一种薄膜干燥装置

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，特别涉及一种薄膜干燥装置。

背景技术

钙钛矿薄膜有多种干燥方式，例如吹风、溶剂萃取、加热和真空等，其中吹风是最简单的干燥方式。

采用吹风方式干燥钙钛矿薄膜，由于吹风具有一定的方向性，加上吹风干燥钙钛矿的时间较长，会影响钙钛矿薄膜的均匀性和一致性，降低钙钛矿薄膜的转换效率。

因此，如何提高钙钛矿薄膜的均匀性和一致性，以提高钙钛矿薄膜的转换效率，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提出了一种薄膜干燥装置，以提高钙钛矿薄膜的均匀性和一致性，提高钙钛矿薄膜的转换效率。

为了实现上述目的，本发明提供了一种薄膜干燥装置，包括：

风刀，用于向薄膜吹风；

压缩气体发生器，用于产生干燥的压缩气体；

萃取气体发生器，用于产生能够萃取溶剂的萃取气体；

混合器，所述混合器的进气口与所述萃取气体发生器和所述压缩气体发生器均连通，用于混合所述萃取气体和所述压缩气体，所述混合器的出气口与所述风刀连通。

优选地，在上述薄膜干燥装置中，所述萃取气体为甲苯、乙醚、苯、己烷、三氯甲苯、氯苯、氯化氢、甲胺或氨气中一种或至少两种。

优选地，在上述薄膜干燥装置中，所述混合器通过管路组件与所述风刀连通，

所述管路组件包括：

主管，所述主管的一端与所述混合器连通；

支管，所述支管的个数为多个，所述支管与所述风刀连通；

接头，所述接头的一端设置有进气孔，所述进气孔与所述主管连通，所述接头的另一端设置有与所述支管的个数相等的出气孔，所述出气孔与所述支管连通。

优选地，在上述薄膜干燥装置中，所述主管、所述支管和所述接头一体成型。

优选地，在上述薄膜干燥装置中，所述萃取气体发生器与所述混合器通过止回阀连通。

优选地，在上述薄膜干燥装置中，所述混合器包括壳体、第一进气管和第二进气管，

所述壳体通过所述第一进气管与所述止回阀连通，所述壳体通过所述第二进气管与所述压缩气体发生器连通，所述壳体的内腔用于供所述压缩气体和所述萃取气体混合。

优选地，在上述薄膜干燥装置中，所述第一进气管的出口和所述第二进气管的出口均设置有扇叶导流板，所述扇叶导流板的个数为多个，多个所述扇叶导流板沿所述第一进气管和所述第二进气管的周向设置，且每个所述扇叶导流板的导流面沿所述第一进气管和所述第二进气管的气体流动方向设置。

优选地，在上述薄膜干燥装置中，所述混合器还包括第一温控器和第一加热元件，所述第一加热元件用于对所述壳体内的混合气体加热，所述第一温控器与所述第一加热元件通信连接。

优选地，在上述薄膜干燥装置中，所述萃取气体发生器上设置有第二温控器和第二加热元件，所述第二加热元件用于控制萃取气体发生器的反应温度，所述第二温度控制器与所述第二加热元件通信连接。

优选地，在上述薄膜干燥装置中，所述压缩气体发生器上设置有第三温控器和第三加热元件，第三加热元件用于加热所述压缩气体，所述第三温控器与所述第三加热元件通信连接。

本发明实施例提供的薄膜干燥装置，包括风刀、萃取气体发生器、压缩气体发生器和混合器，萃取气体和压缩气体在混合器内混合，混合器将混合后的萃取气体和压缩气体供入风刀，风刀将萃取气体和压缩气体组成的混合气体吹向待干燥的薄膜，萃取气体动态地、直接地且连续地作用在待干燥的薄膜上，对待干燥薄膜的溶剂进行萃取，加快待干燥的薄膜的固化和干燥速度。本发明公开的薄膜干燥装置，使得薄膜中的溶剂脱离开薄膜的速度更快，得到的薄膜更均一、一致、无相分离等现象，同时堆叠方向与垂直于基板的方向一致，提供钙钛矿薄膜的转换效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图，而且还可以根据提供的附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

图1是本发明的薄膜干燥装置的结构示意图。

附图说明如下：

1、风刀；

2、压缩气体发生器；

3、萃取气体发生器；

4、混合器，41、壳体，42、第一进气管，43、第二进气管；

5、管路组件，51、主管，52、支管，53、接头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关申请相关的部分。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应当理解，本申请中使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换该词语。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

其中，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

请参阅图1。

本发明一些实施例公开了一种薄膜干燥装置，包括风刀1、萃取气体发生器3、压缩气体发生器2和混合器4。

其中，风刀1用于向薄膜吹风；萃取气体发生器3用于产生萃取气体，萃取气体作用在薄膜上，对待干燥薄膜的溶剂进行萃取，以加快薄膜的固化和干燥；压缩气体发生器2用于产生干燥的压缩气体。干燥的压缩气体加快薄膜溶液的挥发速度；混合器4与萃取气体发生器3和压缩气体发生器2均连通，用于混合萃取气体和压缩气体，混合后的萃取气体和压缩气体供入风刀1，使风刀1吹出的气体为萃取气体和压缩气体的混合气体。

本发明公开的薄膜干燥装置，包括风刀1、萃取气体发生器3、压缩气体发生器2和混合器4，萃取气体和压缩气体在混合器4内混合，混合器4将混合后的萃取气体和压缩气体供入风刀1，风刀1将萃取气体和压缩气体组成的混合气体吹向待干燥的薄膜，萃取气体对待干燥的薄膜中的溶剂进行萃取，压缩气体也对薄膜进行吹干，萃取气体与压缩气体共同作用，能够加快待干燥薄膜的固化和干燥速度，同时混合气体具有一定的动能，在萃取气体对薄膜的溶剂进行萃取后即离开薄膜，不会在薄膜的表面形成静态的隔离薄膜，保证萃取气体和压缩气体对待干燥薄膜的干燥和固化能够连续且稳定的进行。本发明公开的薄膜干燥装置，通过萃取气体使得薄膜中的溶剂脱离开薄膜的速度更快，得到的薄膜更均一、一致、无相分离等现象，同时堆叠方向与垂直于基板的方向一致，提供钙钛矿薄膜的转换效率。

本发明以制作钙钛矿薄膜为例进行说明，但是不限于制作钙钛矿薄膜。

具体的，制作钙钛矿薄膜的溶液为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲亚砜或γ-丁内酯等，溶质为MA

在不采用萃取气体前，制备的干膜，经过后续退火，制备出的钙钛矿薄膜的转换效率为12％。

采用萃取气体后，制备的干膜，经过后续退火，制备出的钙钛矿薄膜的转换效率为15％，经XRD(X射线衍射)测试，可以看出钙钛矿薄膜具有光电特定晶体结构的结晶峰更强，结晶质量更好。

萃取气体发生器3产生的萃取气体与干燥的压缩气体混合，混合气体的风压为设定温度下饱和蒸气压的0.1-1.5倍或低于0.3MPa。

干燥的压缩气体可以为压缩空气、N

退火温度为70-250℃，时间为5-50min，最优的退火温度为150℃，最优的退火时间为15min。

湿膜由溶质溶解在溶剂中形成，溶质在溶剂中由于存在氢键、范德华力、极性配位等作用，会形成一定的配位、络合、前驱体等形态，这些形态对后期形成干膜以及进一步热退火过程中形成具有特定的光伏效应和光吸收特性的晶体结构有重要影响，因此快速干燥，会更好的保持溶液状态下的某些特性结构，有助于后期结晶过程，最后形成更好的成膜态，光电效率更高。

以钙钛矿薄膜为例，由于溶剂的挥发速度更快，利于锁定溶质的溶液中的络合以及配位态，提高钙钛矿薄膜的均匀性和一致性，更大程度上从垂直基底表面形成溶质或钙钛矿的前驱体结构，更有利于后期钙钛矿的径向声场，器件的性能更佳。

为了进一步优化上述技术方案，萃取气体发生器3与混合器4通过止回阀连通。

止回阀能够控制萃取气体发生器3与混合器4之间的连通，进而控制萃取气体发生器3是否向混合器4提供萃取气体。具体的，止回阀开启，萃取气体发生器3向混合器4供入萃取气体，止回阀关闭，萃取气体发生器3不向混合器4供入萃取气体。

本领域技术人员可以根据实际需要向混合器4供入萃取气体，同时可以调节止回阀的开度以调节向混合器4供入的萃取气体的量，以控制薄膜的干燥速度，适用于不同类型的薄膜的干燥。

本发明中萃取气体可以为反溶剂气体，反溶剂是从成分不同的物质中仅分离或去除某种成分的溶剂，本发明中萃取气体为反溶剂通过萃取气体发生器3形成气态反溶剂气体。

在本发明的一些实施例中，采用的萃取气体为甲苯、乙醚、苯、己烷、三氯甲苯、氯苯、氯化氢、甲胺或氨气中一种或至少两种。萃取气体可以为单一组分的气体，也可以为至少两种气体组成的混合气体。

此处需要说明的是，萃取气体不限于上述气体，还可以为其他能够实现上述效果的其他气体，在此不做具体限定，而具体选用何种萃取气体由本领域技术人员根据实际需要进行选择。

在本发明的一些实施例中，混合器4通过管路组件5与风刀1连通。

如图1所示，管路组件5包括主管51、支管52和接头53。

其中，接头53的一端设置有进气孔，进气孔与主管51连通，接头53的另一端设置有出气孔，出气孔与支管52连通。

主管51与混合器4连通，主管51输出的气体为萃取气体和压缩气体的混合气体，主管51的个数为一个，相应的，接头53上进气孔的个数也为一个；

支管52的个数为多个，支管52与风刀1的多个进气通道一一对应且连通，相应的，接头53上出气孔的个数与支管52的个数相等。

为了提高接头53密封的可靠性，本发明中主管51、支管52和接头53一体成型。优选地，主管51、支管52和接头53一体注塑成型。

如图1所示，接头53为长条形接头53，多个出气孔沿长条形接头53的长度延伸方向依次设置，进气孔与出气孔分别设置在长条形结构的两侧，优选地，进气孔设置在长条形接头53的中间位置，一个进气孔能够同时与多个出气孔连通。

优选地，进气孔的孔径大于出气孔的孔径。

为了降低风刀1与支管52的连接难度，本发明中支管52采用柔性支管52，柔性支管52可以根据连接需求进行弯折，且弯折后不影响支管52对气体的输送。

在本发明的一些实施例中，支管52与风刀1插接连接，插接位置进行密封，主管51与混合器4插接连接，插接位置进行密封。

混合器4包括壳体41、第一进气管42和第二进气管43。

具体的，壳体41通过第一进气管42与止回阀连通，壳体41通过第二进气管43与压缩气体发生器2连通，壳体41的内腔用于供压缩气体和萃取气体混合。

混合器4为压缩气体和萃取气体的混合提供了空间，使压缩气体和萃取气体在混合器4的壳体41内均匀混合，增强对待干燥的薄膜的干燥效果。

为了进一步增强壳体41内压缩气体和萃取气体的混合效果，本发明在第一进气管42的出口和第二进气管43的出口均设置有扇叶导流板，扇叶导流板对气体的流动起到扰动效果。

具体的，扇叶导流板的个数为多个，多个扇叶导流板沿第一进气管42和第二进气管43的周向设置，每个扇叶导流板的导流面沿第一进气管42和第二进气管43的气体流动方向设置。

扇叶导流板不仅能够对气体进行分流，而且能够改变气体的流动方向，进而增强压缩气体和萃取气体的混合效果。

优选地，扇叶导流板与第一进气管42和第二进气管43一体成型，或者，扇叶导流板与第一进气管42和第二进气管43热塑连接。

混合器4内设置有第一温控器和第一加热元件，第一加热元件用于对壳体41内的混合气体加热，第一温控器与第一加热元件通信连接。

第一温控器与第一加热元件通信连接具体为，第一温控器检测壳体41内混合气体的温度，并根据壳体41内混合气体的温度控制第一加热元件是否对混合气体进行加热。

具体的，在混合气体的温度低于预设温度范围时，第一温控器控制第一加热元件对壳体41内的混合气体加热；在混合气体的温度高于预设温度范围时，第一温控器控制第一加热元件停止对壳体41内的混合气体加热。

本发明公开的薄膜干燥装置，通过第一加热元件对壳体41内的混合气体进行加热，实现了对压缩气体和萃取气体的同步加热，以提高通过风刀1吹出的气体的温度，以加快薄膜的干燥速度。

同时，第一加热元件对压缩气体和萃取气体进行加热，能够在一定程度上增强压缩气体和萃取气体混合的均匀性。

萃取气体发生器3上设置有第二温控器和第二加热元件，第二加热元件用于控制萃取气体发生器3的反应温度，保证萃取气体发生器3的稳定工作，第二温控器与第二加热元件通信连接。

第二温控器与第二加热元件通信连接具体为，第二温控器检测萃取气体发生器3的温度，并根据萃取气体发生器3的温度控制第一加热元件是否对萃取气体发生器3进行加热。

具体的，在萃取气体发生器3的反应温度低于预设温度范围时，第二温控器控制第二加热元件对萃取气体发生器3进行加热，在萃取气体发生器3的反应温度高于预设温度范围时，第二温控器控制第二加热元件停止对萃取气体发生器3进行加热。

压缩气体发生器2上设置有第三温控器和第三加热元件，第三加热元件用于加热压缩气体，第三温控器与第三加热元件通信连接。

第三温控器与第三加热元件通信连接具体为，第三温控器检测压缩气体发生器2的温度，并根据压缩气体发生器2内压缩气体的温度控制第三加热元件是否对压缩气体进行加热。

具体的，压缩气体的温度低于预设温度范围时，第三温控器控制第三加热元件对压缩气体进行加热，压缩气体的温度高于预设温度范围时，第三加热元件停止对压缩气体进行加热。

优选地，第一加热元件、第二加热元件和第三加热元件为电加热元件，在本发明的一些实施例中，第一加热元件、第二加热元件和第三加热元件为加热丝或加热棒。

第一加热元件可以设置在壳体41外，也可以设置在壳体41内，在第一加热元件设置在壳体41内的实施例中，第一加热元件可以设置在壳体41的侧壁，也可以设置在壳体41的底壁。

第二加热元件可以在萃取气体发生器3内，也可以设置在萃取气体发生器3外，在第二加热元件设置在萃取气体发生器3内的实施例中，第二加热元件可以设置在萃取气体发生器3的顶壁，也可以设置在萃取气体发生器3的底壁。

第三加热元件可以设置在压缩气体发生器2内，也可以设置在压缩气体发生器2外，在第三加热元件设置在压缩气体发生器2内的实施例中，第三加热元件可以设置在压缩气体发生器2的顶端，也可以设置在压缩气体发生器2的底壁。

优选地，壳体41、萃取气体发生器3和压缩气体发生器2的外壁上设置有保温棉。

在本发明的一些实施例中，压缩气体发生器2为气瓶。

在压缩气体为空气的实施例中，压缩气体发生器2还可以为空压机。

本发明中，可以同时在混合器4、萃取气体发生器3和压缩气体发生器2上分别设置第一加热元件、第二加热元件和第三加热元件，也可以仅在混合器4上设置第一加热元件，也可以仅在混合器4和萃取气体发生器3上分别设置第一加热元件和第二加热元件，也可以仅在萃取气体发生器3和压缩气体发生器2上分别设置第二加热元件和第三加热元件。

在本发明的一些实施例中，通入的压缩气体的量需要大于萃取气体的量。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。本申请中所涉及的申请范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。