在碳基钙钛矿太阳能电池 (CPSC) 的制造中，高精度实验室压机是负责形成密封的设备。 它施加精确的压力和均匀的温度——通常为 120 摄氏度——以软化聚氨酯等热塑性封装材料。此过程将材料推入多孔碳电极，并将其牢固地粘合到盖玻片上，将独立的层转变为统一的器件。
通过迫使封装材料完全渗透碳层的孔隙，实验室压机形成了一个坚固的物理屏障，可以阻止环境湿气进入，并锁定挥发性组件，从而解决了钙钛矿太阳能电池的主要耐用性挑战。
有效封装的机械原理
实现深层孔隙渗透
CPSC 中的碳电极本质上是多孔的。简单的表面粘合不足以实现长期稳定性。
实验室压机将机械力施加到软化的热塑性材料上，将其推入这些微观孔隙深处。这种“孔隙填充”作用确保电池结构内部没有可能积聚湿气或出现结构弱点的空隙。
热粘合动力学
温度控制与压力同样关键。压机保持稳定的 120°C（聚氨酯的典型温度），这使得封装材料具有理想的粘度。
这个特定的温度窗口允许材料在不加热或降解下方敏感的钙钛矿材料的情况下自由地在电池组件周围流动。
形成密封
一旦材料填充了碳孔并接触到盖玻片，压机就会保持组装状态，直到形成粘合。
这形成了一个连续的物理屏障。它有效地阻止了氧气和湿气的进入——这两种主要的导致钙钛矿性能下降的环境因素——同时防止内部挥发性组件的泄漏。
理解权衡
热降解的风险
虽然热量对于软化封装材料是必需的，但钙钛矿材料对热应力非常敏感。
如果实验室压机超过目标温度或保持时间过长，您就有可能在电池部署之前就降解了活性钙钛矿层。精确的温度控制不是奢侈品；它是避免在组装过程中损坏器件的必需品。
压力均匀性与机械应力
压机的“高精度”特性对于避免机械故障至关重要。
不均匀的压力可能导致盖玻片或导电玻璃基板破裂。相反，压力不足会导致孔隙填充不完全，使电池容易受到湿气的快速降解。压机必须在高力与绝对平面均匀性之间取得平衡。
为您的目标做出正确选择
为了最大限度地提高封装过程的有效性，请考虑您的具体性能目标：
- 如果您的主要重点是最大化寿命： 优先考虑更高的压力设置（在安全限制内），以最大化孔隙渗透深度，确保形成尽可能厚的防潮屏障。
- 如果您的主要重点是器件效率： 专注于精确的热管理，以确保粘合温度永远不会超过您特定钙钛矿成分的击穿阈值。
高精度压机不仅仅是一个组装工具；它是您太阳能电池寿命的守护者。
总结表：
| 参数 | 在 CPSC 封装中的作用 | 对器件性能的影响 |
|---|---|---|
| 压力控制 | 将封装材料推入多孔碳电极 | 防止空隙并确保结构完整性 |
| 热管理 | 在约 120°C 下软化热塑性材料（例如聚氨酯） | 在不降解钙钛矿层的情况下实现材料流动 |
| 平面均匀性 | 将力均匀分布在电池表面 | 防止基板开裂并确保密封 |
| 孔隙渗透 | 实现碳层的深层渗透 | 形成坚固的物理屏障，防止湿气/氧气进入 |
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参考文献
- Carys Worsley, Trystan Watson. Age-induced excellence with green solvents: the impact of residual solvent and post-treatments in screen-printed carbon perovskite solar cells and modules. DOI: 10.1039/d4ma00136b
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
