超声波涂布技术在FTO（氟掺杂氧化锡）玻璃表面制备功能薄膜（如光电转换层、缓冲层等）时，需结合FTO玻璃

的透明导电特性（表面电阻通常10–20Ω/□，透光率＞80%）和表面特性（含SnO₂:F导电层，表面可能存在羟基、污染

物）优化工艺。以下是针对FTO玻璃的超声波涂布关键技术要点：

　　一、FTO玻璃的预处理

　　FTO玻璃表面状态直接影响涂层附着力与界面电荷传输，预处理需实现“清洁-活化-改性”三步协同：

　　1.深度清洁

　　–去除表面污染物：依次用中性洗涤剂（1%浓度）、去离子水、丙酮、无水乙醇各超声清洗15–20分钟，去除

油脂、灰尘及加工残留（如切割碎屑）；

　　–去除氧化层与羟基：清洗后用稀盐酸（1–5%）浸泡5分钟（溶解表面游离SnO₂颗粒），去离子水冲洗至中

性，氮气吹干；

　　–最终净化：若涂层对界面洁净度要求极高（如钙钛矿/FTO界面），可进一步在UV-臭氧清洗仪中处理20分钟

或等离子体刻蚀（氧气氛围，功率50–100W，3分钟），彻底分解有机残留。

　　超声波涂布FTO玻璃-玻璃表面制备功能薄膜-光电转换层

　　2.表面能调控

　　–FTO原生表面通常为弱亲水性（水接触角30°–50°），若涂布疏水性溶液（如有机半导体墨水），需通过硅烷化

处理降低表面能：将FTO浸入1%三甲基氯硅烷（TMCS）的甲苯溶液中10分钟，形成疏水层（接触角＞90°）；

　　–若涂布亲水性溶液（如金属氧化物溶胶），可通过等离子体处理提升亲水性（接触角＜20°），避免液滴收缩

导致的涂层不连续。

　　二、超声波涂布核心参数适配

　　针对FTO玻璃的硬质、平面特性及功能涂层需求（如厚度均匀性、透光性保留），需优化以下参数：

　　1.设备配置

　　–喷头选择：采用平面扇形喷头（喷幅宽度与FTO玻璃尺寸匹配，如5–10cm），喷嘴材质优选陶瓷或聚四氟

乙烯（避免划伤FTO表面）；

　　–定位精度：喷头与FTO表面平行度误差＜0.1mm，确保雾流垂直均匀覆盖，避免边缘涂层偏厚。

　　2.雾化与沉积参数

　　–超声频率：根据涂层材料选择，对于纳米颗粒分散液（如TiO₂、ZnO），选用40–60kHz低频（利于颗粒分散）；

对于有机溶液（如HTL材料Spiro-OMeTAD），选用80–100kHz高频（细化液滴至5–15μm，提升均匀性）；

　　–功率与流量匹配：FTO玻璃常见尺寸为10×10cm²，溶液流量控制在0.3–1.0mL/min，对应超声功率3–8W

（功率过高易导致FTO局部过热，影响导电性能）；

　　–喷头间距与移动速度：间距4–6cm（过近易产生液滴飞溅，损伤FTO表面），移动速度8–15mm/s（结合

流量计算，确保湿膜厚度5–20μm，干燥后达目标厚度）；

　　–载气条件：氮气载气压强0.04–0.08MPa（低气压避免雾流冲击FTO表面造成的涂层扰动），气体纯度＞99.99%

（防止杂质引入）。

　　超声波涂布FTO玻璃-玻璃表面制备功能薄膜-光电转换层

　　三、功能涂层与FTO的适配性设计

　　根据目标器件（如太阳能电池、电致变色器件）需求，选择涂层材料并优化溶液特性：

　　1.溶液参数调控

　　–粘度：针对FTO的平面特性，溶液粘度需控制在5–50mPa·s（低粘度溶液易流平，高粘度需配合高频超声雾化）；

　　–固含量：纳米浆料（如TiO₂光阳极）固含量5–15wt%（过高易堵塞喷嘴），有机功能层（如空穴传输层）固含

量0.5–3wt%（确保透光性）；

　　–兼容性：避免溶液中含强腐蚀性成分（如氢氟酸），防止蚀刻FTO的SnO₂:F层导致导电性下降。

　　2.典型涂层应用示例

　　–TiO₂致密层（电子传输层）：

　　溶液：钛酸四丁酯（0.1mol/L）溶于乙醇/乙酸混合溶剂，超声雾化参数60kHz、0.5mL/min，干燥后450°C退火

30分钟（形成锐钛矿相，与FTO良好接触）；

　　–PEDOT:PSS层（空穴传输层）：

　　溶液：1.3wt%PEDOT:PSS水溶液（添加5%DMSO），超声频率100kHz、速度10mm/s，80°C真空干燥15

分钟（保持FTO透光率＞75%）。

　　四、后处理工艺与性能保障

　　涂布后的FTO玻璃需通过后处理固化涂层并优化界面性能：

　　1.干燥与退火

　　–分步干燥：室温静置5–10分钟（预干燥）→60–100°C热板加热10–20分钟（去除溶剂），避免直接高温导

致涂层开裂；

　　–高温退火：若涂层为无机材料（如金属氧化物），退火温度需＜550°C（FTO玻璃耐受上限，防止SnO₂:F层

结晶度下降），升温速率5–10°C/min，保温30–60分钟。

　　2.界面修饰

　　–对光电器件，可在涂层与FTO之间引入自组装单分子层（如磷酸类化合物），通过化学键合（-PO₄与FTO表

面Sn⁴⁺结合）提升界面电荷提取效率。

　　钙钛矿全流程介绍-溶液涂布工艺-TCO层-空穴传输层

　　超声波涂布FTO玻璃的核心是“表面预处理-参数适配-材料兼容性”三位一体：通过深度清洁与表面能调控确

保涂层附着，优化超声频率、功率及载气参数实现均匀沉积，结合后处理工艺平衡涂层性能与FTO导电透光特性。

该技术尤其适用于大面积、低成本制备光伏器件、透明电极功能层，关键在于根据涂层材料特性精细化调整工艺

窗口，同时避免对FTO原生性能的损伤。