公司新闻2026-09-02
突破钙钛矿涂布瓶颈:狭缝设备如何精准攻克 “边缘效应”?
分享至:

在钙钛矿太阳能电池的生产过程中,狭缝涂布是关键工艺之一,然而边缘效应却严重影响着涂布的均匀性,进而影响电池的性能和效率。如何攻克边缘效应,实现均匀性突围,成为了产业界关注的焦点。




边缘效应产生的机理




表面张力差异:涂布液在狭缝模头出口处,边缘部分与中心部分的表面张力存在差异。边缘处液体与空气接触面积大,表面张力相对较大,会导致液体有向边缘聚集的趋势,从而造成边缘涂布量多于中心,形成边缘隆起。


蒸发速率不同:在涂布过程中,边缘部分的液体由于与空气接触更充分,蒸发速率通常比中心部分快。特别是在大面积涂布时,这种差异更为明显,会使边缘处液体黏度增加,流动阻力变大,进一步影响涂布均匀性,甚至可能产生“咖啡环效应”,即边缘结晶速率快于中心区域,导致边缘形成一圈厚膜。


流体动力学因素:涂布液从狭缝模头流出时,边缘处的流体动力学状态与中心不同。模头边缘的液体流动容易受到外界干扰,如气流等,且液体在边缘的流速分布不均匀,可能会出现涡流或流速突变等情况,影响涂布的均匀性。




实现均匀性突围的设备解决方案




模头唇口特殊设计:通过优化模头唇口的内部几何形状,可以调整涂布液的流出轮廓。例如,设计特殊的流道结构,使液体在模头内部流动时,边缘部分的流速得到适当调整,补偿因表面张力等因素导致的液体聚集。有研究表明,通过合理设计模头唇口,可使涂布边缘的隆起几乎被消除,显著提高涂布均匀性。


三菱模头,通过2个豁口实现边缘咖啡环效应的尽量减少


抽吸系统应用:在涂布模头后方设置抽吸系统,可在一定程度上改善边缘效应。通过在湿膜表面形成低压和快速气体流动环境,加速溶剂挥发,同时调整液体的流动状态。但传统的吸气装置若顺着涂布方向对准涂布模头刀唇出液位置吸气,会在模头刀唇与基板间形成涡流,影响涂布均匀性。改进方法是将吸气角度调整为斜对着基板吸气,可减弱涡流。另外,合理设置储液区,能避免吸风流道内的冷凝溶剂回流滴落至基板上,进一步提高成膜质量和均匀性。


其他辅助技术:如采用气浮涂布平台也是解决均匀性问题的有效途径之一。气浮平台通过高压气体形成悬浮气垫,使涂布头与基板保持“零接触”,其双Y双Z轴结构可针对大尺寸基板涂布中的边缘塌陷难题,实现双向同步驱动消解惯性偏斜、Z轴自适应调平抑制基板形变等功能,能将薄膜厚度波动控制在极小范围内,大幅提高钙钛矿薄膜的涂布均匀性。


纳米级的孔径的气浮轴承


钙钛矿狭缝涂布设备要实现均匀性突围,需深入理解边缘效应产生的机理,综合运用多种先进的设备技术和解决方案。随着技术的不断进步,相信未来会有更多高效的方法出现,助力钙钛矿太阳能电池产业朝着更高效率、更低成本的方向发展。