CN109524554B - 钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件的去湿除氧封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件的去湿除氧封装方法，包括：1)、将PET背板玻璃、下封胶膜、钙钛矿/硅叠层太阳能电池自下而上依次层叠，形成待封装电池组件；2)、在真空环境中对层叠好的待封装电池组件进行去湿除氧处理，去除钙钛矿/硅叠层太阳能电池表面多余的水氧；3)、将上封装胶膜、玻璃板覆盖于钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件表面；4)、压合封装，获得钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件。本发明最大程度去除了电池表面吸附的水氧，并与大气隔绝，保证了电池的密封性，使电池持续长期高效稳定的工作，且具有操作简单，便于工业化生产的特点。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池领域，特别涉及一种钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件的去湿除氧封装方法。
背景技术
目前，环境污染与能源短缺成为人类必须要面对并解决的问题。太阳能作为一种可再生能源，对人类的可持续发展意义重大。太阳能电池可直接将太阳能转化为电能，是一种非常有潜力的绿色能源，而决定其工业化应用的关键因素是光电转换效率和制备成本。硅太阳能电池是目前占据市场份额最大的主流光伏技术。单晶硅的带隙大约为1.1eV，是理想的窄带隙子电池。
钙钛矿太阳能电池因其成本低、制备简单和光电转化效率高等特点在国内外备受关注，其转化效率在短短几年内已从3.8％提升到23.4％，被认为是下一代高效低成本光伏发电技术。有机无机杂化钙钛矿材料及全无机钙钛矿材料具有带隙连续可调(1.25～2.0eV)的特点。近年来，制备钙钛矿/硅叠层太阳能电池的技术正在逐渐发展成熟，在硅太阳能电池上叠加钙钛矿太阳能电池，可有效扩展太阳能电池的光谱吸收范围，显著提高电池的能量转换效率，是光伏技术发展的前沿与必然趋势。
但是与硅太阳能电池不同，钙钛矿太阳能电池中的吸光层、空穴传输层及电子传输层对水氧非常敏感，长期暴露在水氧中会导致相关材料分解及器件效率的快速衰减。目前，现有的太阳能电池组件封装技术是将玻璃板、上封胶膜、太阳能电池、下封胶膜和背板玻璃按一定次序层叠，进行抽气加热和加压密封，此时电池内外表面所吸附的水氧在加热和真空作用下解吸附之后，由于大面积层状胶膜和玻璃盖板的存在，解吸附后的水氧在纵向微米至毫米级横向米级的长狭缝中无法快速扩散出来，被大量封装在电池内部，导致封装后的电池组件内还存在相当多的水氧，使得现有的封装技术不能满足钙钛矿/硅太阳能电池对超低水氧环境的苛刻要求，这也是钙钛矿/硅叠层太阳能电池商业化进程中急需解决的一大难题。
为了解决这一问题，需要进一步创造钙钛矿/硅叠层太阳能电池的封装新方法，使电池长期高效稳定的工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件的去湿除氧封装方法，以解决现有技术封装后的电池组件内还存在相当多的水氧，不能满足钙钛矿/硅太阳能电池对超低水氧环境苛刻要求的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件的去湿除氧封装方法，包括以下步骤：
1)、将PET背板玻璃、下封胶膜、钙钛矿/硅叠层太阳能电池自下而上依次层叠，形成待封装电池组件；
2)、在真空环境中对层叠好的待封装电池组件进行去湿除氧处理，去除钙钛矿/硅叠层太阳能电池表面多余的水氧；
3)、将上封装胶膜、玻璃板覆盖于钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件表面；
4)、压合封装，获得钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件。
进一步的，下封胶膜为乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇缩丁醛或乙烯辛烯共聚物；上封胶膜为乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇缩丁醛或乙烯辛烯共聚物。
进一步的，步骤2)中去湿除氧处理为加热干燥、真空干燥、抽吹惰性气体干燥中一种或几种组合。
进一步的，步骤2)中去湿除氧处理采用加热干燥；加热干燥温度为30-120℃，保温时间为10-60min。
进一步的，步骤2)中去湿除氧处理采用真空干燥，压力为0.05-3000Pa，真空维持时间为10-80min。
进一步的，步骤2)中去湿除氧处理采用抽吹惰性气体干燥，惰性气体为氮气、氖气、氩气中一种或几种。
进一步的，步骤4)压合封装的压合温度为60-180℃，压合时间为0.5-5h，压力为1-1.8MPa。
总体而言，按照本发明的上述技术构思与现有技术相比，主要具备以下优点：
(1)本方法在钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件层叠之后，先在真空环境中进行加热去湿除氧处理，达到充分彻底去除电池内外表面水氧的目的，再覆盖上封胶膜和玻璃板进行压合封装，最大程度的保证了电池组件的密封性。解决了常规封装方法层压工序中，钙钛矿/硅叠层太阳能电池体内外表面的水氧由于在大面积层状胶膜和盖板中无法快速扩散出来，层压之后大量水氧被封装在电池内部的问题，满足了钙钛矿/硅太阳能电池对超低水氧环境的苛刻要求，实现了正常大气环境下电池器件效率的长期稳定。
(2)本发明是在常规电池组件封装方法的层压工序中，增加了真空环境进行加热去湿除氧处理的操作，达到充分彻底去除电池内外表面水氧的目的，效果显著，操作简单，便于工业化生产。
附图说明
图1为本发明一种钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件去湿除氧封装方法的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述技术方案做进一步说明。
实施例1
钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件的去湿除氧封装方法，包括以下步骤：
1)、将PET背板玻璃、EVA、钙钛矿/硅叠层太阳能电池自下而上依次层叠，形成待封装电池组件；
2)、在10Pa真空环境中对层叠好的待封装电池组件进行60℃加热去湿除氧处理，保温时间为60min，去除钙钛矿/硅叠层太阳能电池表面多余的水氧；
3)、将EVA、玻璃板覆盖于钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件表面；
4)、120℃，1MPa条件下压合2h进行封装。
在将PET背板玻璃、EVA、钙钛矿/硅叠层太阳能电池自下而上依次层叠之后，先在真空环境中进行加热去湿除氧处理，达到充分彻底去除电池内外表面水氧的目的，再覆盖上封胶膜和玻璃板进行压合封装，最大程度的保证了电池组件的密封性，实现了正常大气环境下电池器件效率的长期稳定，且操作简单，便于工业化生产。
实施例2
钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件的去湿除氧封装方法，包括以下步骤：
1)将PET背板玻璃、EVA、钙钛矿/硅叠层太阳能电池自下而上依次层叠，形成待封装电池组件；
2)在10Pa真空环境中对层叠好的待封装电池组件进行30℃加热去湿除氧处理，保温时间为10min，去除钙钛矿/硅叠层太阳能电池表面多余的水氧；
3)将EVA、玻璃板覆盖于钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件表面；
4)180℃，1.8MPa条件下压合5h进行封装。
在将PET背板玻璃、EVA、钙钛矿/硅叠层太阳能电池自下而上依次层叠之后，先在真空环境中进行加热去湿除氧处理，达到充分彻底去除电池内外表面水氧的目的，再覆盖上封胶膜和玻璃板进行压合封装，最大程度的保证了电池组件的密封性，实现了正常大气环境下电池器件效率的长期稳定，且操作简单，便于工业化生产。
实施例3
1)将PET背板玻璃、EVA、钙钛矿/硅叠层太阳能电池自下而上依次层叠，形成待封装电池组件；
2)在1000Pa真空环境中对层叠好的待封装电池组件进行120℃加热去湿除氧处理，保温时间为30min，去除钙钛矿/硅叠层太阳能电池表面多余的水氧；
3)将EVA、玻璃板覆盖于钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件表面；
4)110℃，1.2MPa条件下压合1h进行封装。
在将PET背板玻璃、EVA、钙钛矿/硅叠层太阳能电池自下而上依次层叠之后，先在真空环境中进行加热去湿除氧处理，达到充分彻底去除电池内外表面水氧的目的，再覆盖上封胶膜和玻璃板进行压合封装，最大程度的保证了电池组件的密封性，实现了正常大气环境下电池器件效率的长期稳定，且操作简单，便于工业化生产。
实施例4
1)将PET背板玻璃、POE、钙钛矿/硅叠层太阳能电池自下而上依次层叠，形成待封装电池组件；
2)在10Pa真空环境中对层叠好的待封装电池组件进行真空干燥去湿除氧处理，真空维持时间为80min；去除钙钛矿/硅叠层太阳能电池表面多余的水氧；
3)将POE、玻璃板覆盖于钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件表面；
4)120℃，1.6MPa条件下压合3h进行封装。
在将PET背板玻璃、POE、钙钛矿/硅叠层太阳能电池自下而上依次层叠之后，先在真空环境中进行加热去湿除氧处理，达到充分彻底去除电池内外表面水氧的目的，再覆盖上封胶膜和玻璃板进行压合封装，最大程度的保证了电池组件的密封性，实现了正常大气环境下电池器件效率的长期稳定，且操作简单，便于工业化生产。
实施例5
1)将PET背板玻璃、POE、钙钛矿/硅叠层太阳能电池自下而上依次层叠，形成待封装电池组件；
2)在1000Pa真空环境中对层叠好的待封装电池组件进行抽吹惰性气体干燥去湿除氧处理，时间为90min，去除钙钛矿/硅叠层太阳能电池表面多余的水氧；
3)将POE、玻璃板覆盖于钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件表面；
4)110℃，1.2MPa条件下压合0.5h进行封装。
在将PET背板玻璃、POE、钙钛矿/硅叠层太阳能电池自下而上依次层叠之后，先在真空环境中进行加热去湿除氧处理，达到充分彻底去除电池内外表面水氧的目的，再覆盖上封胶膜和玻璃板进行压合封装，最大程度的保证了电池组件的密封性，实现了正常大气环境下电池器件效率的长期稳定，且操作简单，便于工业化生产。
实施例6
1)将PET背板玻璃、PVB、钙钛矿/硅叠层太阳能电池自下而上依次层叠，形成待封装电池组件；
2)在10Pa真空环境中对层叠好的待封装电池组件进行60℃加热去湿除氧处理，保温时间为45min，去除钙钛矿/硅叠层太阳能电池表面多余的水氧；
3)将PVB、玻璃板覆盖于钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件表面；
4)60℃，1.2MPa条件下压合1h进行封装。
在将PET背板玻璃、PVB、钙钛矿/硅叠层太阳能电池自下而上依次层叠之后，先在真空环境中进行加热去湿除氧处理，达到充分彻底去除电池内外表面水氧的目的，再覆盖上封胶膜和玻璃板进行压合封装，最大程度的保证了电池组件的密封性，实现了正常大气环境下电池器件效率的长期稳定，且操作简单，便于工业化生产。
综上所述，以上仅为本发明的最佳实施例而已，凡是依本发明权利要求书和说明书所作的等效修改，均属于本发明专利涵盖的范围。
Claims (7)
1.钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件的去湿除氧封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)、将PET背板玻璃、下封胶膜、钙钛矿/硅叠层太阳能电池自下而上依次层叠，形成待封装电池组件；
2)、在真空环境中对层叠好的待封装电池组件进行去湿除氧处理，去除钙钛矿/硅叠层太阳能电池表面多余的水氧；
3)、将上封装胶膜、玻璃板覆盖于钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件表面；
4)、压合封装，获得钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件。
2.根据权利要求1所述的钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件的去湿除氧封装方法，其特征在于：下封胶膜为乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇缩丁醛或乙烯辛烯共聚物；
上封胶膜为乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇缩丁醛或乙烯辛烯共聚物。
3.根据权利要求1所述的钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件的去湿除氧封装方法，其特征在于：步骤2)中去湿除氧处理为加热干燥、真空干燥、抽吹惰性气体干燥中一种或几种组合。
4.根据权利要求1所述的钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件的去湿除氧封装方法，其特征在于：步骤2)中去湿除氧处理采用加热干燥；加热干燥温度为30-120℃，保温时间为10-60min。
5.根据权利要求1所述的钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件的去湿除氧封装方法，其特征在于：步骤2)中去湿除氧处理采用真空干燥，压力为0.05-3000Pa，真空维持时间为10-80min。
6.根据权利要求1所述的钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件的去湿除氧封装方法，其特征在于：步骤2)中去湿除氧处理采用抽吹惰性气体干燥，惰性气体为氮气、氖气、氩气中一种或几种。
7.根据权利要求1所述的钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件的去湿除氧封装方法，其特征在于：步骤4)压合封装的压合温度为60-180℃，压合时间为0.5-5h，压力为1-1.8MPa。
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