通道就是图1中的进料通道210。
67.下模200还具有第一突起部205。下模200具有顶面部201、底面部202、定位紧固面部203、斜面部204和两个侧面部，且顶面部201与底面部202相对设置，定位紧固面部203与斜面部204相对设置；两个侧面部相对设置。顶面部201和斜面部204之间相交并形成所述第一突起部205。
68.物料腔230设置于顶面部201上。物料腔230的横截面呈v形。物料腔230上设置有进料口和排气口。
69.定位紧固面部203上设置有进料孔211和排气回吸孔221。排气回吸孔221位于进料孔211的上方。进料孔211与物料腔230的进料口相连通，并形成进料通道210。排气回吸孔221与物料腔230的排气口相连通，并形成排气回吸通道220。
70.垫片300与顶面部201贴合。开口210与第一突起部205靠近。
71.上模100具有与第一突起部205相对应的第二突起部。上模100和下模200的形状一致，上模100和下模200的横截面均呈梯形。
72.垫片300设置有开口310和凹槽320，凹槽320与开口310相连通。如图2所示，凹槽由大v形部和长方形部构成，大v形部和长方形部相连通。上模100、凹槽320和下模200之间形成狭缝通道。物料腔230与狭缝通道相连通，用于涂布料液流通。
73.第一突起部205、开口310和第二突起部之间形成狭缝通道出料口。
74.上模100、垫片300和下模200之间通过螺栓固定连接。垫片上设置有垫片螺孔40，下模设置有螺栓孔30，用于穿过螺栓而固定垫片300。垫片300上的垫片螺孔40未全部示出。上模100设置有用于调节狭缝通道出料口宽度的组件110。上模100和下模200还通过紧固面锁紧螺栓60紧固。
75.本实施例的出液回路单元2为出液连接垫块。出液连接垫块设置于下模200的定位紧固面部203上。
76.狭缝涂布系统还包括硅胶垫圈，硅胶垫圈设置于出液连接垫块与定位紧固面部203之间，用于保护定位紧固面部203。出液连接垫块具有第一通道和第二通道，第一通道的一端与第二出料管52相连，第一通道的另一端与进料孔211相连。第二通道的一端与第二回吸管54相连，第二通道的另一端与排气回吸孔221相连。
77.实施例2
78.除了以下结构之外，其余与实施例1相同：
79.狭缝涂布系统还包括卡扣和压条。卡扣设置于下模200和上模100的两个侧面部上。压条设置于卡扣与侧面部之间，用于密封狭缝通道出料口的两侧。
80.比较例1
81.除了以下结构之外，其余与实施例2相同：
82.不含有双路磁通阀单元，不含有料液回吸通道。
83.实验例
84.分别采用实施例2和比较例1的狭缝涂布系统进行涂布，得到薄膜。所用涂布料液为钙钛矿溶液。
85.采用比较例1的狭缝涂布系统涂布，狭缝涂布系统三天未使用时，就会出现管路堵塞现象。而采用实施例2的狭缝涂布系统，无堵塞现象出现。
86.并且，采用实施例2的狭缝涂布系统涂布相对于采用比较例1的狭缝涂布系统涂布，几乎能够节省百分之五十的涂布料液。
87.因此，本发明的含料液回吸通道的狭缝涂布系统可以避免由于钙钛矿溶液结晶而造成的管道堵塞，以及能够节省钙钛矿溶液(涂布料液)。
88.本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技
术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。