CN108807695A - 一种钙钛矿太阳能电池用热封装方法及组件 - Google Patents

一种钙钛矿太阳能电池用热封装方法及组件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钙钛矿太阳能电池用热封装方法及组件，该热封装方法可以有效的实现钙钛矿太阳能电池的封装，实现对于环境中水氧等破坏因素的有效隔绝，大大的提升钙钛矿太阳能电池的稳定性。本发明的热封装方法在封装的过程中不会对器件造成破坏，从而导致器件性能的下降，具有良好的耐老化性能，且成本较低，封装成本可低至20元/平米。利用该热封装方法封装的组件具备很好的稳定性。

Description

一种钙钛矿太阳能电池用热封装方法及组件
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种钙钛矿太阳能电池用热封装方法及组件。
背景技术
有机无机杂化钙钛矿太阳能电池是近些年发展出的一种具有高效率、低成本的新型太阳能电池，实现高的稳定性是其当前面临的极为迫切的需求。通过封装的方法可有效隔绝环境中的水、氧等破坏性因素，从而大大提升钙钛矿太阳能电池的长期稳定性。
目前报道的主流的钙钛矿太阳能电池的封装技术是使用紫外固化胶的技术进行封装，然而，由于通常使用的紫外固化胶的组分会溶解钙钛矿电池中上部的传输层材料，导致器件的破坏，从而导致器件性能的明显下降。此外，紫外固化胶还具有成本较高，使用过程中需使用高强度紫外线等，其存在不安全因素，因而对于钙钛矿太阳能电池而言，需要发展一种可靠的封装技术。
发明内容
本发明申请即是针对现有的封装技术的不足，提供一种可靠的钙钛矿太阳能电池的热封装方法。
本发明申请所述的一种钙钛矿太阳能电池用热封装方法及组件，可以有效的实现钙钛矿太阳能电池的封装，利用该方法封装的钙钛矿太阳能电池组件具备很好的稳定性。
本发明申请的目的是提供一种可靠的钙钛矿太阳能电池的热封装方法，及使用该方法封装的钙钛矿电池组件。其包括如下的步骤：
(1)步骤一，将乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜裁剪成与需要封装的钙钛矿太阳能电池相当的大小；
(2)步骤二，将盖板材料如玻璃、PET等裁剪成合适的大小；
(3)步骤三，把要封装的钙钛矿太阳能电池、裁剪好的乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜和盖板材料从下至上依次叠放，并压合排出其中的气泡；
(4)步骤四，将该组合体转移至温度为50-200℃加热设备上；
(5)步骤五，均匀施加20-50000Pa/m2的压力，加热0.1-60分钟后，待乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜固化后即完成钙钛矿太阳能电池的的有效封装。
步骤一中使用的乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜的主要成分为乙烯-醋酸乙烯共聚物，通过加热可以交联固化。
步骤三中所述的该封转技术技术使用的结构从下至上为：钙钛矿太阳能电池组件、乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜、盖板材料，其中盖板材料可以是玻璃、PET薄膜等。
使用该钙钛矿太阳能电池用热封装方法制备的钙钛矿太阳能电池组件具备很好的隔绝水氧的能力，具备很好的稳定性。
本发明申请所述的一种钙钛矿太阳能电池用热封装方法及组件，具有以下的优点：封装效果良好，可满足商业化的钙钛矿太阳能电池组件的封装要求；封装的过程中不会对器件造成破坏，从而导致器件性能的下降；使用该封装方法制备的器件具有良好的耐老化性能；此外该热封装技术其成本较低，封装成本可低至20元/平米。利用该封装方法封装的组件具备良好的稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例一的乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜和封装后的钙钛矿太阳能电池组件示意图；
图2是本发明实施例二的使用该封装方法封装前后的钙钛矿太阳能电池组件光电转化效率变化图；
图3是本发明实施例三的使用该封装方法封装后的钙钛矿太阳能组件在自然环境中的光电转化性能变化图；
图4是本发明实施例四的使用该封装方法封装后的钙钛矿太阳能电池组件耐沸水测试结果。
具体实施方式
以下结合具体的实施方式，对本发明申请所述的一种钙钛矿太阳能电池用热封装技术及组件进行描述，目的是为了公众更好的理解所述的技术内容，而不是对所述技术内容的限制，事实上，在以相同或近似的原理对所述热封装方法技术进行的改进，都在本发明申请所要求保护的技术方案之内。
实施例一
将乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜裁剪成2×1厘米大小，将盖板玻璃裁剪成2×1厘米大小。将待封装的钙钛矿太阳能电池、乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜、盖板材料对齐形成组合体，压出其中的气泡。将该组合体转移至100℃的加热设备上，均匀施加50000Pa的压力，3分钟后，待乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜固化后即可取下。
图1是乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜实物和封装后的钙钛矿太阳能电池组件示意图及实物，乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜商用化产品价格很便宜，封装结构也较为简单，由于其为固态化的薄膜，实施起来简单易行，并且封装过程对器件结构不会产生明显的影响。
实施例二
将乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜裁剪成2×1厘米大小，将盖板玻璃裁剪成2×1厘米大小。将待封装的钙钛矿太阳能电池、乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜、盖板材料对齐形成组合体，压出其中的气泡。将该组合体转移至100℃的加热设备上，均匀施加50000Pa的压力，3分钟后，取下组合体。在一个标准太阳的光照的条件下，测定封装后的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率，并和封装前的效率进行对比。
图2是使用该封装方法封装前后的钙钛矿太阳能电池组件光电转化效率曲线变化对比图，其中器件放置在一个标准太阳光下对其性能进行测量，器件的光电转化效率是通过对电压-电流曲线扫描得到。从结果来看，相比于封装之前的钙钛矿太阳能，封装后的电池参数如开路电压、短路电流、填充因子、效率都有明显的提升，可见封装过程对器件本身没有损伤，反而有利。而其他的封装方法封装过程通常会导致器件性能的衰退。
实施例三
将乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜裁剪成2×1厘米大小，将盖板玻璃裁剪成2×1厘米大小。将待封装的钙钛矿太阳能电池、乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜、盖板材料对齐形成组合体，压出其中的气泡。将该组合体转移至100℃的加热设备上，均匀施加50000Pa的压力，3分钟后，取下组合体。将封装后的组件放置于自然环境中，约25℃的温度，30％的相对湿度，十五天后，在一个标准太阳的光照的条件下，测定封装后的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率变化，并和原始效率进行对比。
图3是使用该封装方法封装后的钙钛矿太阳能组件在自然环境中的光电转化性能变化图。器件存放的条件是25℃、30％左右的相对湿度的自然环境。器件性能测试方法是：放置在一个标准太阳光下通过对电压-电流曲线扫描。从结果来看，相比于封装后器件的原始效率，15天后封装后电池性能电池参数如开路电压、短路电流、填充因子、效率都没有明显的衰减，可见封装有效的隔绝了外界的水氧等破坏性因素，说明该该封装方法具有很高的可靠性。
实施例四
将乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜裁剪成2×1厘米大小，将盖板玻璃裁剪成2×1厘米大小。将待封装的钙钛矿太阳能电池、乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜、盖板材料对齐形成组合体，压出其中的气泡。将该组合体转移至100℃的加热设备上，均匀施加50000Pa的压力，3分钟后，取下组合体。将封装后的组件投入煮沸的去离子水中，3天后观察钙钛矿太阳能电池的变化。
图4是使用该封装方法封装后的钙钛矿太阳能电池组件耐沸水测试结果。未封装的器件投入沸水中是会被立即降解破坏的，光活性层会由黑色变为无光电转换活性的黄色物质，而在图4中可见，利用该方法封装后的器件在沸水中煮沸3天后，器件仍保持了原始的状态，目视看不到明显的降解，仍保持了黑色。
上述实施实例结合附图对本发明进行了描述，本发明的具体实施不受上述实例的限制，基于上述发明所进行的非本质性的改动仍属于该发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种钙钛矿太阳能电池用热封装方法，其特征在于：所述方法使用热固化的乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜，通过加热并同时施加一定的压力，将钙钛矿太阳能电池组件、乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜、盖板材料粘结为一体，起到隔绝水氧，保护钙钛矿太阳能电池的作用。
2.如权利要求1所述的一种钙钛矿太阳能电池用热封装方法，其特征在于，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜的主要成分为乙烯-醋酸乙烯共聚物，通过加热能够交联固化。
3.如权利要求1所述的一种钙钛矿太阳能电池用热封装方法，其特征在于，所述方法使用的封装结构由下至上依次为：钙钛矿太阳能电池组件、乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜、盖板材料。
4.如权利要求1所述的一种钙钛矿太阳能电池用热封装方法，其特征在于，封装的太阳能电池组件的光活性层为有机无机杂化的铅卤钙钛矿材料。
5.如权利要求1所述的一种钙钛矿太阳能电池用热封装方法，其特征在于，封装过程中使用了加热的条件，其温度介于50-200℃之间。
6.如权利要求1所述的一种钙钛矿太阳能电池用热封装方法，其特征在于，封装过程中对钙钛矿太阳能电池组件、乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜、盖板材料的组合体施加了一定的压力。
7.一种钙钛矿太阳能电池用热封装方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)步骤一，将乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜裁剪成与需要封装的钙钛矿太阳能电池相当的大小；
(2)步骤二，将盖板材料裁剪成合适的大小，该盖板材料是玻璃或PET；
(3)步骤三，把要封装的钙钛矿太阳能电池和裁剪好的乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜和盖板材料依次叠放，并压合排出其中的气泡；
(4)步骤四，将钙钛矿太阳能电池组件、乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜、盖板材料的组合体转移至温度为50-200℃的加热设备上；
(5)步骤五，均匀施加20-50000Pa/m2的压力，加热0.1-60分钟后，待乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜固化后即完成钙钛矿太阳能电池的的有效封装。
8.一种钙钛矿太阳能电池组件，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池组件使用如权利要求7所述的方法进行热封装。
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