一种用于太阳能电池的加热退火装置及其退火方法

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳能电池生产制备领域，涉及一种用于太阳能电池的加热退火装置及其退火方法。

背景技术

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池因其高光电转换效率及简单廉价的制备工艺，在光伏领域掀起了新的研究热潮。经过近十年的研究发展，钙钛矿太阳能电池的最高光电转换效率已经跃升至最新认证的25.5％，与商业化的晶硅太阳能电池相当。目前的钙钛矿电池已吸引了大量的高校、科研院所进行研究。目前在钙钛矿太阳能电池的制备过程中，钙钛矿电池的活性层一般先通过机械刮涂、狭缝涂布等方法制备出湿膜后再通过热台加热的方法挥发溶剂，控制钙钛矿结晶，形成最终的钙钛矿层。然而目前通过热台的加热方式加热钙钛矿湿膜会导致由于加热传导的过程使湿膜形成加热梯度，并最终导致钙钛矿膜结晶不均匀，同时热台加热退火的方法在制备产业化、大面积的钙钛矿电池时造成一定的能源浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中，钙钛矿电池采用热台加热退火所带来的问题的缺点，提供一种用于太阳能电池的加热退火装置及其退火方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种用于太阳能电池的加热退火装置，包括封闭式箱体，箱体的内部顶面安装有红外灯，箱体内部的侧壁上安装有温度传感器，箱体的内侧底部设有放置电池的平台，箱体的外侧底部安装有底座，底座上安装有电源开关、温度调节开关和控制器，所述电源开关与控制器电连接，所述控制器分别于温度调节开关和温度传感器电连接。

优选地，所述红外灯设有若干个，均匀分布在箱体的内部顶面上。

优选地，所述温度传感器设有若干个，均匀分散安装在箱体的侧壁上。

优选地，所述箱体的侧壁为双层中空结构，侧壁的中空结构中填充有隔热层。

优选地，所述底座上设有显示屏及与显示屏电连接的显示屏开关；所述显示屏分别与温度传感器和控制器电连接。

优选地，所述底座上设有与控制器电连接的计时器。

优选地，所述箱体由不锈钢薄板搭建而成；所述箱体的侧壁厚度为1.5mm以上。

优选地，所述红外灯为LED灯。

优选地，所述箱体为长方体结构。

一种基于所述加热退火装置的加热退火方法，包括：将电池放置在箱体内部的平台上，在控制器上输入设定的加热退火温度，打开电源开关，红外灯通电开始工作，温度传感器感应到箱体内部的温度，并将温度传输给控制器，控制器感应到温度超过预设温度后会通过电源开关控制红外灯的温度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种用于太阳能电池的加热退火装置，红外灯安装于箱体内部顶面，红外灯的开启可以使实验平台内产生红外线，对钙钛矿湿膜进行加热退火。同时，通过控制器和温度传感器控制红外灯的温度，通过红外加热的方法辅以精准的温度控制有利于钙钛矿电池钙钛矿层加热退火结晶的均一性，红外线加热方式具有下述优点：具有穿透力，能内外同时加热，使钙钛矿电池湿膜受热均匀，有助于钙钛矿层结晶的均一性；不需要热传介质进行热传递，热效率良好；可局部加热，节省能源，能够同时对多个钙钛矿电池进行加热退火；节省炉体的建造费用及空间，组合、安装及维修简单容易；温度控制容易、且升温迅速，操作简单，且安全性较高；热惯性小，不需要暖机，节省人力。因为红外线加热具有上述优点，能够获得高效率高均匀性的加热效果，进而获得高品质的产品，同时更适于嵌套于钙钛矿电池产业化的生产线中节省能源，能够有效提高生产效率。

进一步地，箱体由不锈钢板制备，不锈钢板的厚度在1.5mm以上，所述箱体的侧壁为双层中空结构，侧壁的中空结构中填充有隔热层防止红外线加热的热量向设备外罩及设备底座传导。

进一步地，底座上设有显示屏，实时显示钙钛矿太阳能电池核心钙钛矿层加热退火过程中箱体内各区域的温度，判断加热退火的均匀性及温度控制精度。

进一步地，底座上设有与控制器电连接的计时器，能够实时控制加热时间、保温时间和升温速率，精准便捷控制钙钛矿太阳能电池核心钙钛矿层加热退火过程。

本发明还公开了一种加热退火装置的加热退火方法，是基于上述装置进行的，将电池放置在箱体内部的平台上，在控制器上输入设定的加热退火温度，打开电源开关，红外灯通电开始工作，温度传感器感应到箱体内部的温度，并将温度传输给控制器，控制器感应到温度超过预设温度后会通过电源开关控制红外灯的温度。本发明方法操作简单，可控性强，适用范围较广。

附图说明

图1为本发明用于太阳能电池的加热退火装置整体结构示意图；

其中：101-红外灯；102-箱体；103-显示屏；104-温度调节开关；105-计时器；106-显示屏开关；107-电源开关；108-底座；109-温度传感器；110-控制器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，而不是全部的实施例。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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

实施例1

如图1所示，一种用于太阳能电池的加热退火装置，包括封闭式箱体102，箱体102的内部顶面安装有红外灯101，箱体102内部的侧壁上安装有温度传感器109，箱体102的内侧底部设有放置电池的平台，箱体102的外侧底部安装有底座108，底座108上安装有电源开关107、温度调节开关104和控制器110，所述电源开关107与控制器110电连接，所述控制器110分别于温度调节开关104和温度传感器109电连接。红外灯101设有10个，均匀分布在箱体102的内部顶面上。温度传感器109设有若干个，均匀分散安装在箱体102的侧壁上。

实施例2

除以下内容外，其余内容与实施例1相同。

箱体102的侧壁为双层中空结构，侧壁的中空结构中填充有保温隔热层。底座108上设有显示屏103及与显示屏103电连接的显示屏开关106；所述显示屏103分别与温度传感器109和控制器110电连接。

实施例3

除以下内容外，其余内容与实施例1相同。

底座108上设有与控制器110电连接的计时器105。

实施例4

设备箱体102为不锈钢钢板，钢板厚度为1.5mm，箱体102为长方体结构，箱体102的大小为60cm*60cm*80cm；箱体102底部中心设有平台，平台为钙钛矿电池样品的载体，电池样品在该平台上接受处理；箱体102顶部安装有12个红外灯，可以利用红外照射对样品进行加热。

利用本发明装置对钙钛矿电池进行加热退火的方法如下：

将电池放置在箱体102内部的平台上，在控制器110上输入设定的加热退火温度，打开电源开关107，红外灯101通电开始工作，温度传感器109感应到箱体102内部的温度，并将温度传输给控制器110，控制器110感应到温度超过预设温度后会通过电源开关107控制红外灯101的温度。

综上所述，利用本发明装置，能够获得高效率高均匀性的加热效果，进而获得高品质的产品，同时更适于嵌套于钙钛矿电池产业化的生产线中节省能源、提高生产效率。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。