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真空镀膜手套箱,加速钙钛矿电池研发普及

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真空镀膜手套箱,加速钙钛矿电池研发普及

钙钛矿电池的研究起步较晚,但其转换效率进步速度远快于晶硅电池。单结钙钛矿电池仅用十余年时间就将转换效率从3.8%提升至26.1%,晶硅/钙钛矿叠层电池转换效率更是迅速升至33.9%,而晶硅太阳能电池达到26.1%的转换效率用了近40年。

钙钛矿电池属于第三代新型太阳能电池,产品结构原理和硅基电池差异较大,需全新的工艺流程和产线设备,在研发与生产中,镀膜、刻蚀、封装是三大核心工艺环节:

镀膜:钙钛矿的制备工艺与其他薄膜电池类似,需要通过溶液涂布法、溶液喷涂法、气相沉积法等方式,制备高纯度、缺陷少、高覆盖率、致密的钙钛矿层薄膜与传输薄膜,以改善不同层结构之间的电学接触,减少传输过程中的损耗,实现高的电池转换效率。

刻蚀:通过多道激光刻蚀,可以构建钙钛矿电池中的电路结构,把多个钙钛矿电池串联成组件。

封装:目前的封装技术采用了类似晶硅的技术,主要是替换掉原本晶硅用的EVA胶膜,因为EVA是聚醋酸乙烯酯,它的聚合不可能100%完成,里面一定会存在醋酸的残基,而醋酸会跟胺类反应成氨基酸,所以从原理上EVA不可用在钙钛矿,钙钛矿主要用POE材料。

无论是哪种太阳能,都离不开表面镀膜:目前的主流技术方法,都不能很好的解决镀膜膜层均匀性的问题。喷涂法镀膜过程中,喷中心镀膜液富集多,造成花斑;表面刻蚀法因压花玻璃表面成分难以均一,导致刻蚀反应的速度不一致造成膜厚不均匀;即使均匀性辊涂法,受制于玻璃厚薄差、辊道传输抖动等多种因素的制约,也难以达到高精度的一致性。在镀膜均匀性无法进一步提高的情况下,其结果一方面造成组件的色差影响外观,另一方面由于镀膜玻璃各区域透光率不一致造成热斑效应,影响组件的耐久性。

针对这一问题,在制备太阳能电池时,一般是需要使用真空镀膜手套箱:由真空镀膜系统和真空手套箱系统集成而成,可在高真空蒸镀腔室中完成薄膜蒸镀,并在手套箱高纯惰性气体氛围下进行样品的存放、制备以及蒸镀后样品的检测。在手套箱氮气环境里里旋涂钙钛矿前驱液,避免接触水和空气,可以直接通过连接藏舱将制备好的钙钛矿电池传到蒸发舱里,蒸发电极,全程实验都可以做到无水无氧的环境下操作。

方腔室自动门热蒸发镀膜机嵌入手套箱内,配套膜厚仪,分子泵,机械泵,4个蒸发源,合理的蒸发源布局,保证每个蒸发源到基片的距离完全一样,提高了成膜质量和均匀性;整套系统由真空镀膜系统和手套箱系统集成而成,可在高真空蒸镀腔室中完成薄膜蒸镀,并在手套箱高纯惰性气体氛围下进行样品的存放、制备以及蒸镀后样品的检测。主要用于太阳能电池钙钛矿、OLED和PLED、半导体制备等实验研究与应用。

 


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