一种用于钙钛矿溶液的狭缝式涂布模头及其涂布机的制作方法

1.本发明涉及一种用于钙钛矿溶液的狭缝式涂布模头及其涂布机。


背景技术：

2.钙钛矿溶液精密化涂布是钙钛矿太阳能薄膜电池工业化生产的重要方向。而狭缝式涂布是这些精密化涂布设备中产能最高、涂布窗口调节最好、产品质量可以稳定可控的。狭缝式涂布具有广泛化的应用。
3.钙钛矿溶液具有低粘度、高密度、高固含特点。在模头竖直朝下安装的涂布模式中，模头型腔内的溶液容易受重力影响从模头狭缝口流出。钙钛矿溶液还具有结晶析出快特点，由于溶剂蒸发、杂质诱导等会加快钙钛矿溶液在模头内凹面和模唇部位的晶体析出。钙钛矿溶液还具有对环境的水氧敏感特点，钙钛矿溶液接触到大气环境的水氧，会导致钙钛矿溶液形成副产物加快溶液的有效物质的降解使溶液失效。在一般的狭缝式涂布过程中，常常因为钙钛矿溶液的性质导致涂布过程不稳定，严重影响产品的生产质量和工艺稳定性。因此，针对钙钛矿溶液的狭缝式涂布装置需要特别设计。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于，提供一种专门用于钙钛矿溶液的狭缝式涂布模头及其涂布机，来实现钙钛矿溶液涂布的稳定性和高效涂布，提高涂布质量。
5.本发明是这样实现的，提供一种用于钙钛矿溶液的狭缝式涂布模头，包括通过螺栓固定在一起的左模头和右模头，在左模头和右模头的底部设置突出的模唇部，在模唇部的中部设置溢出钙钛矿涂布液的出液口，在左模头内设置真空管道并在模唇部设置负压腔，还在负压腔内设置内封腔；在右模头内分别设置第一型腔和第二型腔，以及便于钙钛矿涂布液进出的进液通道和回液通道。
6.进一步地，在负压腔靠近出液口的位置设置负压腔抽风口，负压腔抽风口沿与出液口平行的方向设置，真空管道的下端口与负压腔相连通，内封腔的下端位于出液口与负压腔抽风口之间。
7.进一步地，进液通道和回液通道的下端口分别与第一型腔相连通，且进液通道下端口的高度低于回液通道下端口的高度，回液通道下端口位于第一型腔的最高处，在第一型腔与第二型腔之间以及第二型腔与出液口之间分别设置直流狭缝。
8.进一步地，所述负压腔的侧壁呈弧形。
9.进一步地，在所述内封腔的下端设置排气口，内封腔内充满惰性气体。
10.进一步地，在所述内封腔的下端设置排气口，在所述内封腔的侧部设置连通口，连通口将排气口与负压腔连通。
11.进一步地，在所述出液口的两端分别设置阻止钙钛矿涂布液向外侧溢流的限液槽，所述限液槽为阻断出液口的凹槽。
12.进一步地，在所述右模头内还设置第三型腔，第三型腔位于第一型腔与第二型腔
之间，在第一型腔与第三型腔之间以及第三型腔与第二型腔之间分别设置直流狭缝。
13.进一步地，在所述右模头内还设置第四型腔，第四型腔位于第二型腔与第三型腔之间，在第三型腔与第四型腔之间以及第四型腔与第二型腔之间分别设置直流狭缝。
14.本发明是这样实现的，提供一种涂布机，其使用了如前所述的用于钙钛矿溶液的狭缝式涂布模头。
15.与现有技术相比，本发明的用于钙钛矿溶液的狭缝式涂布模头及其涂布机具有以下特点：1、完全根据钙钛矿涂布溶液的特征，设计符合钙钛矿涂布溶液狭缝式涂布的模头，提高了涂布的稳定性和效率。
16.2、模头采用多型腔设计、垫片和模头一体化设计、左右模头多螺钉固定方式和精密的电磁控制供液系统等确保模头内除流体管道外区域完全密封。多型腔设计减少出液口的高流量溶液对模唇处溶液分配的冲击、确保溶液分配的稳定性，并有效缩短了模头内直流区长度，可以在确保模唇处溶液分配均匀地情况下减少该处溶液的液压，从而减少低粘度、高密度特征的钙钛矿涂布溶液在模唇处因重力和供液液压等原因造成的泄露流出。
17.3、将模头的嘴部（模头尖角）设计成尖长形（形状是狭小而尖窄），使得在涂布工作时模唇与涂布基底间的溶液分配体积量控制到很小。有效减少了溶液直接暴露在外界环境的体积量，降低环境对溶液的影响。
18.4、真空腔和内封腔的设计也有效减少模唇处溶液暴露在外界环境的体积量，对于尖长形的模头的溶液分配稳定性有很好的提升作用。
附图说明
19.图1为本发明用于钙钛矿溶液的狭缝式涂布模头的一较佳实施例的立体示意图；图2为图1另一角度的立体示意图；图3为图1中m-m的剖面示意图；图4为图1中右模头的立体示意图；图5为使用本发明的钙钛矿溶液的狭缝式涂布模头进行涂布后钙钛矿湿膜厚度分布示意图。
具体实施方式
20.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
21.请同时参照图1、图2以及图3所示，本发明用于钙钛矿溶液的狭缝式涂布模头的较佳实施例，包括通过螺栓固定在一起的左模头1和右模头2。在左模头1和右模头2的底部设置突出的模唇部3。在模唇部3的中部设置溢出钙钛矿涂布液的出液口4。出液口4的宽度为涂布模头的狭缝宽度，其长度为狭缝的涂布范围。
22.模唇部3的宽度为0.5mm~1.5mm。狭小的模唇部3有利于减少钙钛矿涂布溶液在模唇部的分布体积量，有利于模头高精密的溶液分配控制，和减少钙钛矿涂布溶液在大气环境的暴露体积量。
23.请同时参照图3以及图4所示，在右模头2内分别设置第一型腔5、第二型腔6和第三型腔7，以及便于钙钛矿涂布液进出的进液通道8和回液通道9。进液通道8和回液通道9的下端口分别与第一型腔5相连通，且进液通道8下端口的高度低于回液通道9下端口的高度，回液通道9下端口位于第一型腔5的最高处。这样的位置设计确保了钙钛矿涂布溶液在重力自然流动下能够完全填满右模头2的型腔内部。
24.第三型腔7位于第一型腔5与第二型腔6之间，在第一型腔5与第三型腔7之间、第三型腔7与第二型腔6之间以及第二型腔6与出液口4之间分别设置直流狭缝10。设置三个型腔的目的是减少模唇部溶液的液压并确保了钙钛矿涂布溶液在右模头2内溶液分配的均匀性和稳定性。
25.第一型腔5起到对进液通道8的高流速钙钛矿涂布溶液的缓冲和储存作用，第一型腔5的下侧部分设计成特殊的弯曲面结构，进一步释放流体流入产生的作用力，将钙钛矿涂布溶液均匀分散流出到位于其下部的第三型腔7和第二型腔6内。直流狭缝10用于右模头2型腔内钙钛矿涂布溶液的挤出。直流狭缝10溶液的分配状态包括压力和流速很大程度影响或决定了涂布模头的涂布质量。
26.本专利的多型腔设计和直流狭缝10的适当宽度设定确保了右模头2型腔内钙钛矿涂布溶液的均匀分配外，减少了模唇部钙钛矿涂布溶液的液压从而确保涂布模头内的钙钛矿涂布溶液不易应溶液的重力和溶液分配时液压的影响导致模唇部容易漏液。而漏液会导致外界空气通过模唇部进入到模腔内部，影响钙钛矿涂布溶液分配的稳定性和导致钙钛矿涂布溶液受大气的水氧干扰。
27.请再同时参照图1、图2以及图3所示，在所述左模头1内设置真空管道11。在模唇部3还设置负压腔12，在负压腔12靠近出液口4的位置设置负压腔抽风口13。负压腔抽风口13沿与出液口4平行的方向设置。真空管道11的下端口与负压腔12相连通。在负压腔12内设置内封腔14，内封腔14的下端位于出液口4与负压腔抽风口13之间。
28.设置负压腔12使靠近模唇部3一侧区域存在负压，在涂布模头快速涂布过程中，有利于减少气流的干扰，以增强钙钛矿涂布溶液分配的稳定性。
29.所述负压腔12的侧壁呈弧形。负压腔12的侧壁由两个弯月面组成，该曲面设计有利于减少紊流、增大负压腔12的内存体积。负压腔12的负压腔抽风口13的长度和模头的涂布宽度一致。负压腔抽风口13的宽度大小可通过负压腔12上的松紧螺丝调节，以改变负压腔12的抽气口面积，从而调节了负压腔12的处理区域大小和气压。负压腔抽风口13朝向出液口4。
30.在所述内封腔14的下端设置排气口16，内封腔14内充满惰性气体，例如氮气或氦气，可以确保模部3处钙钛矿涂布溶液与外界大气隔离，减少外界的水氧对钙钛矿涂布溶液的影响。
31.作为新实施例，在所述内封腔14的下端设置排气口16，在所述内封腔14的侧部设置连通口（图中未示出），连通口将排气口16与负压腔12连通。排气口16朝向出液口4。
32.在所述出液口4的两端分别设置阻止钙钛矿涂布液向外侧溢流的限液槽15。所述限液槽15为阻断出液口4的凹槽。限液槽15是用于阻止在涂布过程中模唇部的钙钛矿涂布溶液顺流到整个模唇部的两侧非涂布区域，从而导致钙钛矿涂布溶液在模唇部分配的不稳定而影响涂膜质量。
33.作为新实施例，在所述右模头2内还设置第四型腔，第四型腔位于第二型腔6与第三型腔7之间，在第三型腔7与第四型腔之间以及第四型腔与第二型腔6之间分别设置直流狭缝10。
34.为了保护模头不被钙钛矿涂布溶液侵蚀，和减缓钙钛矿涂布溶液的结晶析出。在模头管道、型腔表面和模唇部外表面电镀或气相沉积等方法制备一层高密度、高硬度惰性保护层，如氮化铬、碳化硅等。保护层不受钙钛矿涂布溶液内的卤素离子侵蚀和减少对阴离子或阳离子的吸附，从而降低杂质诱导导致钙钛矿在涂布模头的型腔内或模唇部的析出。
35.使用本实施例的钙钛矿溶液的狭缝式涂布模头进行涂布后钙钛矿湿膜厚度分布如图5所示。在模唇线性方向上，钙钛矿的湿膜厚度分布比较均匀一致，膜厚均匀性可以控制在1%以内，涂布稳定性好，提高了涂布质量。
36.本发明还公开一种涂布机，其使用了如前所述的用于钙钛矿溶液的狭缝式涂布模头。
37.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。