首页 / 专利库 / 油,脂肪和蜡 / 动物蜡 / 含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备及其方法

含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备及其方法

阅读:256发布:2020-05-13

专利汇可以提供含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备及其方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种含有 表面活性剂 的前驱体溶液的涂布设备,包括涂布平台以及传送装置,在涂布平台的上方依次设置前部和后部涂布装置、前部和后部后处理装置,前部和后部涂布装置分别包括前部和后部涂布模头、前部和后部模头升降台、前部和后部注射 泵 以及前部和后部原料瓶,在前部原料瓶中盛装有含有表面活性剂的二价前驱体混合溶液,在后部原料瓶中盛装有一价前驱体溶液;在传送装置的驱动下,放置在涂布平台上的待涂布的基底被前部涂布模头涂布后,被传送装置依次输送到前部后处理装置、后部涂布模头、后部后处理装置。本发明还公开该涂布设备的使用方法。本发明提高涂膜的 覆盖 率和涂膜表面的平整度,得到膜厚分布更加均匀的 钙 钛 矿 薄膜 。,下面是含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备及其方法专利的具体信息内容。

1.一种含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备,其特征在于,包括涂布平台、涂布装置、后处理装置以及传送装置,其中涂布装置包括前部涂布装置和后部涂布装置,后处理装置包括前部后处理装置和后部后处理装置,在所述涂布平台的上方分别前后依次设置前部涂布装置、前部后处理装置、后部涂布装置和后部后处理装置,所述前部涂布装置包括前部涂布模头、前部模头升降台、前部注射以及前部原料瓶,所述后部涂布装置包括后部涂布模头、后部模头升降台、后部注射泵以及后部原料瓶,所述前部涂布模头和后部涂布模头分别设置在其对应的前部模头升降台和后部模头升降台上且均位于涂布平台的上方,所述前部涂布模头通过前部导管与前部注射泵接通,所述前部注射泵通过前部管路与前部原料瓶接通,所述后部涂布模头通过后部导管与后部注射泵接通,所述后部注射泵通过后部管路与后部原料瓶接通,在所述前部原料瓶中盛装有含有表面活性剂的矿的二价前驱体混合溶液,在所述后部原料瓶中盛装有钙钛矿的一价前驱体溶液;在所述传送装置的驱动下,所述前部模头升降台和后部模头升降台与涂布平台之间产生相对移动,放置在涂布平台上的待涂布的基底被前部涂布模头涂布后,被传送装置输送到前部后处理装置处进行后处理,然后被输送到后部涂布模头涂布后,再被输送到后部后处理装置处进行后处理。
2.如权利要求1所述的含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备,其特征在于,所述传送装置带动涂布平台移动,所述前部模头升降台和后部模头升降台分别保持静止,所述前部模头升降台和后部模头升降台与涂布平台之间均产生相对移动。
3.如权利要求1所述的含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备,其特征在于,所述传送装置带动前部模头升降台和后部模头升降台同时移动,所述涂布平台保持静止,所述前部模头升降台和后部模头升降台与涂布平台之间均产生相对移动。
4.如权利要求1所述的含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备,其特征在于,在所述前部模头升降台和后部模头升降台上分别还设置有在其对应的前部涂布模头和后部涂布模头涂布结束后的0-60s时间内对基底表面刚被涂覆的湿膜进行成膜处理的成膜装置,所述成膜装置包括加热器以及吹机或抽风机,或者加热器以及真空泵。
5.如权利要求1所述的含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备,其特征在于,所述前部后处理装置和后部后处理装置分别包括加热器、真空泵以及便于开启和闭合的密闭腔。
6. 如权利要求1所述的含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备,其特征在于,所述含有表面活性剂的钙钛矿的二价前驱体混合溶液是将二价前驱体溶液与质量比为0.05-5%的表面活性剂混合并在10-100℃的温度下搅拌得到的混合溶液,所述二价前驱体溶液包括二价金属卤化物BX2和二价前驱体溶剂,所述钙钛矿的一价前驱体溶液是将一价阳离子卤化物AX和一价前驱体溶剂混合并在10-100℃的温度下搅拌得到的溶液,其中,A为MA+、FA+、Cs+中的至少一种,B为Pb2+、Sn2+、Ze2+中的至少一种,X为Cl-、Br-、I-中的至少一种;二价前驱体溶液的浓度为0.5-1.5mol/L,一价前驱体溶液的浓度为30-100mg/ml;所述二价前驱体溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷和γ-丁内酯中的至少一种,所述一价前驱体溶剂为异丙醇、乙醇、γ-丁内酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的至少一种,所述表面活性剂为聚乙二醇单油酸酯、二椰子二甲基氯化铵、二甲基二氢化脂基氯化铵、二甲基二氢化牛脂基甲硫酸铵、双牛脂季铵盐、聚乙烯失山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯、十六烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基溴化吡啶、十六烷基氯化吡啶、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、聚甘油脂肪酸酯、聚甘油多聚蓖麻醇酸酯、三甲基大豆油基氯化铵、二烷基二甲基氯化铵、二甲基二氢化牛脂基氯化铵、二甲基二椰子基氯化铵、三甲基牛脂基氯化铵、N-牛脂基五甲基丙烷二氯化二铵、L-α-磷脂酰胆、十二烷基硫酸钠、双十二烷基二甲基溴化铵、烷基聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、直链醇聚氧乙烯醚、磺基琥珀酸二辛酯钠盐、N-十八烷基磺化琥珀酰胺二钠盐、椰子酰胺丙基甜菜碱、乙氧基化磺基琥珀酸酯二钠盐、烷基乙醇酰胺磺基琥珀酸酯二钠盐、烷基磺化琥珀酸酯二钠盐、脂肪醇 硫酸酯铵盐、烷基酚聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐和铵盐、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯醚磷酸酯、异辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脂肪酰胺、脂肪醇磷酸酯、失水山梨醇单硬脂酸酯、失水山梨醇单油酸酯、十四烷基二甲基氧化铵、十六烷基二甲基氧化铵、十八烷基二甲基氧化铵、C8~18烷基二甲基氧化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、二椰子基二甲基氯化铵、聚乙二醇山梨醇月桂酸酯、聚氧乙烯山梨醇油酸酯、聚氧乙烯山梨醇妥儿油四酯、聚氧乙烯蓖麻油、聚氧乙烯丙二醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨醇酯、聚氧乙烯山梨醇四油酸酯、聚氧乙烯山梨醇六油酸酯、硬脂酸聚氧乙烯酯、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脂肪胺、椰子油脂环氧乙烷加成物、聚氧乙烯蓖麻油、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、烷芳基聚氧乙烯醚、烷基聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、硬脂醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯脂肪胺、聚氧乙烯脂肪胺、2-溴-2-硝基丙烷-1,3-二醇、烷基二甲基乙苄基氯化铵、N-烷基二甲基苄基氯化铵、N-十四烷基二甲基苄基氯化铵、N-烷基二甲基-1-甲基氯化铵、椰子脂肪酸二乙醇酰胺、烷芳基磺酸钠、直链烷基苯磺酸钠、丙二醇单脂肪酸酯、羧基聚甲烯化合物、直链醇聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸酯铵盐、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷醇聚氧乙烯醚、N,N-二甲基羟乙基十八酰硝酸季铵盐、N,N-二甲基羟乙基十八酰氨基磷酸季铵盐、聚醚、葡萄糖基氨基丙基二甲基-2-羟乙基氯化铵、2-羟乙基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基二甲基苄基氯化铵、烷基三甲基溴化铵、脂肪醇聚氧乙烯醚、丙二醇与合脂酸、聚乙二醇硬脂酸酯、聚氧乙烯蓖麻油、壬基酚聚氧乙烯醚、硬脂酸聚氧乙烯酯、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基萘磺酸钠、烷基萘磺酸、烷芳基磺酸单钙盐、十三甲基氧基硅酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚、C10~13脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯烷基胺、椰子脂肪酸聚氧乙烯酯、丙二醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚、烷基酚树脂聚醚、蔗糖脂肪酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基二苯醚二磺酸钠、正癸基二苯醚二磺酸钠、4-十二烷基-2,3-氧代-双苯磺酸二钠、环氧丙烷环氧乙烷嵌段共聚物、烷基苯磺酸钠、椰子基-1,3-丙二胺二乙酸盐、N-牛脂基-1,3-丙二胺二乙酸盐、N-椰子基-1,3-丙二胺、N-牛脂基-1,3-丙二胺、月桂基硫酸二乙醇胺、烷基聚乙二醇醚、脂肪酸烷基酰胺磺基琥珀酸单酯钠、脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯钠、聚氧乙烯脂肪酸烷醇酰胺磺基琥珀酸单酯钠、脂肪醇磷酸酯、烷基聚氧乙烯醚磷酸酯钠盐、烷芳基聚氧乙烯醚、烷基磷酸酯钠盐、磺基琥珀酸二钠盐、磺基琥珀酸二烷基醇酰胺、烷芳基磺酸盐、烷基二甲基甜菜碱、烷基氧化叔胺、油酸聚氧乙烯酯、脂肪酸聚乙二醇酯、烷基聚乙二醇醚、聚氧乙烯脂肪胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、十三烷氧基聚氧乙烯乙醇、、脂肪醇聚氧乙烯醚、油酸聚氧乙烯酯、、脂肪醇聚氧乙烯醚、硬脂酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯蓖麻油、α-烯基磺酸盐、聚氧乙烯椰子油酰胺、聚氧乙烯油酰胺、壬基酚聚氧乙烯醚、丙二醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脂肪胺、改性的烷基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚乙二醚醚、脂肪醇聚乙二醇醚、十八烷基氯化吡啶、十六烷基溴化吡啶、十四烷基溴化吡啶、鲸蜡基三甲基溴化铵、丙二醇单蓖麻醇酸酯、甘油单蓖麻醇酸酯、乙二醇单蓖麻醇酸酯、全氟烷基磺酸铵、全氟烷基磺酸钾、氟代烷基羧酸钾、氟代烷基季铵磺人物、全氟烷基羧酸铵、氟代烷基聚氧乙烯醚、氟代烷基烷氧基化物、全氟烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚、聚氧乙烯山梨醇六油酸酯、聚氧乙烯甘油脂肪酸酯、聚氧乙烯聚氧丙烯单硬脂酸酯、聚氧乙烯椰子脂肪胺、烷基二甲基氯化铵、烷基聚乙二醇醚硫酸酯钠盐、丙二醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、咪唑烷基脲、聚氧乙烯甲基葡萄糖甙倍半硬脂酸酯、脂肪醇磷酸酯、混合有机磷酸酯、α-烯磺酸钠,仲链烷磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯二异丁基苯氧基乙基二甲基苄基氯化铵、直链脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、二壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基酚聚氧乙烯醚、油酰氧乙磺酸钠、N-棕榈酰基-N-环己基牛磺酸钠、N-甲基-N-油酰基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、3-三氟甲基-4,4'-二氯-N,N-二苯脲、聚丙二醇,聚乙二醇、N-烷基三甲基氯化铵、聚乙二醇脂肪酸酯、有机硅酮、聚氧乙烯脂肪胺、脂肪酸聚乙二醇酯、烷基酚聚乙二醇醚、椰酰基烷基甜菜碱、椰子酰基水解动物蛋白质钾盐、丙二醇脂肪酸酯及其钾盐、聚氧乙烯蓖麻油、壬基酚聚氧乙烯醚、油醇聚氧乙烯醚、硬脂酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯妥尔油、油酰氨基苯磺酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、皂甙、烷基苯磺酸烷醇胺盐、烷烷基酚聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐、阳离子型改性聚氧乙烯脂肪酸酯、羧甲基纤维素、聚乙二醇硬脂酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚、烷基醇聚氧乙烯醚、聚季碱化乙烯醇、单羧化的椰子基咪唑啉衍生物、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸钠和脂肪酸聚乙二醇酯的混合物、烷基酚醛树脂聚醚、烷基酚醛树脂聚醚、烷基萘磺酸钠、烷基萘磺酸钠、仲醇聚氧乙烯醚、C13~15仲醇聚氧乙烯醚、仲醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐、失水山梨醇硬脂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇硬脂酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚、十六烷醇聚氧乙烯醚、C8脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐、环氧丙烷环氧乙烷嵌段共聚物、环氧丙烷环氧乙烷嵌段共聚物、鲸蜡醇聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚、油醇聚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚二磷酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、蔗糖单月桂酸酯、蔗糖单油酸酯、蔗糖单棕榈酸酯、蔗糖二硬脂酸酯、蔗糖单、二硬脂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、油醇/鲸蜡醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、油醇聚氧乙烯醚、油酸聚氧乙烯酯、油醇聚氧乙烯醚、二十烷酸聚氧乙烯酯、4-叔丁基-4'-甲氧基二苯甲酰甲烷、2-乙基己基对甲氧基月桂酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基甲基聚氧乙烯醚季铵盐、二甲基聚硅氧烷聚醚、尼泊金甲酯、尼泊金丙酯和乙醇单苯醚烷基磷酸酯钾、烷基磷酸酯钾、丙二醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、丙二醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚、丙二醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚、乙二胺聚氧丙烯聚氧氧乙烯醚、硬脂醇聚氧乙烯醚与硬脂醇的复配物、甘油聚氧丙烯氧乙烯醚、乙氧基化纤维素的季氨基醚、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、C16~20脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、乙二胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚、石油磺酸盐、季铵化的汕咪唑啉、硬脂酰乳酸钠、壬基酚聚乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐、羊毛脂类甾醇的衍生物、十二烷基苯磺酸钠、二聚酸二异丙酯、烷基氧化胺、烷基二乙醇酰胺、聚氧乙烯型非离子表面活性剂、丙二醇环氧丙烷环氧乙烷嵌段共聚物、烷基酚醛树脂聚醚、二甲基硅氧烷、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、鲸蜡醇聚氧乙烯醚、月桂醇硬酸三乙醇胺、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐、聚氧乙烯合成脂肪酸单乙醇酰胺、伯醇聚氧乙烯醚、烷基聚氧乙烯醚、脂肪醇聚乙烯醚混合物、季铵盐、二甲基二硬脂酰氯化胺、聚氧乙烯脂肪酰胺、硬脂酸聚氧乙烯酯、中性卵磷脂、失水山梨醇单月桂酸酯、失水山梨醇单棕酸酯、失水山梨醇单硬脂酸酯、失水山梨醇三硬脂酸酯、失水山梨醇单油酯、失水山梨醇三油酸酯、椰子酸二乙醇酰胺、月桂酸二乙醇酰胺、咪唑淋衍生物、脂肪酸聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、烷基苯磺酸盐、仲烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、乙二胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚、十三烷醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐、月桂醇二乙醇酰胺、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚琥珀酸酯中至少一种。
7.一种如权利要求1至6中任意一项所述的含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备的使用方法,其特征在于,包括如下步骤:
第一步,将配制好的二价前驱体混合溶液和一价前驱体溶液分别注入前部原料瓶和后部原料瓶中;
第二步,将待涂布的基底放置在涂布平台上,开启前部涂布装置的前部注射泵,开启传送装置,二价前驱体混合溶液通过前部导管被输送至前部涂布模头处,在所述传送装置的驱动下,所述前部模头升降台与涂布平台之间产生相对移动,前部涂布模头对基底表面进行第一次涂布;
第三步,开启前部后处理装置,涂覆有二价前驱体混合溶液湿膜的基底被传送装置输送到前部后处理装置处进行后处理,从而在基底表面制备含有二价前驱体混合溶液的半干膜;
第四步,接着开启后部涂布装置的后部注射泵,一价前驱体溶液通过后部导管被输送至后部涂布模头处,开启传送装置将已涂覆有二价前驱体混合溶液的基底输送到后部涂布模头处,同时,在所述传送装置的驱动下,所述后部模头升降台与涂布平台之间产生相对移动,后部涂布模头对基底表面进行第二次涂布;
第五步,开启后部后处理装置,涂覆有一价前驱体溶液湿膜的基底被传送装置输送到后部后处理装置处进行后处理,从而在基底表面制备出钙钛矿薄膜层。
8.如权利要求7所述的含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备的使用方法,其特征在于,在第一步中,所述含有表面活性剂的钙钛矿的二价前驱体混合溶液是将二价前驱体溶液与质量比为0.05-5%的表面活性剂混合并在10-100℃的温度下搅拌得到的混合溶液,所述二价前驱体溶液包括二价金属卤化物BX2和二价前驱体溶剂,所述钙钛矿的一价前驱体溶液是将一价阳离子卤化物AX和一价前驱体溶剂混合并在10-100℃的温度下搅拌得到的溶液,其中,A为MA+、FA+、Cs+中的至少一种,B为Pb2+、Sn2+、Ze2+中的至少一种,X为Cl-、Br-、I-中的至少一种;二价前驱体溶液的浓度为0.5-1.5mol/L,一价前驱体溶液的浓度为30-
100mg/ml;所述二价前驱体溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮和γ-丁内酯中的至少一种,所述一价前驱体溶剂为异丙醇、乙醇、γ-丁内酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的至少一种,所述表面活性剂为非离子型、阳离子型、阴离子型、双性表面活性剂。
9.如权利要求7所述的含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备的使用方法,其特征在于,在第二步和第四步中,所述前部涂布模头和后部涂布模头的工作设定参数条件分别是:狭缝宽度为20-300um、涂布液量为0.2-2ul/cm2,涂布速度为0.5-50cm/s,前部涂布模头的出液温度为15-150℃、后部涂布模头的出液温度为60-180℃、前部涂布装置的涂布温度为10-150℃,后部涂布装置的涂布温度为60-180℃;所述前部涂布模头和后部涂布模头涂布时还分别满足以下环境条件:环境温度15-30℃,环境湿度0-50%RH,处于一般大气环境或惰性保护气氛的环境中。
10.如权利要求7所述的含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备的使用方法,其特征在于,在所述前部模头升降台和后部模头升降台上分别还设置有在其对应的前部涂布模头和后部涂布模头涂布结束后的0-60s时间内对基底表面刚被涂覆的湿膜进行成膜处理的成膜装置,所述成膜装置包括加热器以及吹风机或抽风机,或者加热器以及真空泵。
11.如权利要求10所述的含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备的使用方法,其特征在于,所述成膜处理包括热处理或干燥处理,所述热处理是指将每次涂覆结束后的基底放置在低真空压强10-5-105Pa、空气温度25-150℃下,放置10-600s时间进行退火处理;所述干燥处理是指通过采用吹风或抽风方式造成的空气对流给每次涂覆结束后的基底表面的湿膜进行快速干燥,所述吹风或抽风造成空气流动的风速为0.5-10m/s,流动空气的温度为
25-150℃。
12.如权利要求7所述的含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备的使用方法,其特征在于,在第三步和第五步中,所述前部后处理装置和后部后处理装置所进行的后处理过程包括:将涂覆结束后的基底放置于真空、干燥空气、氮气、水、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯、N-甲基吡咯烷酮中中至少一种气体作用的环境下,环境压强10-5-106Pa,环境温度为100-150℃,静置时间为5-120min,使湿膜干燥。
13.一种钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于,在制备该钙钛矿太阳能电池的过程中使用如权利要求1至6中任意一项所述的含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备,包括如下步骤:
S1、将配制好的二价前驱体混合溶液和一价前驱体溶液分别注入前部原料瓶和后部原料瓶中;
S2、将在表面已经制备了导电层和电子/空穴传输层的基底放置在涂布平台上,开启前部涂布装置的前部注射泵,开启传送装置,二价前驱体混合溶液通过前部导管被输送至前部涂布模头处,在所述传送装置的驱动下,所述前部模头升降台与涂布平台之间产生相对移动,前部涂布模头对基底表面进行第一次涂布;
S3、开启前部后处理装置,涂覆有二价前驱体混合溶液湿膜的基底被传送装置输送到前部后处理装置处进行后处理,从而在基底表面制备含有二价前驱体混合溶液的半干膜;
S4、接着开启后部涂布装置的后部注射泵,一价前驱体溶液通过后部导管被输送至后部涂布模头处,开启传送装置将已涂覆有二价前驱体混合溶液的基底输送到后部涂布模头处,同时,在所述传送装置的驱动下,所述后部模头升降台与涂布平台之间产生相对移动,后部涂布模头对基底表面进行第二次涂布;
S5、开启后处理装置,涂覆有一价前驱体溶液湿膜的基底被传送装置输送到后部后处理装置处进行后处理,从而在基底的电子/空穴传输层表面再制备出一层钙钛矿薄膜层;
S6、在基底的钙钛矿薄膜层表面继续制备空穴/电子传输层和背电极层,直至完成钙钛矿太阳能电池的制备。
14.如权利要求13所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于,在S1中,所述含有表面活性剂的钙钛矿的二价前驱体混合溶液是将二价前驱体溶液与质量比为0.05-5%的表面活性剂混合并在10-100℃的温度下搅拌得到的混合溶液,所述二价前驱体溶液包括二价金属卤化物BX2和二价前驱体溶剂,所述钙钛矿的一价前驱体溶液是将一价阳离子卤化物AX和一价前驱体溶剂混合并在10-100℃的温度下搅拌得到的溶液,其中,A为MA+、FA+、Cs+中的至少一种,B为Pb2+、Sn2+、Ze2+中的至少一种,X为Cl-、Br-、I-中的至少一种;二价前驱体溶液的浓度为0.5-1.5mol/L,一价前驱体溶液的浓度为30-100mg/ml;所述二价前驱体溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮和γ-丁内酯中的至少一种,所述一价前驱体溶剂为异丙醇、乙醇、γ-丁内酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的至少一种,所述表面活性剂为非离子型、阳离子型、阴离子型、双性表面活性剂。
15.如权利要求13所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于,在S2和S4中,所述前部涂布模头和后部涂布模头的工作设定参数条件分别是:狭缝宽度为20-300um、涂布液量为0.2-2ul/cm2,涂布速度为0.5-50cm/s,前部涂布模头的出液温度为15-150℃、后部涂布模头的出液温度为60-180℃、前部涂布装置的涂布温度为10-150℃,后部涂布装置的涂布温度为60-180℃;所述前部涂布模头和后部涂布模头涂布时还分别满足以下环境条件:环境温度15-30℃,环境湿度0-50%RH,处于一般大气环境或惰性保护气氛的环境中。
16.如权利要求13所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于,在所述前部模头升降台和后部模头升降台上分别还设置有在其对应的前部涂布模头和后部涂布模头涂布结束后的0-60s时间内对基底表面刚被涂覆的湿膜进行成膜处理的成膜装置,所述成膜装置包括加热器以及吹风机或抽风机,或者加热器以及真空泵。
17.如权利要求16所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述成膜处理包括热处理或干燥处理,所述热处理是指将每次涂覆结束后的基底放置在低真空压强10-5-
105Pa、空气温度25-150℃下,放置10-600s时间进行退火处理;所述干燥处理是指通过采用吹风或抽风方式造成的空气对流给每次涂覆结束后的基底表面的湿膜进行快速干燥,所述吹风或抽风造成空气流动的风速为0.5-10m/s,流动空气的温度为25-150℃。
18.如权利要求13所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于,在S3和S5中,所述前部后处理装置和后部后处理装置所进行的后处理过程包括:将涂覆结束后的基底放置于真空、干燥空气、氮气、水、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯、N-甲基吡咯烷酮中至少一种气体作用的环境下,环境压强10-5-106Pa,环境温度为100-150℃,静置时间为5-
120min,使湿膜干燥。
19.一种钙钛矿太阳能电池,包括钙钛矿薄膜层,其特征在于,所述钙钛矿薄膜层采用如权利要求1至6中任意一项所述的含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备来制备的,或者采用如权利要求7至12中任意一项所述的含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备的使用方法来制备的,或者采用如权利要求13至18中任意一项所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法来制备的。

说明书全文

含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备及其方法

[0001]

技术领域

[0002] 本发明属于太阳能电池制备技术领域,特别涉及一种含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备及其方法。
[0003]

背景技术

[0004] 目前大面积制备钙钛矿太阳能电池的主要有喷涂法、刮涂法、狭缝式涂布、油墨印刷法和喷墨打印法等等。狭缝式涂布(Slot Die Coating)是工业化大面积制备钙钛矿太阳能电池的最为简便的方法之一,具有制备工艺周期短、原料节省、工艺操作简单等优点。但传统的狭缝式涂布制备钙钛矿太阳能电池具有存在较多的孔洞和薄膜膜厚严重不均等缺陷,严重制约着狭缝式涂布用于钙钛矿电池的大面积制备和商业化应用。
[0005] 通常钙钛矿太阳能电池的制备工艺包括一步法和两步法。其中,在一步法的钙钛矿溶液成膜过程中,钙钛矿的结晶速度很快以及钙钛矿薄膜的形貌难以调控。而两步法制备钙钛矿薄膜相比一步法的工艺方法和调节手段更多。两步法就是在基底上先利用钙钛矿的二价前驱体(亦称二价金属卤化物)溶液制备二价前驱体薄膜层,并在此基础上再利用一价前驱体(亦称一价阳离子卤化物)溶液制备一价前驱体薄膜层。在两步法中,通过调控二价金属卤化物的成膜过程以及一价阳离子卤化物在二价金属卤化物薄膜上的沉积过程可以有效调控钙钛矿薄膜的反应程度和钙钛矿薄膜性能。
[0006] 在公开号为CN106328813A、名称为一种高稳定性掺铯钙钛矿型太阳能电池及其制备方法的中国专利中,公开了采用两步法制备钙钛矿层的方法。该专利采用旋涂法涂布方式掺铯到钙钛矿吸光层,通过先沉积得到干燥的PbI2薄膜后,涂布醋酸铯和MAI的异丙醇溶液,加热条件下与PbI2进行反应,避免了发生DMF分解产生副产物而影响钙钛矿的结晶和成膜问题。然而,旋涂法无法用于大面积涂布钙钛矿太阳能电池,而且缺乏有效的二价金属卤化物前驱体的溶剂含量调节,也不利于与一价阳离子卤化物反应得到性能优异的钙钛矿太阳能薄膜电池。
[0007] 如图1所示,是现有的钙钛矿溶液涂布后的电池各层截面的示意图,其中,11是基底,在导电层11上制备了亲油性的电子/空穴传输层12-2,亲油性的电子/空穴传输层12-2采用如聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA)、聚(3-己基噻吩-2,5-二基) (P3HT)中任意一项原料制成。16是钙钛矿溶液的涂布层。正常涂布情况下,钙钛矿溶液是亲性,对亲油性的电子/空穴传输层难以浸润,无法铺平电子/空穴传输层表面,钙钛矿溶液涂布后容易产生很多缩口。若在较高的制备温度下,例如:100-180℃,就很容易产生很多的针孔,不仅严重影响钙钛矿电池的质量,而且也降低钙钛矿电池的转换效率。
[0008]

发明内容

[0009] 本发明所要解决的技术问题在于,提供一种含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备及其方法,提高涂膜的覆盖率和涂膜表面的平整度,得到膜厚分布更加均匀的钙钛矿薄膜。
[0010] 本发明是这样实现的,提供一种含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备,包括涂布平台、涂布装置、后处理装置以及传送装置,其中涂布装置包括前部涂布装置和后部涂布装置,后处理装置包括前部后处理装置和后部后处理装置,在所述涂布平台的上方分别前后依次设置前部涂布装置、前部后处理装置、后部涂布装置和后部后处理装置,所述前部涂布装置包括前部涂布模头、前部模头升降台、前部注射以及前部原料瓶,所述后部涂布装置包括后部涂布模头、后部模头升降台、后部注射泵以及后部原料瓶,所述前部涂布模头和后部涂布模头分别设置在其对应的前部模头升降台和后部模头升降台上且均位于涂布平台的上方,所述前部涂布模头通过前部导管与前部注射泵接通,所述前部注射泵通过前部管路与前部原料瓶接通,所述后部涂布模头通过后部导管与后部注射泵接通,所述后部注射泵通过后部管路与后部原料瓶接通,在所述前部原料瓶中盛装有含有表面活性剂的钙钛矿的二价前驱体混合溶液,在所述后部原料瓶中盛装有钙钛矿的一价前驱体溶液;在所述传送装置的驱动下,所述前部模头升降台和后部模头升降台与涂布平台之间产生相对移动,放置在涂布平台上的待涂布的基底被前部涂布模头涂布后,被传送装置输送到前部后处理装置处进行后处理,然后被输送到后部涂布模头涂布后,再被输送到后部后处理装置处进行后处理。
[0011] 本发明是这样实现的,提供一种如前所述的含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备的使用方法,包括如下步骤:第一步,将配制好的二价前驱体混合溶液和一价前驱体溶液分别注入前部原料瓶和后部原料瓶中;
第二步,将待涂布的基底放置在涂布平台上,开启前部涂布装置的前部注射泵,开启传送装置,二价前驱体混合溶液通过前部导管被输送至前部涂布模头处,在所述传送装置的驱动下,所述前部模头升降台与涂布平台之间产生相对移动,前部涂布模头对基底表面进行第一次涂布;
第三步,开启前部后处理装置,涂覆有二价前驱体混合溶液湿膜的基底被传送装置输送到前部后处理装置处进行后处理,从而在基底表面制备含有二价前驱体混合溶液的半干膜;
第四步,接着开启后部涂布装置的后部注射泵,一价前驱体溶液通过后部导管被输送至后部涂布模头处,开启传送装置将已涂覆有二价前驱体混合溶液的基底输送到后部涂布模头处,同时,在所述传送装置的驱动下,所述后部模头升降台与涂布平台之间产生相对移动,后部涂布模头对基底表面进行第二次涂布;
第五步,开启后部后处理装置,涂覆有一价前驱体溶液湿膜的基底被传送装置输送到后部后处理装置处进行后处理,从而在基底表面制备出钙钛矿薄膜层。
[0012] 本发明是这样实现的,提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于,在制备该钙钛矿太阳能电池的过程中使用如前所述的含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备,包括如下步骤:S1、将配制好的二价前驱体混合溶液和一价前驱体溶液分别注入前部原料瓶和后部原料瓶中;
S2、将在表面已经制备了导电层和电子/空穴传输层的基底放置在涂布平台上,开启前部涂布装置的前部注射泵,开启传送装置,二价前驱体混合溶液通过前部导管被输送至前部涂布模头处,在所述传送装置的驱动下,所述前部模头升降台与涂布平台之间产生相对移动,前部涂布模头对基底表面进行第一次涂布;
S3、开启前部后处理装置,涂覆有二价前驱体混合溶液湿膜的基底被传送装置输送到前部后处理装置处进行后处理,从而在基底表面制备含有二价前驱体混合溶液的半干膜;
S4、接着开启后部涂布装置的后部注射泵,一价前驱体溶液通过后部导管被输送至后部涂布模头处,开启传送装置将已涂覆有二价前驱体混合溶液的基底输送到后部涂布模头处,同时,在所述传送装置的驱动下,所述后部模头升降台与涂布平台之间产生相对移动,后部涂布模头对基底表面进行第二次涂布;
S5、开启后处理装置,涂覆有一价前驱体溶液湿膜的基底被传送装置输送到后部后处理装置处进行后处理,从而在基底的电子/空穴传输层表面再制备出一层钙钛矿薄膜层;
S6、在基底的钙钛矿薄膜层表面继续制备空穴/电子传输层和背电极层,直至完成钙钛矿太阳能电池的制备。
[0013] 本发明是这样实现的,提供一种钙钛矿太阳能电池,包括钙钛矿薄膜层,其特征在于,所述钙钛矿薄膜层采用如前所述的含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备来制备的,或者采用如前所述的含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备的使用方法来制备的,或者采用如前所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法来制备的。
[0014] 与现有技术相比,本发明的含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备及其方法,在两步法的狭缝式涂布钙钛矿的二价前驱体溶液中添加表面活性剂,有利于减少钙钛矿的二价前驱体溶液与基底的传输层表面浸润不好造成的缩孔、溶液挥发过快造成的针孔、涂布溶液分布不均造成的薄膜厚度严重不均等缺陷,提高涂膜的覆盖率和涂膜表面的平整度,得到膜厚分布更加均匀的钙钛矿薄膜层,从而提高钙钛矿太阳能电池的效率。本发明的涂布设备及其方法不仅应用于钙钛矿太阳能电池技术领域,还广泛地应用于有机太阳能电池、染料敏化太阳能电池和量子点太阳能电池技术领域。
[0015]附图说明
[0016] 图1为现有技术的钙钛矿薄膜层涂布后的截面示意图;图2为常用的钙钛矿太阳能电池的截面结构示意图;
图3为本发明的含有表面活性剂的钙钛矿溶液的涂布设备的一较佳实施例的立体示意图;
图4为采用现有技术方法制备钙钛矿薄膜层的形貌示意图;
图5为在钙钛矿溶液中添加表面活性剂后制成的钙钛矿薄膜层的截面示意图;
图6为采用本发明的含有表面活性剂的钙钛矿溶液的涂布设备制备钙钛矿薄膜层的第一实施例的形貌示意图;
图7为采用本发明的含有表面活性剂的钙钛矿溶液的涂布设备制备钙钛矿薄膜层的第二实施例的形貌示意图;
图8为采用本发明的含有表面活性剂的钙钛矿溶液的涂布设备钙钛矿薄膜层的第三实施例的形貌示意图;
图9为将本发明的实施例一至实施例四制成钙钛矿太阳能电池后的效率对比示意图。
[0017]

具体实施方式

[0018] 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。
[0019] 请参照图2所示,是常用的钙钛矿太阳能电池的截面结构示意图。在基底上依次制备了导电层11、电子/空穴传输层12、钙钛矿薄膜层13、空穴/电子传输层14、背电极层15,其中最关键的是钙钛矿薄膜层13的制备。
[0020] 本发明首先公开一种制备钙钛矿薄膜层13的涂布设备,该涂布设备用于在电子/空穴传输层12上涂布含有表面活性剂的钙钛矿溶液以制成钙钛矿薄膜层13。
[0021] 请参照图3所示,本发明的含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备的较佳实施例,包括涂布平台106、涂布装置、后处理装置以及传送装置107,其中涂布装置包括前部涂布装置和后部涂布装置,后处理装置包括前部后处理装置105和后部后处理装置205。在所述涂布平台106的上方分别前后依次设置前部涂布装置、前部后处理装置105、后部涂布装置和后部后处理装置205。
[0022] 所述前部涂布装置包括前部涂布模头101、前部模头升降台102、前部注射泵104以及前部原料瓶109。所述后部涂布装置包括后部涂布模头201、后部模头升降台201、后部注射泵204以及后部原料瓶209。所述前部涂布模头101和后部涂布模头201分别设置在其对应的前部模头升降台102和后部模头升降台202上且均位于涂布平台106的上方。所述前部模头升降台102和后部模头升降台202分别设置在涂布平台106两侧。所述前部涂布模头101通过前部导管103与前部注射泵104接通,所述前部注射泵104通过前部管路110与前部原料瓶109接通。所述后部涂布模头201通过后部导管203与后部注射泵204接通,所述后部注射泵
204通过后部管路210与后部原料瓶209接通。
[0023] 在所述前部原料瓶109中盛装有含有表面活性剂的钙钛矿的二价前驱体混合溶液,在所述后部原料瓶209中盛装有钙钛矿的一价前驱体溶液。在所述传送装置107的驱动下,所述前部模头升降台102和后部模头升降台202与涂布平台106之间产生相对移动,放置在涂布平台106上的待涂布的基底108被前部涂布模头101涂布后,被传送装置107输送到前部后处理装置105处进行后处理,然后被输送到后部涂布模头201涂布后,再被输送到后部后处理装置205处进行后处理。所述前部模头升降台102和后部模头升降台202分别调节前部涂布模头101和后部涂布模头201与待涂布的基底208之间的高度。
[0024] 具体地,所述前部模头升降台102和后部前部模头升降台202、涂布平台106与传送装置107之间有两种装配联接关系。第一种装配联接关系是:所述传送装置107带动涂布平台106移动,所述前部模头升降台102和后部模头升降台202分别保持静止,所述前部模头升降台102和后部模头升降台202与涂布平台106之间均产生相对移动。第二种装配联接关系是:所述传送装置17带动前部模头升降台102和后部模头升降台202同时移动,所述涂布平台106保持静止,所述前部模头升降台102和后部模头升降台202与涂布平台106之间均产生相对移动。
[0025] 具体地,在所述前部模头升降台102和后部模头升降台202上分别还设置有在其对应的前部涂布模头101和后部涂布模头201涂布结束后的0-60s时间内对基底108表面刚被涂覆的湿膜进行成膜处理的成膜装置(图中未示出)。所述成膜装置包括加热器以及吹机或抽风机,或者加热器以及真空泵。
[0026] 具体地,所述前部后处理装置105和后部后处理装置205分别包括加热器、真空泵以及便于开启和闭合的密闭腔。
[0027] 具体地,所述含有表面活性剂的钙钛矿的二价前驱体混合溶液是将二价前驱体溶液与质量比为0.05-5%的表面活性剂混合并在10-100℃的温度下搅拌得到的混合溶液。所述二价前驱体溶液包括二价金属卤化物BX2和二价前驱体溶剂;所述钙钛矿的一价前驱体溶液是将一价阳离子卤化物AX和一价前驱体溶剂混合并在10-100℃的温度下搅拌得到的溶液,其中,A为MA+、FA+、Cs+中的至少一种,B为Pb2+、Sn2+、Ze2+中的至少一种,X为Cl-、Br-、I-中的至少一种。二价前驱体溶液的浓度为0.5-1.5mol/L,一价前驱体溶液的浓度为30-100mg/ml。
[0028] 具体地,所述二价前驱体溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、N-甲基吡咯烷(NMP)和γ-丁内酯(GBL)中的至少一种。所述一价前驱体溶剂为异丙醇(IPA)、乙醇(EtOH)、γ-丁内酯(γ-GBL)、丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)中的至少一种。
[0029] 具体地,所述表面活性剂为聚乙二醇单油酸酯、二椰子二甲基氯化铵、二甲基二氢化脂基氯化铵、二甲基二氢化牛脂基甲硫酸铵、双牛脂季铵盐、聚乙烯失水山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯、十六烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基溴化吡啶、十六烷基氯化吡啶、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、聚甘油脂肪酸酯、聚甘油多聚蓖麻醇酸酯、三甲基大豆油基氯化铵、二烷基二甲基氯化铵、二甲基二氢化牛脂基氯化铵、二甲基二椰子基氯化铵、三甲基牛脂基氯化铵、N-牛脂基五甲基丙烷二氯化二铵、L-α-磷脂酰胆、十二烷基硫酸钠、双十二烷基二甲基溴化铵、烷基聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、直链醇聚氧乙烯醚、磺基琥珀酸二辛酯钠盐、N-十八烷基磺化琥珀酰胺二钠盐、椰子酰胺丙基甜菜碱、乙氧基化磺基琥珀酸酯二钠盐、烷基乙醇酰胺磺基琥珀酸酯二钠盐、烷基磺化琥珀酸酯二钠盐、脂肪醇 硫酸酯铵盐、烷基酚聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐和铵盐、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯醚磷酸酯、异辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脂肪酰胺、脂肪醇磷酸酯、失水山梨醇单硬脂酸酯、失水山梨醇单油酸酯、十四烷基二甲基氧化铵、十六烷基二甲基氧化铵、十八烷基二甲基氧化铵、C8~18烷基二甲基氧化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、二椰子基二甲基氯化铵、聚乙二醇山梨醇月桂酸酯、聚氧乙烯山梨醇油酸酯、聚氧乙烯山梨醇妥儿油四酯、聚氧乙烯蓖麻油、聚氧乙烯丙二醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨醇酯、聚氧乙烯山梨醇四油酸酯、聚氧乙烯山梨醇六油酸酯、硬脂酸聚氧乙烯酯、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脂肪胺、椰子油脂环氧乙烷加成物、聚氧乙烯蓖麻油、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、烷芳基聚氧乙烯醚、烷基聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、硬脂醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯脂肪胺、聚氧乙烯脂肪胺、2-溴-2-硝基丙烷-1,3-二醇、烷基二甲基乙苄基氯化铵、N-烷基二甲基苄基氯化铵、N-十四烷基二甲基苄基氯化铵、N-烷基二甲基-1-甲基氯化铵、椰子脂肪酸二乙醇酰胺、烷芳基磺酸钠、直链烷基苯磺酸钠、丙二醇单脂肪酸酯、羧基聚甲烯化合物、直链醇聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸酯铵盐、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷醇聚氧乙烯醚、N,N-二甲基羟乙基十八酰硝酸季铵盐、N,N-二甲基羟乙基十八酰氨基磷酸季铵盐、聚醚、葡萄糖基氨基丙基二甲基-2-羟乙基氯化铵、2-羟乙基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基二甲基苄基氯化铵、烷基三甲基溴化铵、脂肪醇聚氧乙烯醚、丙二醇与合脂酸、聚乙二醇硬脂酸酯、聚氧乙烯蓖麻油、壬基酚聚氧乙烯醚、硬脂酸聚氧乙烯酯、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基萘磺酸钠、烷基萘磺酸、烷芳基磺酸单钙盐、十三甲基氧基硅酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚、C10~13脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯烷基胺、椰子脂肪酸聚氧乙烯酯、丙二醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚、烷基酚树脂聚醚、蔗糖脂肪酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基二苯醚二磺酸钠、正癸基二苯醚二磺酸钠、4-十二烷基-2,3-氧代-双苯磺酸二钠、环氧丙烷环氧乙烷嵌段共聚物、烷基苯磺酸钠、椰子基-1,3-丙二胺二乙酸盐、N-牛脂基-1,3-丙二胺二乙酸盐、N-椰子基-1,3-丙二胺、N-牛脂基-1,3-丙二胺、月桂基硫酸二乙醇胺、烷基聚乙二醇醚、脂肪酸烷基酰胺磺基琥珀酸单酯钠、脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯钠、聚氧乙烯脂肪酸烷醇酰胺磺基琥珀酸单酯钠、脂肪醇磷酸酯、烷基聚氧乙烯醚磷酸酯钠盐、烷芳基聚氧乙烯醚、烷基磷酸酯钠盐、磺基琥珀酸二钠盐、磺基琥珀酸二烷基醇酰胺、烷芳基磺酸盐、烷基二甲基甜菜碱、烷基氧化叔胺、油酸聚氧乙烯酯、脂肪酸聚乙二醇酯、烷基聚乙二醇醚、聚氧乙烯脂肪胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、十三烷氧基聚氧乙烯乙醇、、脂肪醇聚氧乙烯醚、油酸聚氧乙烯酯、、脂肪醇聚氧乙烯醚、硬脂酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯蓖麻油、α-烯基磺酸盐、聚氧乙烯椰子油酰胺、聚氧乙烯油酰胺、壬基酚聚氧乙烯醚、丙二醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脂肪胺、改性的烷基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚乙二醚醚、脂肪醇聚乙二醇醚、十八烷基氯化吡啶、十六烷基溴化吡啶、十四烷基溴化吡啶、鲸蜡基三甲基溴化铵、丙二醇单蓖麻醇酸酯、甘油单蓖麻醇酸酯、乙二醇单蓖麻醇酸酯、全氟烷基磺酸铵、全氟烷基磺酸钾、氟代烷基羧酸钾、氟代烷基季铵磺人物、全氟烷基羧酸铵、氟代烷基聚氧乙烯醚、氟代烷基烷氧基化物、全氟烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚、聚氧乙烯山梨醇六油酸酯、聚氧乙烯甘油脂肪酸酯、聚氧乙烯聚氧丙烯单硬脂酸酯、聚氧乙烯椰子脂肪胺、烷基二甲基氯化铵、烷基聚乙二醇醚硫酸酯钠盐、丙二醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、咪唑烷基脲、聚氧乙烯甲基葡萄糖甙倍半硬脂酸酯、脂肪醇磷酸酯、混合有机磷酸酯、α-烯磺酸钠,仲链烷磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯二异丁基苯氧基乙基二甲基苄基氯化铵、直链脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、二壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基酚聚氧乙烯醚、油酰氧乙磺酸钠、N-棕榈酰基-N-环己基牛磺酸钠、N-甲基-N-油酰基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、3-三氟甲基-4,4'-二氯-N,N-二苯脲、聚丙二醇,聚乙二醇、N-烷基三甲基氯化铵、聚乙二醇脂肪酸酯、有机硅酮、聚氧乙烯脂肪胺、脂肪酸聚乙二醇酯、烷基酚聚乙二醇醚、椰酰基烷基甜菜碱、椰子酰基水解动物蛋白质钾盐、丙二醇脂肪酸酯及其钾盐、聚氧乙烯蓖麻油、壬基酚聚氧乙烯醚、油醇聚氧乙烯醚、硬脂酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯妥尔油、油酰氨基苯磺酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、皂甙、烷基苯磺酸烷醇胺盐、烷烷基酚聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐、阳离子型改性聚氧乙烯脂肪酸酯、羧甲基纤维素、聚乙二醇硬脂酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚、烷基醇聚氧乙烯醚、聚季碱化乙烯醇、单羧化的椰子基咪唑啉衍生物、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸钠和脂肪酸聚乙二醇酯的混合物、烷基酚醛树脂聚醚、烷基酚醛树脂聚醚、烷基萘磺酸钠、烷基萘磺酸钠、仲醇聚氧乙烯醚、C13~15仲醇聚氧乙烯醚、仲醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐、失水山梨醇硬脂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇硬脂酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚、十六烷醇聚氧乙烯醚、C8脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐、环氧丙烷环氧乙烷嵌段共聚物、环氧丙烷环氧乙烷嵌段共聚物、鲸蜡醇聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚、油醇聚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚二磷酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、蔗糖单月桂酸酯、蔗糖单油酸酯、蔗糖单棕榈酸酯、蔗糖二硬脂酸酯、蔗糖单、二硬脂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、油醇/鲸蜡醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、油醇聚氧乙烯醚、油酸聚氧乙烯酯、油醇聚氧乙烯醚、二十烷酸聚氧乙烯酯、4-叔丁基-4'-甲氧基二苯甲酰甲烷、2-乙基己基对甲氧基月桂酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基甲基聚氧乙烯醚季铵盐、二甲基聚硅氧烷聚醚、尼泊金甲酯、尼泊金丙酯和乙醇单苯醚烷基磷酸酯钾、烷基磷酸酯钾、丙二醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、丙二醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚、丙二醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚、乙二胺聚氧丙烯聚氧氧乙烯醚、硬脂醇聚氧乙烯醚与硬脂醇的复配物、甘油聚氧丙烯氧乙烯醚、乙氧基化纤维素的季氨基醚、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、C16~20脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、乙二胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚、石油磺酸盐、季铵化的汕咪唑啉、硬脂酰乳酸钠、壬基酚聚乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐、羊毛脂类甾醇的衍生物、十二烷基苯磺酸钠、二聚酸二异丙酯、烷基氧化胺、烷基二乙醇酰胺、聚氧乙烯型非离子表面活性剂、丙二醇环氧丙烷环氧乙烷嵌段共聚物、烷基酚醛树脂聚醚、二甲基硅氧烷、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、鲸蜡醇聚氧乙烯醚、月桂醇硬酸三乙醇胺、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐、聚氧乙烯合成脂肪酸单乙醇酰胺、伯醇聚氧乙烯醚、烷基聚氧乙烯醚、脂肪醇聚乙烯醚混合物、季铵盐、二甲基二硬脂酰氯化胺、聚氧乙烯脂肪酰胺、硬脂酸聚氧乙烯酯、中性卵磷脂、失水山梨醇单月桂酸酯、失水山梨醇单棕酸酯、失水山梨醇单硬脂酸酯、失水山梨醇三硬脂酸酯、失水山梨醇单油酯、失水山梨醇三油酸酯、椰子酸二乙醇酰胺、月桂酸二乙醇酰胺、咪唑淋衍生物、脂肪酸聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、烷基苯磺酸盐、仲烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、乙二胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚、十三烷醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐、月桂醇二乙醇酰胺、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚琥珀酸酯中至少一种。
[0030] 本发明还公开一种如前所述的含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备的使用方法,包括如下步骤:第一步,将配制好的二价前驱体混合溶液和一价前驱体溶液分别注入前部原料瓶109和后部原料瓶209中。
[0031] 第二步,将待涂布的基底108放置在涂布平台106上。开启前部涂布装置的前部注射泵104,开启传送装置107,二价前驱体混合溶液通过前部导管103被输送至前部涂布模头101处。在所述传送装置107的驱动下,所述前部模头升降台102与涂布平台106之间产生相对移动,前部涂布模头101对基底108表面进行第一次涂布。
[0032] 第三步,开启前部后处理装置105,涂覆有二价前驱体混合溶液湿膜的基底108被传送装置107输送到前部后处理装置105处进行后处理,从而在基底108表面制备含有二价前驱体混合溶液的半干膜。
[0033] 第四步,接着开启后部涂布装置的后部注射泵202,一价前驱体溶液通过后部导管203被输送至后部涂布模头201处,开启传送装置107将已涂覆有二价前驱体混合溶液的基底108输送到后部涂布模头201处,同时,在所述传送装置107的驱动下,所述后部模头升降台202与涂布平台106之间产生相对移动,后部涂布模头201对基底108表面进行第二次涂布。
[0034] 第五步,开启后部后处理装置205,涂覆有一价前驱体溶液湿膜的基底108被传送装置107输送到后部后处理装置205处进行后处理,从而在基底108表面制备出钙钛矿薄膜层。
[0035] 本发明还公开一种钙钛矿太阳能电池的制备方法,在制备该钙钛矿太阳能电池的过程中使用如前所述的含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备,包括如下步骤:S1、将配制好的二价前驱体混合溶液和一价前驱体溶液分别注入前部原料瓶109和后部原料瓶209中。
[0036] S2、将在表面已经制备了导电层和电子/空穴传输层的基底108放置在涂布平台106上。开启前部涂布装置的前部注射泵104,开启传送装置107,二价前驱体混合溶液通过前部导管103被输送至前部涂布模头101处。在所述传送装置107的驱动下,所述前部模头升降台102与涂布平台106之间产生相对移动,前部涂布模头101对基底108表面进行第一次涂布。
[0037] S3、开启前部后处理装置105,涂覆有二价前驱体混合溶液湿膜的基底108被传送装置107输送到前部后处理装置105处进行后处理,从而在基底108表面制备含有二价前驱体混合溶液的半干膜。
[0038] S4、接着开启后部涂布装置的后部注射泵202,一价前驱体溶液通过后部导管203被输送至后部涂布模头201处,开启传送装置107将已涂覆有二价前驱体混合溶液的基底108输送到后部涂布模头201处,同时,在所述传送装置107的驱动下,所述后部模头升降台
202与涂布平台106之间产生相对移动,后部涂布模头201对基底108表面进行第二次涂布。
[0039] S5、开启后部后处理装置205,涂覆有一价前驱体溶液湿膜的基底108被传送装置107输送到后部后处理装置205处进行后处理,从而在基底108的电子/空穴传输层表面再制备出一层钙钛矿薄膜层。
[0040] S6、在基底108的钙钛矿薄膜层表面继续制备空穴/电子传输层和背电极层,直至完成钙钛矿太阳能电池的制备。
[0041] 具体地,在S1中,所述含有表面活性剂的钙钛矿的二价前驱体混合溶液是将二价前驱体溶液与质量比为0.05-5%的表面活性剂混合并在10-100℃的温度下搅拌得到的混合溶液。所述二价前驱体溶液包括二价金属卤化物BX2和二价前驱体溶剂。所述钙钛矿的一价前驱体溶液是将一价阳离子卤化物AX和一价前驱体溶剂混合并在10-100℃的温度下搅拌+ + + 2+ 2+ 2+ -得到的溶液,其中,A为MA、FA、Cs中的至少一种,B为Pb 、Sn 、Ze 中的至少一种,X为Cl 、Br-、I-中的至少一种。二价前驱体溶液的浓度为0.5-1.5mol/L,一价前驱体溶液的浓度为
30-100mg/ml。
[0042] 具体地,所述二价前驱体溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)和γ-丁内酯(GBL)中的至少一种。所述一价前驱体溶剂为异丙醇(IPA)、乙醇(EtOH)、γ-丁内酯(γ-GBL)、丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)中的至少一种。所述表面活性剂为非离子型、阳离子型、阴离子型、双性表面活性剂。
[0043] 具体地,在S2和S4中,所述前部涂布模头101和后部涂布模头201的工作设定参数条件分别是:狭缝宽度为20-300um、涂布液量为0.2-2ul/cm2,涂布速度为0.5-50cm/s,前部涂布模头101的出液温度为15-150℃、后部涂布模头201的出液温度为60-180℃、前部涂布装置的涂布温度为10-150℃,后部涂布装置的涂布温度为60-180℃。所述前部涂布模头101和后部涂布模头201涂布时还分别满足以下环境条件:环境温度15-30℃,环境湿度0-50%RH,处于一般大气环境或惰性保护气氛的环境中。
[0044] 具体地,在所述前部模头升降台102和后部模头升降台202上分别还设置有在其对应的前部涂布模头101和后部涂布模头201涂布结束后的0-60s时间内对基底108表面刚被涂覆的湿膜进行成膜处理的成膜装置(图中未示出)。所述成膜装置包括加热器以及吹风机或抽风机,或者加热器以及真空泵。
[0045] 具体地,所述成膜处理包括热处理或干燥处理。所述热处理是指将每次涂覆结束-5 5后的基底108放置在低真空压强10 -10Pa、空气温度25-150℃下,放置10-600s时间进行退火处理。所述干燥处理是指通过采用吹风或抽风方式造成的空气对流给每次涂覆结束后的基底表面的湿膜进行快速干燥,所述吹风或抽风造成空气流动的风速为0.5-10m/s,流动空气的温度为25-150℃。
[0046] 具体地,在S3和S5中,所述前部后处理装置105和后部后处理装置205所进行的后处理过程包括:将涂覆结束后的基底108放置于真空、干燥空气、氮气、H2O(水)、DMF(N,N-二甲基甲酰胺)、DMSO(二甲基亚砜)、GBL(γ-丁内酯)、NMP(N-甲基吡咯烷酮)中至少一种气体作用的环境下,环境压强10-5-106Pa,环境温度为100-150℃,静置时间为5-120min,使湿膜干燥。
[0047] 本发明还公开一种钙钛矿太阳能电池,包括钙钛矿薄膜层,所述钙钛矿薄膜层采用如前所述的含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备来制备的,或者采用如前所述的含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备的使用方法来制备的,或者采用如前所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法来制备的。
[0048] 下面结合具体实施来进一步说明本发明的技术方案。
[0049] 实施例一采用现有两步法技术制备钙钛矿薄膜层。首先,在已制备有PTAA电子/空穴传输层的基底上采用狭缝式涂布方式涂布1mol/L PbI2钙钛矿的二价前驱体溶液,其中钙钛矿的二价前驱体溶液中二价前驱体溶剂为DMF和DMSO,DMF和DMSO的体积比为9:1,然后,对涂布后的基底进行后处理得到的含有PbI2薄膜层。
[0050] 其中,PbI2二价前驱体溶液的狭缝式涂布条件:在温度为25℃、湿度为30%RH下,涂布液量为1ul/cm2,狭缝宽度为100um,涂布速度为5cm/s。涂布后的干燥条件:热吹风干燥,基底表面附件的风速为2m/s,基底表面附近的温度为60℃,涂布后将含有PbI2薄膜层的基底在100℃下退火2min。
[0051] 继续在含有PbI2薄膜层的基底表面狭缝式涂布65mg/mL的MAI溶液,对涂布后的基底进行后处理加热,在基底表面制备出钙钛矿薄膜层。
[0052] 其中,MAI一价前驱体溶液的狭缝式涂布条件:在温度为25℃,湿度为30%RH下,涂布液量为2.5ul/cm2,狭缝宽度为100um,涂布速度为5cm/s。涂布后的干燥条件:热吹风干燥,基底表面附件的风速为2m/s,基底表面附近的温度为60℃,涂布后将含有钙钛矿薄膜层的基底在100℃下退火60min。
[0053] 请参考图4所示,钙钛矿薄膜层内有很多白色孔洞,这是由于在涂布PbI2溶液时,亲水性的PbI2溶液难以浸润亲油性的PTAA电子/空穴传输层表面,PbI2溶液的内聚大于与PTAA电子/空穴传输层接触部分表面的附着力,导致PbI2溶液有“收缩”的趋势,从而造成很多孔洞。
[0054] 实施例二采用两步法工艺,在涂布钙钛矿的二价前驱体溶液中添加表面活性剂,等涂布完再涂布一价前驱体溶液,就得到如图5所示的钙钛矿薄膜层涂布后的截面示意图。
[0055] 在基底上依次制备导电层11和电子/空穴传输层12-2,在电子/空穴传输层12-2上制备的钙钛矿薄膜层16,由于先在电子/空穴传输层12-2上涂布含有表面活性剂的钙钛矿的二价前驱体溶液,在钙钛矿薄膜层16的下表面有表面活性剂17。图示中,表面活性剂17的小圆点为亲水性基团、曲线为亲油性基团。亲水性基团分布在靠近钙钛矿薄膜层16一侧,而亲油性基团则分布在亲油性电子/空穴传输层12-2和钙钛矿薄膜层16的空气侧。表面活性剂17的加入有效提高了钙钛矿薄膜层16对亲油性电子/空穴传输层12-2的浸润性,并且改善了与空气接触的钙钛矿溶液表面的平整度,提高钙钛矿薄膜对电子/空穴传输层12-2的覆盖率和薄膜膜厚的均匀性。
[0056] 采用本发明的含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备来制备钙钛矿薄膜层的第一实施例,包括如下步骤:首先,配制含有表面活性剂的钙钛矿的二价前驱体混合溶液。在1mol/L PbI2钙钛矿的二价前驱体溶液中添加质量比为1‰的双十二烷基二甲基溴化铵(DDAB)表面活性剂,在60℃温度下混合搅拌后得到含有表面活性剂的二价前驱体混合溶液。其中钙钛矿的二价前驱体溶液中二价前驱体溶剂为DMF和DMSO,DMF和DMSO的体积比为9:1。
[0057] 其次,在已制备有PTAA电子/空穴传输层的基底上采用狭缝式涂布方式涂布配制好的钙钛矿的二价前驱体混合溶液,然后,对涂布后的基底进行后处理得到的含有PbI2薄膜层。
[0058] 继续在含有PbI2薄膜层的基底表面狭缝式涂布65mg/mL的MAI溶液,对涂布后的基底进行后处理加热,在基底表面制备出钙钛矿薄膜层。
[0059] 其中,PbI2和MAI溶液的狭缝式涂布条件和后处理条件同实施例一。
[0060] 请参照图6所示,从图中可以清楚地看出,相比实施例一,除了还存在有少量的缩孔外,本实施例的钙钛矿薄膜层对亲油性的PTAA电子/空穴传输层基底的覆盖率有很大提高,其外表面更加平整光滑。
[0061] 在钙钛矿的二价前驱体溶液中添加表面活性剂后得到的的二价前驱体混合溶液,利用本发明的涂布设备进行狭缝式涂布过程中,表面活性剂起到对钙钛矿的二价前驱体溶液的流平作用,减少形成的钙钛矿薄膜的膜厚不均匀、孔洞缺陷,提高制成的钙钛矿太阳能电池的效率。与现有技术相比,本发明并涉及表面活性剂在钙钛矿溶液中起到乳化、增溶和助悬的功能。
[0062] 实施例三采用本发明的含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备来制备钙钛矿薄膜层的第二实施例,包括如下步骤:
首先,配制含有表面活性剂的钙钛矿的二价前驱体混合溶液。在1mol/L PbI2钙钛矿的二价前驱体溶液中添加质量比为1‰的双十二烷基二甲基溴化铵(DDAB)表面活性剂,在60℃温度下混合搅拌后得到含有表面活性剂的二价前驱体混合溶液。其中钙钛矿的二价前驱体溶液中二价前驱体溶剂为DMF和DMSO,DMF和DMSO的体积比为9:1。
[0063] 其次,在已制备有氧化钨电子/空穴传输层的基底上采用狭缝式涂布方式涂布配制好的钙钛矿的二价前驱体混合溶液,然后,对涂布后的基底进行后处理得到的含有PbI2薄膜层。
[0064] 继续在含有PbI2薄膜层的基底表面狭缝式涂布65mg/mL的MAI溶液,对涂布后的基底进行后处理加热,在基底表面制备出钙钛矿薄膜层。
[0065] 其中,PbI2和MAI溶液的狭缝式涂布条件和后处理条件同实施例一。
[0066] 请参照图7所示,从图中可以清楚地看出,相比实施例二,本实施例的钙钛矿薄膜层对亲水性的氧化钨电子/空穴传输层基底的覆盖率有很大提高,其外表面更加平整光滑,无缩孔和针孔等缺陷。
[0067] 实施例四采用本发明的含有表面活性剂的前驱体溶液的涂布设备来制备钙钛矿薄膜层的第三实施例,包括如下步骤:
采用现有两步法技术制备钙钛矿薄膜层。首先,在已制备有氧化钨电子/空穴传输层的基底上采用狭缝式涂布方式涂布1mol/L PbI2钙钛矿的二价前驱体溶液,其中钙钛矿的二价前驱体溶液中二价前驱体溶剂为DMF和DMSO,DMF和DMSO的体积比为9:1,然后,对涂布后的基底进行后处理得到的含有PbI2薄膜层。
[0068] 继续在含有PbI2薄膜层的基底表面狭缝式涂布65mg/mL的MAI溶液,对涂布后的基底进行后处理加热,在基底表面制备出钙钛矿薄膜层。
[0069] 其中,PbI2和MAI溶液的狭缝式涂布条件和后处理条件同实施例一。
[0070] 请参照图8所示,从图中可以清楚地看出,相比实施例三,本实施例的钙钛矿薄膜层表面分布着密集的针孔。造成这种缺陷主要是由于溶剂挥发过快造成的。而实施例三中由于添加了SDBS表面活性剂后则不存在这种情况。
[0071] 请参照图9所示,是将实施例一到实施例四的钙钛矿薄膜层采用相同的方式完整地制备成钙钛矿太阳能电池后的效率图。制成的钙钛矿太阳能电池结构为:ITO/空穴传输2
层/钙钛矿层/C60/BCP/Cu,测试有效电池面积为1cm 。试验得到实施例一到实施例四的电池效率分别为:9.4%、15.9%、15.0%和14.3%。
[0072] 从图9中可以看出,由于实施例一中钙钛矿薄膜内具有大量的缩孔,导致钙钛矿层在电子/空穴传输层基底上的覆盖率较低,导致电池的短路电流密度JSC和填充因子FF很差。由于孔洞的存在也可能造成电池的漏电,导致开路电压VOC也较差。
[0073] 相比实施例一,在实施例二中添加1‰SDBS表面活性剂后,钙钛矿薄膜在电子/空穴传输层基底上的覆盖率明显有很大提高,从而使得其电池效率也大幅度地提高。
[0074] 相比实施例四,实施例三的VOC、JSC和FF稍微高些,其差异不如实施例一和实施例二明显。其原因在于,亲水性钙钛矿前驱体溶液对亲水性氧化钨电子/空穴传输层的浸润性明显好于对亲油性PTAA电子/空穴传输层的浸润性。在不添加表面活性剂的前提下,钙钛矿前驱体溶液对亲水性氧化钨电子/空穴传输层的覆盖率较好。然而,在实施例四中,由于不含有表面活性剂,导致涂布过程中溶剂短时间快速挥发而造成大量的针孔。这些针孔的存在导致制成的钙钛矿太阳能电池的效率稍差于实施例三的效率。
[0075] 可以看出,由于实施例一中PbI2薄膜内具有大量的缩孔,在传输层基底上的覆盖率较低,反应制备成钙钛矿电池后由于钙钛矿太阳能电池内的吸光层面积损失和局部漏电的情况导致电池效率很低。相比实施例一,实施例二中添加1‰SDBS表面活性剂后面,PbI2薄膜在传输层基底上的覆盖率明显有很大提高,薄膜表面比较光滑平整,基本没有缩孔、针孔等缺陷。
[0076] 亲水性的PbI2溶液对亲水性氧化钨传输层的浸润性明显好于对亲油性传输层的浸润性,不加表面活性剂的情况下PbI2溶液的涂布在亲水性基底上的覆盖率比亲油性基底上的覆盖率要好很多。然而实施例四中由于溶液内不含有表面活性剂,导致涂布过程中溶剂短时间快速挥发而造成大量的针孔。这些针孔的存在导致钙钛矿太阳能电池的效率明显差于实施例三PbI2薄膜制备成钙钛矿太阳能电池的效率。
[0077] 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。
高效检索全球专利

专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

申请试用

分析报告

专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

申请试用

QQ群二维码
意见反馈