钙钛矿太阳能电池表面处理设备的制作方法

1.本实用新型涉及太阳能电池辅助设备领域，特别是涉及一种钙钛矿太阳能电池表面处理设备。


背景技术：

2.钙钛矿太阳电池起源于染料敏化太阳电池，在钙钛矿太阳电池的制备过程中，各个功能层常用旋涂法制备，在旋涂的过程中，要先把一定量的前驱液滴加在基底上，待前驱液在基底表面上铺开后再启动旋涂程序。以在fto(掺杂氟的二氧化锡导电玻璃)上旋涂为例，如果fto表面吸附有杂质或者清洗后残留有的有机溶剂，那么就会影响fto表面的浸润性，前驱液和表面的接触角会增大，也就是会出现前驱液铺不开的现象，后续沉积在fto基底上的钙钛矿薄膜的表面存在孔洞，这些孔洞的出现直接裸露出下层的fto电极，使得钙钛矿薄膜上层的空穴传输层或者电子传输层直接和钙钛矿薄膜下层的fto电极接触，造成器件短路，严重地损伤器件的开路电压和填充因子，造成电池性能降低。
3.通过紫外臭氧处理去除基底表面的有机污染物后基底的缺陷态密度小，粘结强度大，与上层的膜层接触地更加紧密。同时基地获得更好的浸润性，有利于前驱液完全、平整地覆盖在基底上，进而提高旋涂的成膜质量。得益于此，最后的整个电池器件展现出更大的内建电场，更大的复合电阻和更平滑的电荷输运过程，光生载流子的分离、传输和抽取的过程都得以更高效地进行，器件性能得到提升。因此，紫外臭氧处理是半导体器件制备过程中非常重要的步骤，具体为有机太阳电池、光电二极管和钙钛矿太阳电池等。
4.日本专利平4-12743提出了一个紫外光臭氧清洗装置，为了缩短该装置中的紫外光源的启动时间，设计了一种集热板，靠近低压汞灯的发光部位，使其吸收灯壁发出的热量，并把这热量传导给汞灯的灯口，从而在工作室内没有加热手段的条件下，使灯管口的温度迅速上升到最低启动温度。又如日本专利平9-120950和昭61-194830都在紫外光清洗装置配备了臭氧发生器，并把臭氧通过送风管送入工作室。目的是使臭氧在紫外光照射下直接分解产生原子氧，增加参与氧化作用的原子氧的数量，加强对有机物分解物的氧化作用。实际上，这样的措施很难保证达到良好的清洗效果。根据紫外光臭氧清洗的工作机理，紫外光担当着光敏和氧化的双重任务，因此，对于处在紫外光源和被清洗基片之间的臭氧量既不能过多，也不能过少。如果臭氧量不足，在紫外光作用下，臭氧分解产生的原子氧数量不足，被清洗基片表面的分解物不能及时地被氧化而生成可挥发性气体逸出表面。相反，臭氧量过多，大量的紫外光被臭氧吸收，产生大量的原子氧，最终照射到被清洗基片表面上的紫外光照度降低，使得表面上的有机化合物不能充分分解参与氧化，其结果同样也会影响到清洗速率。因此，可以得出这样的结论，在清洗过程中，臭氧的数量并非越多越好，而应该综合考虑光源的照度、光源与被清洗基片之间的距离等诸多因素，以获得最佳的清洗速率。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述提到的至少一个问题，提供一种钙钛矿太阳能电池表面
处理设备。
6.本实用新型申请提供的钙钛矿太阳能电池表面处理设备，包括箱体和设置在所述箱体内的灯管组件、样品载台和光触媒板；
7.所述灯管组件包括反射灯罩和若干根紫外灯管，所述反射灯罩的侧端面和所述反射灯罩附近的所述箱体侧端面上均设置有进气格栅；
8.所述样品载台设置在所述紫外灯管的光照范围内，所述样品载台可在所述箱体内升降以靠近或远离所述紫外灯管；
9.所述光触媒板设置在所述箱体的出气口处。
10.在其中一个实施例中，所述箱体外侧面设置有散热风扇，所述散热风扇的进风口与所述出气口联通。
11.在其中一个实施例中，所述紫外灯管为汞灯。
12.在其中一个实施例中，所述紫外灯管平行间隔设置在所述反射灯罩内，所述反射灯罩的内壁设置有反光涂层。
13.在其中一个实施例中，所述样品载台为螺杆升降台，所述螺杆延伸到所述箱体外侧，所述螺杆的顶端设置有旋钮。
14.在其中一个实施例中，还包括元器件舱，所述元器件舱设置在所述箱体的顶端面附近，所述紫外灯管的灯源设置在所述元器件舱内。
15.在其中一个实施例中，还包括温度传感器和温度显示器，所述温度传感器设置在所述样品载台和所述灯管组件之间；所述温度显示器设置在所述箱体的外表面，用于显示所述温度传感器的数据。
16.在其中一个实施例中，所述箱体的一对外侧面上设置有提手。
17.本实用新型的实施例中提供的技术方案带来如下有益技术效果：
18.本实用新型提供的钙钛矿太阳能电池表面处理设备通过设置在样品载台正对面的灯管组件，可对钙钛矿太阳能电池进行表面清洗作业，由于样品载台是能够在箱体内升降的，可根据钙钛矿太阳能电池样本的具体情况，调整样品与光源之间的距离，获得最佳的清洗速率，在出气口设置光触媒板，又能够将箱体内产生的废气进行无害处理，降低废气的危害度。
19.本技术附加的方面和优点将在后续部分中给出，并将从后续的描述中详细得到理解，或通过对本实用新型的具体实施了解到。
附图说明
20.图1为本实用新型一实施例中钙钛矿太阳能电池表面处理设备的立体结构示意图；
21.图2为本实用新型一实施例中钙钛矿太阳能电池表面处理设备的第一视角平面结构示意图；
22.图3为本实用新型一实施例中灯管组件的立体结构示意图；
23.图4为本实用新型一实施例中钙钛矿太阳能电池表面处理设备的第二视角平面结构示意图；
24.图5为本实用新型一实施例中钙钛矿太阳能电池表面处理设备的第三视角平面结
构示意图。
25.附图标记说明：
26.100-箱体，200-灯管组件，300-样品载台，400-光触媒板，500-温度传感器；
27.110-元器件舱，120-进气格栅，130-散热风扇，140-提手，150-光照舱；
28.210-反射灯罩，220-紫外灯管，310-旋钮。
具体实施方式
29.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的可能的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文已经通过附图描述的实施例。通过参考附图描述的实施例是示例性的，用于使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面，而不能解释为对本实用新型的限制。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本实用新型的特征是非必要技术的，则可能将这些技术细节予以省略。
30.相关领域的技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
31.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
32.下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案以及该技术方案如何解决上述的技术问题进行详细说明。
33.本实用新型申请提供的钙钛矿太阳能电池表面处理设备，如图1和图2所示，该处理设备包括箱体100和设置在箱体100内的灯管组件200、样品载台300和光触媒板400。当然还包括其他的辅助设备，比如电源线、插头、垫脚、箱盖、按钮和警示灯等待，这些零件对于本领域技术人员而言，是容易获知的。钙钛矿太阳能电池表面处理设备中，灯管组件200包括反射灯罩210和若干根紫外灯管220，如图1和图5所示，反射灯罩210的侧端面和反射灯罩210附近的箱体100侧端面上均设置有进气格栅120。样品载台300设置在紫外灯管220的光照范围内，样品载台300可在箱体100内升降以靠近或远离紫外灯管220。光触媒板400设置在箱体100的出气口处。
34.可选的，如图3所示，紫外灯管220采用汞灯，具体可采用市场上可以采买到的低压汞灯，可使用格栅状的低压汞灯，辐照区域的紫外光更加均匀，也可使用电磁感应或者微波感应式的汞灯，能够确保光源具有更长的使用寿命。此外，为使得光源的光线朝向样品集中，可在反射灯罩210内设置专门的反光涂层(图中未示出)，或者设置反光镜，而不仅仅将反射灯罩210的内表面处理为镜面，紫外灯管220平行间隔设置在反射灯罩210内，平行排列组成面光源，灯管安装采用可拆卸的方式。
35.箱体100上设置有放置元器件的区域，也有光源发光用作清洁作业的光照舱150，还有放入取出样品的区域。箱体100上设置有进气格栅120，空气可从进气格栅120进入到箱体100内，而箱体100内的反射灯罩210上，为了方便空气直接进入到反射灯罩210内，在反射灯罩210上也同样设置进气格栅120。通过紫外灯产生波长为185nm和254nm的紫外线，这两者分别负责产生臭氧分子和活性氧，能够和钙钛矿太阳能电池表面的有机物发生氧化还原反应，生成挥发性气体，如二氧化碳、co、水、no等，逸出基体表面，从而彻底清除粘附在钙钛矿太阳能电池表面上的有机污染物，同时活化的电池表面具有良好的粘合力和键合特性，这些羟基和涂料、粘合剂、电镀材料相结合，形成新的化学键，从而使材料表面的粘结强度大，或者使材料得到稳定的表面性能。
36.如图1和图2所示，在箱体100上的出气口处，还设置有光触媒板400，光触媒板400选用光触媒材料(zro2、zno、cds、wo3、fe2o3、pbs、sno2、zns、srtio3、sio2等)制成的铝板。光触媒吸收紫外光后激发出大量羟基氧化基和电子空穴对，氧化性更强，使得co，no充分氧化成无毒气体，并降解残余o3，从而实现无害尾气排放。为了增强箱体100内气体的流动性，并且避免箱体100内温度过高而降低元器件的使用寿命，在某些实现方式中，如图4所示，还在箱体100上设置有散热风扇130，具体可设置在箱体100的外侧面处，并且散热风扇130的进风口与出气口联通。箱体100具有一定的密封性，这样有利于臭氧气氛的存储，箱体100上左右侧板的进气格栅120可均匀进气，反射灯罩210前后也有进气格栅120，实现四方进气，有利于灯管的散热，以及向光照舱150内补充氧气。散热风扇130将箱体100内的气体通过出气口抽出到箱体100外，能使箱体100内产生一定程度的负压，更有利于空气从进气格栅120进入到箱体100内。在强紫外光的作用下，光触媒板400产生光催化作用，从而将舱内产生的废气降解排走。
37.承载样品的样品载台300可采用基座和可分离的载盘的方式，载盘是一种抽拉式的样品托盘，可在箱体100的侧端面上设置可开启的盖板，打开盖板，即可将样品放入或取出载盘中。基座可集成高度可调的升降平台，便于调节样品和光源之间的距离。样品载台300的高度可调，也就能够调整样品和光源之间的距离，从而调整样品上的辐照量和温度，从而调整清洁反应速率。
38.本实用新型提供的钙钛矿太阳能电池表面处理设备通过设置在样品载台300正对面的灯管组件200，可对钙钛矿太阳能电池进行表面清洗作业，由于样品载台300是能够在箱体100内升降的，可根据钙钛矿太阳能电池样本的具体情况，调整样品与光源之间的距离，获得最佳的清洗速率，在出气口设置光触媒板400，又能够将箱体100内产生的废气进行无害处理，降低废气的危害度。
39.可选的，在本技术的一个具体实施例中，样品载台300具体为螺杆升降台，螺杆延伸到箱体100外侧，螺杆的顶端设置有旋钮310。此外，也可以选择其他种类的升降台，比如剪式升降台，液压升降台等。通过旋钮310的旋转圈数，可判断样品载台300的高度，因此旋钮310或旋钮310附近可设置刻度。
40.可选的，在本技术的一个具体实施方式中，如图1和图2所示，钙钛矿太阳能电池表面处理设备还包括元器件舱110，元器件舱110设置在箱体100的顶端面附近，紫外灯管220的灯源设置在元器件舱110内。元器件舱110内设置各种本设备必须的电子元器件，比如镇流器、控制器、电线电缆等。元器件舱110的下方设置反射灯罩210，避免光线和热量向元器
件舱110传输。
41.可选的，在另一个实施例中，如图2所示，钙钛矿太阳能电池表面处理设备还包括温度传感器500和温度显示器(图中未示出)，温度传感器500设置在样品载台300和灯管组件200之间；温度显示器设置在箱体100的外表面，用于显示温度传感器500的数据。此外，还可以集成紫外光辐射强度测量传感器和臭氧浓度测量传感器，能有效监控样品表面紫外光辐射强度和臭氧浓度，便于进行后续的工艺调整。
42.可选的，在本技术的又一个实施例中，如图5所示，箱体100的一对外侧面上设置有提手140。通过设置提手140，方便钙钛矿太阳能电池表面处理设备的移动。
43.本技术领域技术人员可以理解，本技术中需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
44.在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
45.以上所述仅是本技术的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。