一种钙钛矿太阳能电池制备用真空冷干装置

1.本实用新型涉及钙钛矿太阳能电池加工技术领域，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池制备用真空冷干装置。


背景技术：

2.钙钛矿太阳能电池的光吸收层是钙钛矿薄膜，钙钛矿薄膜的结晶质量对太阳能电池的光伏性能有着重要影响。在钙钛矿薄膜结晶过程中，需要在无水少氧的氛围内退火(100-150℃)，退火后可实现较好的薄膜结晶质量。手套箱中设置有加热板，加热板通电后发热，可对手套箱加热达到退火要求的温度范围。退火的处理是在手套箱中的加热板上进行，在干燥且连续冷却的空气气氛下，旋涂了钙钛矿薄膜的导电玻璃或其他基体在加热板上被退火；由于加热板持续放出较大热量，会造成手套箱内空气温度持续升高，影响手套箱安全，因此需要持续将手套箱中的高温气体排出。
3.针对以上技术问题，本实用新型提供一种钙钛矿太阳能电池制备用真空冷干装置，能够有效去除进入手套箱内空气中的水分，同时还能适当地降低空气中的氧含量，显著改善退火氛围，提高钙钛矿薄膜结晶质量。


技术实现要素：

4.本实用新型为解决现有技术中存在的问题，提出了一种钙钛矿太阳能电池制备用真空冷干装置。
5.本实用新型提供如下技术方案：
6.一种钙钛矿太阳能电池制备用真空冷干装置，该装置主要包括：冷却装置、干燥箱、手套箱；空气通过气泵抽送进入到冷却装置，冷却后的空气通过管路输送到干燥箱，干燥后的冷空气通过管路输送入手套箱内；其中，所述手套箱内设有加热板，加热板通电加热后，使手套箱的温度达到钙钛矿薄膜退火所需温度(100-150℃)，为了使手套箱内温度维持在恒定的范围内，需要持续将手套箱中的高温气体排出，输入干燥后的冷空气；手套箱内部设置有纳米铁粉之类等不挥发且极易和氧结合的物质，可有效和进入手套箱中的干燥空气中的氧发生反应，减少手套箱中的氧气含量，显著改善钙钛矿薄膜退火热处理的气体氛围；纳米铁粉包可根据和氧结合的使用情况，进行更换。
7.进一步的，所述冷却装置内部设有螺旋盘管，空气通过气泵抽送进入到冷却装置的螺旋盘管内，通过螺旋盘管增加了空气和冷却剂的接触面积，提高冷却效率，待冷却装置内部的气体冷却到3℃～5℃左右时，空气中的水分就容易凝结成小水珠，待冷却装置中的空气冷却到3℃～5℃左右时，冷却空气通过气泵抽送进入干燥箱中。
8.进一步的，所述干燥箱中多根装有干燥剂的管路，空气通过管路时，干燥剂将冷却空气中的水分吸收，使空气变得干燥，干燥后的气体进入到手套箱中。
9.进一步的，干燥箱中管路中的干燥剂可采用氧化钙、生石灰干燥剂、氯化镁、氯化钙、碱石灰，等已知的吸水物质，干燥剂可根据实际情况进行更换。
10.进一步的，所述手套箱的内壁设置有夹层，夹层内设置有冷却盘管，并通过制冷系统，循环制冷，让盘管内的冷却介质始终保持低温，在手套箱内的加热板持续加热中，及时转移手套箱内的热量，使手套箱内温度保持需要的恒定温度；
11.进一步的，冷却盘管内冷却物质可采用冷冻盐水或者≤3℃的水。
12.本实用新型的技术效果在于：钙钛矿薄膜退火的处理是在手套箱中进行，手套箱中设置有加热板，钙钛矿薄膜放在加热板上，加热板通电后发热，使温度达到退火温度要求的100℃-150℃，由于要将温度维持在恒定的范围内，需要持续将手套箱中的高温气体排出，输入冷空气；输入的冷空气经过冷却装置和干燥箱的处置后，得到了冷却无水的空气，同时在手套箱内部放置能够防止纳米铁粉之类等不挥发且极易和氧结合的物质，可有效和冷空气中的氧发生反应，减少手套箱中的氧气含量，让钙钛矿薄膜在无水少氧的氛围内退火，退火后薄膜结晶质量较好。
附图说明
13.图1是本实用新型中钙钛矿太阳能电池制备用真空冷干装置设备连接示意图。
14.图中，1.冷却装置，2.干燥箱，3.手套箱，11.螺旋盘管，21.管路，22.干燥剂。
具体实施方式
15.下面结合图1对本实用新型的实施方式进行具体说明。
16.参照图1，本实用新型提供的一种钙钛矿太阳能电池制备用真空冷干装置，该装置主要包括：冷却装置1、干燥箱2、手套箱3；空气通过气泵抽送进入到冷却装置1，冷却后的空气通过管路输送到干燥箱2，干燥后的冷空气通过管路输送入手套箱3内；钙钛矿薄膜的退火处理实在手套箱内进行的，手套箱3内设有加热板，钙钛矿薄膜放在加热板上进行加热，为了使手套箱内温度维持在恒定的范围内，需要持续将手套箱中的高温气体排出，输入干燥后的冷空气；手套箱内部设置有纳米铁粉之类等不挥发且极易和氧结合的物质，可有效和进入手套箱中的干燥空气中的氧发生反应，减少手套箱中的氧气含量。
17.图1中，冷却装置1内部设有螺旋盘管11，螺旋盘管11增加了空气和冷却剂的接触面积，冷却后，空气通过气泵抽送进入干燥箱中；干燥箱中多根装有干燥剂的管路21，干燥剂22将冷却空气中的水分吸收，干燥剂可采用氧化钙，等已知的吸水材料，干燥后的气体进入到手套箱3中。
18.通过实践，手套箱3的内壁还设置了夹层，夹层内设置有冷却盘管，并通过制冷系统，循环制冷，冷却盘管内冷却物质可采用冷冻盐水或者≤3℃的水。
19.工作原理：钙钛矿薄膜退火的处理是在手套箱中进行，手套箱中设置有加热板，钙钛矿薄膜放置在加热板上，加热板通电后发热，使手套箱内加热板的温度达到退火要求，一定时间内将温度维持在退火需要的温度内，手套箱内的高温空气需要冷空气置换，所需冷空气进过经过冷却装置的冷却、干燥箱的除水处置后，得到了冷却无水的空气，同时在手套箱内部设置能够防止纳米铁粉之类等不挥发且极易和氧结合的物质，可和冷空气中的氧发生反应，减少手套箱中的氧气含量，让钙钛矿薄膜在无水少氧的氛围内完成退火。
20.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：
其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。


技术特征：
1.一种钙钛矿太阳能电池制备用真空冷干装置，其特征在于，所述装置主要包括：冷却装置(1)、干燥箱(2)、手套箱(3)；其中，所述冷却装置(1)、干燥箱(2)、手套箱(3)通过空气管路连通；空气通过气泵抽送进入到冷却装置(1)，冷却后的空气通过管路输送到干燥箱(2)，干燥后的冷空气通过管路输送入手套箱(3)内；所述干燥箱(2)内含有可更换的干燥剂(22)，手套箱(3)内设有加热板和可更换的纳米铁粉包。2.根据权利要求1所述的一种钙钛矿太阳能电池制备用真空冷干装置，其特征在于，所述冷却装置内部的空气管路为螺旋盘管(11)。3.根据权利要求1所述的一种钙钛矿太阳能电池制备用真空冷干装置，其特征在于，所述干燥箱(2)中设有多根装有干燥剂(22)的管路(21)。4.根据权利要求3所述的一种钙钛矿太阳能电池制备用真空冷干装置，其特征在于，所述干燥剂(22)采用氧化钙、硅胶、氧化铝凝胶、分子筛或活性炭。5.根据权利要求1所述的一种钙钛矿太阳能电池制备用真空冷干装置，其特征在于，所述手套箱(3)的内壁设置有夹层，夹层内设置有冷却盘管。6.根据权利要求5所述的一种钙钛矿太阳能电池制备用真空冷干装置，其特征在于，所述冷却盘管内冷却物质为冷冻盐水或者≤3℃的水。

技术总结
本实用新型提供了一种钙钛矿太阳能电池制备用真空冷干装置，该装置主要包括：冷却装置、干燥箱、手套箱；空气通过气泵抽送进入到冷却装置，冷却后的空气通过管路输送到干燥箱，干燥后的冷空气通过管路输送入手套箱内；手套箱内设有加热板，钙钛矿薄膜(含有机-无机杂化钙钛矿薄膜和无机钙钛矿薄膜)的退火处理在手套箱中进行；为了实现较好的薄膜结晶质量，防止钙钛矿薄膜被水分解和快速氧化，钙钛矿薄膜需要在无水少氧的氛围内退火(100-150℃)，经过装置一系列处理去除空气中90％以上的水分，手套箱内装有可更换的纳米Fe粉，以降低手套箱内空气中的氧气含量，为钙钛矿薄膜退火热处理提供无水少氧的气体氛围。提供无水少氧的气体氛围。提供无水少氧的气体氛围。


技术研发人员：黄龙仁 田基源 郭一德 丁柯 赵玉媛 房文丽 陈柯睿 韦国雅 张正国
受保护的技术使用者：北方民族大学
技术研发日：2022.08.19
技术公布日：2023/2/9