鈣鈦礦太陽能電池領域用手套箱

來源：發布時間：2025-12-17

在鈣鈦礦太陽能電池的制備過程中，其光敏活性層及功能界面對于環境氣氛中的水分和氧氣具有高度的敏感性。微小的環境波動就可能導致材料降解、器件效率衰減等問題，因此在手套箱內開展制備工作已成為行業內的標準操作模式。手套箱綜合性能直接決定了鈣鈦礦太陽能電池制備過程的可控性、再現性以及成品器件的性能與穩定性。為確保制備成功，手套箱的一些關鍵注意事項需嚴格把控。

一：手套箱內維持水氧含量＜1PPM

鈣鈦礦制備材料的化學穩定性較差，與水分和氧氣接觸會導致其分解與氧化，從而劣化電池的光電轉換效率與長期穩定性。

水、氧含量是手套箱環境控制的重要指標，對于鈣鈦礦太陽能電池制備而言，必須將箱內水、氧含量穩定控制在＜1ppm的極低水平。這是保障鈣鈦礦材料本征特性、實現高質量晶體生長和穩定界面形成的基礎前提。

為確保手套箱內的水氧值能夠穩定維持在1ppm以下，需確保手套箱箱體（包括視窗、手套、密封圈等）的氣密性，以徹底阻隔外部雜質的滲透；使用高純惰性氣體，避免工作氣體不純，引入過多雜質進入箱內；同時，必須嚴格監控并定期再生或更換凈化材料，保障其持續高效的深度凈化能力等；通過這些措施，實現手套箱內的低水氧氣氛環境持續且穩定維持。

二：鈣鈦礦手套箱內的潔凈環境

潔凈的箱內環境是避免雜質污染鈣鈦礦材料的重要前提，尤其是在薄膜沉積等關鍵制備環節，微小的塵埃顆粒都可能成為器件缺陷的誘因。手套箱可在箱體頂部配備FFU超凈過濾系統，由除塵風機驅動手套箱內部氣體經H14高效或U15超高效過濾濾芯過濾后，形成穩定的單向垂直層流，有效去除工作區內的顆粒物，使手套箱內操作區域的潔凈度達到十級或百級標準，為鈣鈦礦太陽能電池的高精度制備提供潔凈環境支撐。

箱內氣體在流經底部區域后，通過循環管道重新回流至除塵系統，形成閉環循環過濾模式，手套箱內能始終保持潔凈環境的穩定性。

三：有機溶劑的處理與溫度調控

1：有機溶劑的處理

在鈣鈦礦太陽能電池制作過程中，溶液配制與器件后處理時，有機溶劑（如二甲基甲酰胺DMF和二甲基亞砜DMSO等）會從溶液中揮發，積聚在手套箱內。這些揮發性有機溶劑可能與鈣鈦礦材料發生相互作用，影響器件性能，也會對手套箱傳感器構成潛在風險。

針對這一問題，可開啟手套箱的 “清洗” 功能，通過惰性工作氣體置換的方式，將箱內混合有有機溶劑的氣體排出箱外；同時建議加裝加大規格的有機溶劑吸附器，利用吸附材料對箱內殘留的有機溶劑進行深度吸附，進一步降低其濃度。

2：溫度調控

制備鈣鈦礦溶液，需要將鈣和鈦的化合物加入有機溶劑內，同時添加一些表面活性劑和穩定劑來提高溶液的穩定性，這些材料需要儲存在無水無氧無塵的手套箱內。

有一些制備溶液對溫度比較敏感，溫度波動可能導致溶液濃度不均、結晶速率異常等問題。對此，可在手套箱內加裝工業空調系統，將箱內溫度精確控制在15-20℃的適宜范圍內，為溶液制備、薄膜生長等環節提供穩定的溫度環境，保障實驗條件的一致性。