适用于高通量柔性钙钛矿太阳电池卷到卷制备的线性蒸镀源

技术领域

本发明涉及太阳电池技术领域，具体而言，尤其涉及一种适用于高通量柔性钙钛矿太阳电池卷到卷制备的线性蒸镀源。

背景技术

线性蒸镀技术通过对镀料升华成蒸汽以及蒸汽分布的调控可极大的提高薄膜的均匀性和材料利用率，在均匀性和材料利用率方面远远好于点源蒸镀。卷到卷的生产方式，对蒸镀源的性能要求更高，尤其是蒸镀速率的稳定性。蒸镀速率的稳定保证了卷绕行进方向的薄膜均匀性，线性的蒸镀形式可实现横向的薄膜均匀性。但是，现有的线性蒸镀装置应用于柔性钙钛矿薄膜的高通量制备中时，存在均匀性不够高，材料利用率较低，无法实现速率调节快速响应等问题。

发明内容

根据上述提出现有技术存在的技术问题，而提供一种适用于高通量柔性钙钛矿太阳电池卷到卷制备的线性蒸镀源。

本发明采用的技术手段如下：

一种适用于高通量柔性钙钛矿太阳电池卷到卷制备的线性蒸镀源，包括进料装置、闪蒸器、整流罩、加热系统、温度控制系统和冷却屏蔽结构；

所述进料装置包括直线步进电机、螺杆和料筒；所述螺杆一端穿过法兰与所述直线步进电机的输出端固定连接，另一端伸入所述料筒；所述闪蒸器的入口与所述料筒相连通；所述直线步进电机用于驱动所述螺杆做直线运动从而推动所述料筒内部的蒸镀原料进入所述闪蒸器，所述闪蒸器用于将蒸镀原料加热气化；

所述整流罩包括气盒和若干喷嘴；所述闪蒸器的出口与所述气盒相连通；所述喷嘴安装于所述气盒顶部，且与所述气盒内部相连通；所述喷嘴用于将所述气盒内部蒸汽喷出；沿所述气盒的长度方向，所述喷嘴的数量由中间向两端逐渐增加；

所述加热系统包括分别用于加热所述气盒和所述喷嘴的气盒加热模块和喷嘴加热模块；所述温度控制系统用于控制所述闪蒸器、所述气盒加热模块和所述喷嘴加热模块的加热温度；

所述冷却屏蔽结构设置于所述整流罩外侧，用于防止所述整流罩的热量外泄；所述冷却屏蔽结构顶部沿所述气盒的长度方向开设有开口，所述喷嘴的出口朝向所述开口。

进一步地，所述闪蒸器包括两片陶瓷片以及设置于两片所述陶瓷片之间的加热丝网，所述加热丝网由钼片或钽片制成，所述加热丝网与所述温度控制系统电连接，所述温度控制系统用于控制所述加热丝网通电将所述闪蒸器内部的蒸镀原料加热气化。

进一步地，所述加热丝网外部设置有保温结构。

进一步地，每一个所述喷嘴上均设置有所述喷嘴加热模块。

进一步地，所述喷嘴的孔径为1-5mm；所述温度控制系统控制所述气盒加热模块和所述喷嘴加热模块分别对所述气盒和所述喷嘴进行加热，使所述喷嘴的温度略高于所述气盒的温度。

进一步地，所述气盒加热模块和所述喷嘴加热模块为铠装加热器、钼加热片或者钽加热片。

进一步地，所述温度控制系统采用高精度PID温度控制系统。

进一步地，所述冷却屏蔽结构为水冷盒体，所述整流罩设置于所述水冷盒体内部，所述水冷盒体的冷却腔连通至用于流通冷却水的冷却水导管，所述冷却水导管通过卡套接头连接至用于提供冷却水的外部设备。

进一步地，还包括支架，所述法兰、所述料筒、所述闪蒸器、所述气盒和所述冷却屏蔽结构均固定安装于所述支架。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的适用于高通量柔性钙钛矿太阳电池卷到卷制备的线性蒸镀源，能够提高蒸镀速率，实现高通量生产；通过对温度和进料量的控制减少蒸镀速率的调节反应时间；通过喷嘴中间少两边多的布置方式提高薄膜的纵向均匀性，提高薄膜横向的均匀性和材料的利用率；通过设置闪蒸器和整流罩保证蒸镀原料本身的稳定性和充分的气化，可满足钙钛矿太阳电池的卷到卷大面积高通量的工业化生产，很好的解决了柔性钙钛矿在卷到卷到卷生产过程中，蒸镀速率的不稳定，均匀性不高，生产节拍低的问题。

基于上述理由本发明可在太阳电池领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述线性蒸镀源俯视结构示意图。

图2为本发明所述线性蒸镀源侧面结构示意图。

图3为本发明所述线性蒸镀源结构示意图。

图中：1、冷却屏蔽系统；2、闪蒸器；3、喷嘴；4、进料系统；5、气盒；6、冷却水导管；7、法兰；8、支架。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1

如图1-3所示，本发明提供了一种适用于高通量柔性钙钛矿太阳电池卷到卷制备的线性蒸镀源，用于钙钛矿层和相关蒸镀功能层的制备，包括进料装置4、闪蒸器2、整流罩、加热系统、温度控制系统和冷却屏蔽结构；

所述进料装置4包括直线步进电机、螺杆和料筒；所述螺杆一端穿过法兰7与所述直线步进电机的输出端固定连接，另一端伸入所述料筒；所述闪蒸器2的入口与所述料筒相连通，所述闪蒸器2的入口通过螺栓连接至所述料筒的出口；所述直线步进电机用于驱动所述螺杆做直线运动从而推动所述料筒内部的蒸镀原料进入所述闪蒸器2，所述闪蒸器2用于在通电后将蒸镀原料加热气化；

所述整流罩包括气盒5和若干喷嘴3；所述闪蒸器2的出口与所述气盒5相连通；所述闪蒸器2的出口通过螺栓连接至所述气盒5的入口；所述喷嘴3通过螺栓固定安装于所述气盒5顶部，且与所述气盒5内部相连通；所述喷嘴3用于将所述气盒5内部蒸汽喷出；沿所述气盒5的长度方向，所述喷嘴3的数量由中间向两端逐渐增加；

所述加热系统包括分别用于加热所述气盒5和所述喷嘴3的气盒加热模块和喷嘴加热模块；所述闪蒸器、所述气盒加热模块和所述喷嘴加热模块分别与所述温度控制系统电连接；所述温度控制系统用于控制所述闪蒸器2、所述气盒加热模块和所述喷嘴加热模块的加热温度，进而调节所述闪蒸器2内蒸镀原料蒸汽的温度以及所述气盒5和所述喷嘴3的温度；

所述冷却屏蔽结构1设置于所述整流罩外侧，用于在制备钙钛矿层和相关蒸镀功能层时，防止所述整流罩的热量外泄影响所述线性蒸镀源以外的地方，即影响热场的均匀；所述冷却屏蔽结构1顶部沿所述气盒5的长度方向开设有开口，所述喷嘴3的出口朝向所述开口，用于在制备钙钛矿层和相关蒸镀功能层时，将蒸镀原料蒸汽喷出至设置于所述开口的柔性基底上，进行蒸镀。

进一步地，所述柔性基底为PET、PI、云母纸、柔性玻璃、不锈钢箔、铝箔等柔性金属或非金属材料。

进一步地，所述螺杆与所述法兰7的连接处通过磁流体密封件密封；所述螺杆通过联轴器和螺栓与所述直线步进电机的输出端固定连接；所述磁流体密封件通过螺栓固定安装于所述法兰。

进一步地，所述闪蒸器2包括两片陶瓷片以及设置于两片所述陶瓷片之间的加热丝网，所述加热丝网由钼片或钽片制成，所述加热丝网与所述温度控制系统电连接，所述温度控制系统用于控制所述加热丝网通电将所述闪蒸器2内部的蒸镀原料加热气化，气化后进入所述整流罩。

进一步地，所述加热丝网外部设置有保温结构，用于保持所述闪蒸器2内部的加热温度并防止热辐射影响其他地方的温度。

进一步地，每一个所述喷嘴3上均设置有所述喷嘴加热模块。

进一步地，所述喷嘴3的孔径为1-5mm；所述温度控制系统控制所述气盒加热模块和所述喷嘴加热模块分别对所述气盒5和所述喷嘴3进行加热，使所述喷嘴3的温度略高于所述气盒5的温度，防止蒸汽分子在所述喷嘴3发生冷凝。

进一步地，所述气盒加热模块和所述喷嘴加热模块为铠装加热器、钼加热片或者钽加热片。

进一步地，所述温度控制系统采用高精度PID温度控制系统。

进一步地，所述冷却屏蔽结构1为水冷盒体，所述整流罩设置于所述水冷盒体内部，所述水冷盒体的冷却腔连通至用于流通冷却水的冷却水导管6，所述冷却水导管6通过卡套接头连接至用于提供冷却水的外部设备。

进一步地，还包括支架8，所述法兰7、所述料筒、所述闪蒸器2、所述气盒5和所述冷却屏蔽结构均固定安装于所述支架8。

采用本发明提供的线性蒸镀源制备钙钛矿层和相关蒸镀功能层时，所述线性蒸镀源通过所述法兰7安装于真空设备内；

所述进料装置4能够根据原料的形状大小，通过控制所述直线步进电机驱动所述螺杆推动蒸镀原料由所述料筒进入所述闪蒸器2，防止原材料持续受热的变性分解，采用本发明提供的所述进料装置4可一次装填大量原料，减少了停机换料时间；

原料经所述闪蒸器2加热气化后进入所述气盒5，在所述气盒5中均匀分布；在制备钙钛矿层和相关蒸镀功能层时，所述气盒5中的压力能够通过控制所述闪蒸器2气化原料的多少来控制，所述气盒5内蒸汽压力需要大于真空设备本底真空环境；

蒸镀原料蒸汽从所述喷嘴3中喷出，所述喷嘴3的气孔分布决定成膜的均匀性，所述喷嘴3分布中间少，两边多，所述喷嘴3的孔径可根据材料特性和速率要求进行更换；

本发明通过设置所述温度控制系统，能够根据蒸镀速率的要求调节所述闪蒸器2的加热温度，进而调节所述闪蒸器2内蒸镀原料蒸汽的温度，结合所述进料装置4对进料量的控制能够减少蒸镀速率的调节反应时间。

本发明提供的适用于高通量柔性钙钛矿太阳电池卷到卷制备的线性蒸镀源，可以解决柔性钙钛矿薄膜的均匀的大面积高通量制备问题，同时真空蒸镀的钙钛矿薄膜稳定性相对更好，对从制备方式上提高钙钛矿太阳电池的稳定性具有重要意义；同时具有高均匀性，高材料利用率，速率调节快速响应，分流整流等功能，可实现高通量大面积均匀的柔性钙钛矿薄膜的卷到卷快速制备，对推动柔性钙钛矿产业化发展具有重大意义。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明实施例技术方案的范围。