CN108183169A - 一种钙钛矿太阳电池的封装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种钙钛矿太阳电池的封装方法，涉及太阳电池领域，该电池采用经特定规格刻蚀的ITO玻璃作为衬底，钙钛矿材料作为吸收层，使用轻薄可塑性较好的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)覆盖膜以及对钙钛矿材料影响不显著的透明AB胶来对钙钛矿电池进行封装，最大程度的保证了密封性，使得钙钛矿电池的稳定性得到明显的提升，且方法简单，易于实施。

Description

一种钙钛矿太阳电池的封装方法
技术领域
本发明属于太阳电池技术领域，尤其涉及一种钙钛矿太阳电池的封装方法。
背景技术
太阳能光伏发电由于具有安全可靠、受地域限制因素较少、可方便与建筑物相结合等优势而得到快速发展。有机-无机杂化钙钛矿在2009年第一次被Miyasaka等人应用于光伏领域，其中应用CH3NH3PbI3作为吸光层的电池达到了3.8％的光电转化效率。鉴于钙钛矿材料优异的光电性质，此后短短几年中,钙钛矿太阳电池在光电转化效率上取得了巨大的进展，现在最高效率已经达到22.7％。此外有机-无机杂化钙钛矿材料的原料成本很低，且器件可以通过溶液法进行制备，可实现低成本的器件制备。
但是由于钙钛矿材料本身的性质对水氧敏感，导致其暴露在空气中效率会大幅度衰减，这限制了钙钛矿太阳电池的商业化进程，为了克服这一问题急需解决钙钛矿电池的封装工艺，能让电池稳定高效的工作。
发明内容
本发明提供了一种有效的钙钛矿太阳电池的封装方法，该方法通过合理的ITO衬底，廉价方便的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)覆盖膜和封装胶来对电池进行封装，实现了正常大气环境下电池器件效率的稳定。本发明主要利用部分刻蚀的ITO玻璃，使得蒸发的金电极可以方便的引出。通过轻薄且光学透过性较好的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)覆盖膜搭配AB胶来有效封装电池，实现电池中的钙钛矿材料与外界水氧的有效阻隔，从而有效增强了电池的稳定性。
本发明的技术方案：
一种钙钛矿太阳电池的封装方法，该方法步骤包括：
在透明玻璃(1)、透明导电薄膜ITO(2)形成的ITO玻璃上依次沉积钙钛矿太阳电池的电子传输层(3)、钙钛矿光吸收层(4)和空穴传输层(5)；
用刀片刮去部分沉积的薄膜，固定在模具上，蒸发Au作为电极(6)；
将聚对苯二甲酸乙二醇酯覆盖膜(7)覆盖在剩余的薄膜上；
用透明的AB胶(8)将聚对苯二甲酸乙二醇酯覆盖膜(7)四周封上；
进一步的，所述的钙钛矿光吸收层(4)材料为多种卤素元素混合的钙钛矿材料。
进一步的，所述的ITO玻璃为ITO被部分刻蚀的ITO玻璃。
进一步的，所用的封装材料为柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯覆盖膜(7)。
进一步的，所述的钙钛矿光吸收层(4)材料为(FAPbI3)x(MAPbBr3)(1-x)。
进一步的，在2.5cm×2.5cm的ITO玻璃上旋涂一层二氧化锡电子传输层(3)，然后依次旋涂钙钛矿吸收层(4)、空穴传输层(5)，其中透明导电薄膜ITO(2)只存在于透明玻璃(1)中间1.5cm×1.5cm部分。
进一步的，将柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯覆盖膜(7)裁剪至1.8cm×1.8cm的方形片，使其完全覆盖住透明玻璃(1)。
本方法的优点和积极效果：
本方法通过合适的ITO玻璃使得电池的正负电极可以有效的收集电子传输层的电子和空穴传输层的空穴，使用轻薄可塑性较好，可覆盖严密的透明PET覆盖膜以及对钙钛矿材料影响不显著的透明AB胶来对钙钛矿电池进行封装，最大程度地保证了密封性，使得钙钛矿电池的稳定性得到明显的提升，且方法简单，易于实施。
附图说明
图1为本发明专利的剖面示意图；
图2为本发明专利图1的封装分步俯视示意图；
图3为本发明专利图1的封装分步俯视示意图；
图4为本发明专利图1的封装分步俯视示意图；
图5为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)掩膜材质下的封装电池效率随时间的变化曲线图；
图6为玻璃掩膜材质下的封装电池效率随时间的变化曲线图。
图中：1.透明玻璃、2.透明导电薄膜ITO、3.电子传输层、4.钙钛矿吸收层、5.空穴传输层、6.电极、7.聚对苯二甲酸乙二醇酯覆盖膜(PET覆盖膜)、8.AB胶。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明所述的技术方案作进一步的详细说明。
实施例1：
本实施例的一种钙钛矿太阳电池的结构如图1所示，从上至下依次包括：PET覆盖膜7、金电极6、AB胶8、空穴传输层(HTL)5、钙钛矿吸收层4、电子传输层(ETL)3、透明导电薄膜ITO 2、透明玻璃1。
其中钙钛矿光吸收层4为(FAPbI3)x(MAPbBr3)(1-x)，ITO玻璃衬底选用特定规格刻蚀的ITO玻璃，AB胶8采用不易与钙钛矿材料反应的艾必达耐高温透明AB胶。
请参阅图1，本发明提供一种钙钛矿电池的封装方法，包括如下步骤：
1.在2.5cm×2.5cm的ITO玻璃上(其中透明导电薄膜ITO 2只存在于中间1.5cm×2.5cm部分)旋涂制备二氧化锡作为电子传输层3。
2.在二氧化锡电子传输层3上旋涂钙钛矿前驱液来制备钙钛矿吸收层4。
3.在钙钛矿吸收层4上旋涂Spiro-OMeTAD作为空穴传输层5。
4.请参阅图2，利用刀片刮去四周的透明导电薄膜ITO2至露出ITO玻璃衬底，剩余中间1.5cm×1.5cm的薄膜。
5.请参阅图3，在电池正表面利用特定掩膜板蒸发金属金电极6得到电池的正负电极。
6.请参阅图4，用剪刀将柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯覆盖膜7裁剪至1.8cm×1.8cm的方形片，使其完全覆盖住上述步骤4中剩余的中央1.5cm×1.5cm的薄膜；
7.请同时参阅图1和图4，使用透明的艾必达环氧树脂胶(AB胶8)将聚对苯二甲酸乙二醇酯覆盖膜7的四周严密粘住，等其自然烘干。
当采用柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯覆盖膜(PET覆盖膜)7作为掩模材质的封装电池，初始效率为15.64％，20天后的效率为14.07％，达起始效率的93％。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)掩膜材质下的封装电池效率随时间的变化曲线图如附图5所示。
实施例2：
本实施例的一种钙钛矿太阳电池的结构如图1所示，从上至下依次包括：PET覆盖膜7、金电极6、AB胶8、空穴传输层(HTL)5、钙钛矿吸收层4、电子传输层(ETL)3、透明导电薄膜ITO 2、透明玻璃1。
其中钙钛矿光吸收层4为(FAPbI3)x(MAPbBr3)(1-x)，ITO玻璃衬底选用特定规格刻蚀的ITO玻璃，AB胶8采用不易与钙钛矿材料反应的艾必达耐高温透明AB胶。
请参阅图1，本发明提供一种钙钛矿电池的封装方法，包括如下步骤：
8.在2.5cm×2.5cm的ITO玻璃上(其中透明导电薄膜ITO2只存在于中间1.5cm×2.5cm部分)旋涂制备二氧化锡作为电子传输层3。
9.在二氧化锡电子传输层3上旋涂钙钛矿前驱液来制备钙钛矿吸收层4。
10.在钙钛矿吸收层4上旋涂Spiro-OMeTAD作为空穴传输层5。
11.请参阅图2，利用刀片刮去四周的薄膜至露出ITO玻璃衬底，剩余中间1.5cm×1.5cm的薄膜。
12.请参阅图3，在电池正表面利用特定掩膜板蒸发金属金电极6得到电池的正负电极。
13.请参阅图4，裁剪1.8cm×1.8cm的透明玻璃薄片7，使其完全覆盖住上述步骤11中剩余的央1.5cm×1.5cm的薄膜；
14.请同时参阅图1和图4，使用透明的艾必达环氧树脂胶(AB胶8)将玻璃
薄片7的四周严密粘住，等其自然烘干。
当采用玻璃薄片7作为掩模材质的封装电池，初始效率为15.42％，7天后的效率为9.38％，达起始效率的61％。玻璃掩膜材质下的封装电池效率随时间的变化曲线图如附图6所示。
从实施例1和实施例2的比较可以看出，使用轻薄可塑性较好的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)覆盖膜对钙钛矿电池进行封装，一定时间内的电池效率优于玻璃掩膜材质下的封装电池，结果如附图5和附图6所示。
综上，本发明提供了一种钙钛矿太阳电池的封装方法，通过特定规格刻蚀的ITO玻璃使得电池的正负电极可以有效的收集电子传输层的电子和空穴传输层的空穴，使用轻薄可塑性较好的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)覆盖膜以及对钙钛矿材料影响不显著的透明AB胶来对钙钛矿电池进行封装，最大程度的保证了电池的密封性，使得钙钛矿电池的稳定性得到明显的提升，且方法简单，易于实施。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种钙钛矿太阳电池的封装方法，该方法步骤包括：
在透明玻璃(1)、透明导电薄膜ITO(2)形成的ITO玻璃上依次沉积钙钛矿太阳电池的电子传输层(3)、钙钛矿光吸收层(4)和空穴传输层(5)；
用刀片刮去部分沉积的薄膜，通过模具蒸发Au作为电极(6)；
将聚对苯二甲酸乙二醇酯覆盖膜(7)覆盖在剩余的薄膜上；
用透明的AB胶(8)将聚对苯二甲酸乙二醇酯覆盖膜(7)四周封上。
2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳电池的封装方法，其特征在于，所述的钙钛矿光吸收层(4)材料为多种卤素元素混合的钙钛矿材料。
3.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳电池的封装方法，其特征在于，所述的ITO玻璃为ITO被部分刻蚀的ITO玻璃。
4.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳电池的封装方法，其特征在于，所用的封装材料为柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯覆盖膜(7)。
5.根据权利要求1或2所述的钙钛矿太阳电池的封装方法，其特征在于，所述的钙钛矿光吸收层(4)材料为(FAPbI3)x(MAPbBr3)(1-x)。
6.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳电池的封装方法，其特征在于，在2.5cm×2.5cm的ITO玻璃上旋涂一层二氧化锡电子传输层(3)，然后依次旋涂钙钛矿吸收层(4)、空穴传输层(5)，其中透明导电薄膜ITO(2)只存在于透明玻璃(1)中间1.5cm×1.5cm部分。
7.根据权利要求6所述的钙钛矿太阳电池的封装方法，其特征在于，将柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯覆盖膜(7)裁剪至1.8cm×1.8cm的方形片，使其完全覆盖住透明玻璃(1)。
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