等离子清洗是钙钛矿太阳能电池（PSC）制备中的关键前处理 / 后处理工艺，核心作用是表面清洁、活化改性、去除有机物残留、提升薄膜附着力与界面质量，进而改善器件效率与稳定性，尤其适配大面积量产与卷对卷工艺。
一、核心应用场景与作用
应用场景 | 核心作用 | 适用工序 |
基底预处理（ITO/FTO 玻璃、PET/PI 柔性基底） | 去除油污、光刻胶残留、水分；活化表面（提升表面能）；改善 TCO 层与传输层的界面接触 | 旋涂 / 狭缝涂布前、蒸镀前 |
钙钛矿薄膜后处理 | 温和去除表面残留前驱体、针孔修复辅助、改善晶界；避免湿法清洗对钙钛矿的溶蚀损伤 | 退火后、传输层沉积前 |
电极 / 封装前处理 | 清洁背电极表面、活化封装界面；提升封装层与器件的结合力，降低水氧渗透风险 | 电极蒸镀前、组件封装前 |
二、关键工艺参数与选型（核心重点）
常用等离子体类型及适用场景
等离子类型 | 气源 | 适用场景 | 优缺点 |
氧等离子体（O₂） | 纯O₂或 O₂/Ar 混合 | 有机物残留去除、表面活化 | 清洁效果强；但高功率 / 长时间易氧化 TCO 层（如 ITO） |
氩等离子体（Ar） | 纯 Ar | 物理轰击清洁、表面粗化（提升附着力） | 无氧化风险；对有机物去除效果弱，需配合氧等离子体 |
氢等离子体（H₂/Ar） | H₂+Ar 混合 | 还原表面氧化层、修复界面缺陷 | 适合金属电极前处理；需严格控制工艺，避免氢脆与安全风险 |
氮等离子体（N₂） | 纯 N₂ | 惰性清洁、表面改性（引入氨基） | 温和，适合钙钛矿薄膜后处理 |
核心工艺参数控制（避免损伤钙钛矿）
功率 & 压强：低功率（100–300 W）、低真空度（10–50 Pa），避免高能离子轰击导致钙钛矿薄膜剥离、晶界损伤
处理时间：基底预处理 30–120 s；钙钛矿薄膜后处理 **<30 s**（严控时间，防止离子损伤）
温度：室温或低温（<60℃），钙钛矿热稳定性差（>100℃易分解）
气源流量：10–50 sccm，流量过大易导致真空度下降，影响等离子体密度
设备选型建议
实验室：小型真空等离子清洗机（腔体式），适配小尺寸基片（25×25 mm、50×50 mm），可集成手套箱，惰性氛围操作
中试 / 量产：在线式等离子清洗机（卷对卷 / 平板式），适配大面积基片，与涂布、蒸镀等设备联线，实现连续化生产；优先选择低温、低功率、均匀性高的机型
三、操作要点与风险防控（钙钛矿专属）
避免直接高能轰击：钙钛矿（如 MAPbI₃）对离子轰击敏感，严禁高功率、长时处理；建议先在空白基底上调试参数，再用于器件
惰性氛围保护：处理后立即转入手套箱或惰性气体环境，防止表面重新吸附水氧
TCO 层保护：氧等离子体处理 ITO 基底时，严控时间（<60 s），避免 In₂O₃氧化为 In₂O₃-x，导致方块电阻上升
安全防护：氢等离子体处理需防爆设计，氧等离子体处理后需排尽臭氧，避免人员伤害
四、常见问题与优化方案
问题 | 原因 | 优化方案 |
薄膜附着力差、剥离 | 表面能低、残留有机物 | 先 Ar 等离子体物理清洁，再 O₂等离子体短时间活化 |
器件效率下降、漏电流增大 | 钙钛矿薄膜损伤、晶界缺陷 | 降低功率、缩短处理时间，改用 N₂或 Ar 等离子体 |
TCO 层电阻上升 | 氧等离子体过度氧化 | 减少处理时间，改用 Ar 等离子体 |
