CN109560205B - 一种钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件的去湿除氧封装方法 - Google Patents

一种钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件的去湿除氧封装方法 Download PDF

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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背板材料、下封装胶膜、钙钛矿/硅叠层太阳能电池自下而上依次层叠，获得待封装电池组件；2)、将层叠的待封装电池组件置于真空环境中进行加热干燥，并保持加热状态，在敞开环境下去除钙钛矿/硅叠层太阳能电池表面多余的水氧；3)、真空环境中，将上封装胶膜覆盖于钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件表面；4)、真空环境中，对上下封装胶膜进行加热封边，然后恢复大气环境；5)、在密封好的钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件上敷设玻璃板进行压合。本发明达到敞开电池体表面的环境去除电池组表面的水氧，并与后续大气隔绝的目的，操作简单，便于工业化生产。

Description

一种钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件的去湿除氧封装方法
技术领域
本发明属于太阳能电池领域，特别涉及钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件的去湿除氧封装方法。
背景技术
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。目前，硅太阳能电池是光伏技术产品的主流，占据了90％的光伏市场，硅太阳能电池的效率已达到25.6％，接近肖克利—奎伊瑟(Shockley—Queisser)极限效率(29.4％)。实现太阳能电池的低成本及高效率，始终是实现太阳能电池商业化应用的关键问题。硅太阳能电池具有较宽的吸收光谱，但对高能量的光谱吸收较少，而且开路电压不高。因此，可在硅电池顶层叠加宽带隙电池构成叠层电池，拓宽电池的光谱响应，提高太阳能电池的效率。
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。钙钛矿太阳能电池具有较窄的光谱响应范围，通过控制其中卤族元素的占比，可使其光吸收范围进一步蓝移。而由钙钛矿和硅构建的叠层太阳能电池可充分利用太阳光，提高电池效率。新型高效低成本叠层太阳电池，是光伏技术发展前沿与必然趋势。
但是，钙钛矿材料对水氧非常敏感，钙钛矿太阳能电池暴露在空气中时其效率会快速衰减。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。常规封装方法是将电池体的上下均覆盖胶膜和上下盖板之后进行压合，即抽气加热和加压密封，此时电池体的各种内外表面所吸附的水和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，造成封装之后将大量水氧封装在了电池内部，影响太阳能电池后续的使用。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，使电池持续高效稳定的工作。
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，该方法在覆盖上封胶膜之前对电池组件进行真空加热并密封，达到敞开电池体表面的环境去除电池组表面的水氧，并与后续大气隔绝的目的，再对电池组进行层压，实现了正常大气环境下电池器件效率的稳定；以解决现有封装方法存在的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件的去湿除氧封装方法，包括以下步骤：
1)、将PET背板材料、下封装胶膜、钙钛矿/硅叠层太阳能电池自下而上依次层叠，获得待封装电池组件；
2)、将层叠的待封装电池组件置于真空环境中进行加热干燥，并保持加热状态，在敞开环境下去除钙钛矿/硅叠层太阳能电池表面多余的水氧；
3)、真空环境中，将上封装胶膜覆盖于钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件表面；
4)、真空环境中，对上下封装胶膜进行加热封边，然后恢复大气环境；
5)、在密封好的钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件上敷设玻璃板，放入层压机进行压合，获得封装好的钙钛矿/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，为维持步骤2)、3)、4)的真空环境，真空压力为0.05-2000Pa。
进一步的，步骤2)加热干燥的加热温度为20-60℃，加热保温时间为10-120min。
进一步的，步骤4)封胶膜加热封边过程中的加热温度为80-120℃，加热时间为2-30min。
进一步的，步骤5)中层压机的温度为70-180℃，压合时间为0.5-6h，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)本发明在覆盖上封胶膜之前对钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件进行真空加热并密封，达到敞开环境去除电池组表面的水氧并与后续大气隔绝的目的，再对电池组进行压合封装，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叠之后层压之前，增加了真空加热干燥并密封的工序，达到了去湿除氧的目的，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的去湿除氧封装方法的工艺流程示意图；
图2为钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件的结构示意图。
其中：1为背板玻璃；2为封胶膜；3为玻璃板；4为电池片。
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
一种钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件的去湿除氧封装方法，包括以下步骤：
1)将PET背板材料、EVA、钙钛矿/硅叠层太阳能电池自下而上层叠，获得待封装电池组件；
2)将层叠的待封装电池组件置于20Pa真空环境中55℃加热干燥，并加热保温110min，在敞开环境下去除钙钛矿/硅叠层太阳能电池表面多余的水氧；
3)真空环境中，将EVA胶膜覆盖于钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件表面；
4)真空环境中，对上下封装胶膜进行110℃加热5min封边，恢复大气环境；
5)在密封好的钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件上敷设玻璃板，放入层压机在120℃，1MPa条件下压合2h。
当对未覆盖上封胶膜的太阳能电池组在真空环境下进行加热干燥，覆盖上封胶膜进行密封，再进行充气层压的合理封装，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
一种钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件的去湿除氧封装方法，包括以下步骤：
1)将PET背板材料、EVA、钙钛矿/硅叠层太阳能电池自下而上层叠，获得待封装电池组件；
2)将层叠的待封装电池组件置于20Pa真空环境中60℃加热干燥，并加热保温110min，在敞开环境下去除钙钛矿/硅叠层太阳能电池表面多余的水氧；
3)真空环境中，将EVA胶膜覆盖于钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件表面；
4)真空环境中，对上下封装胶膜进行100℃加热2min封边，恢复大气环境；
5)在密封好的钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件上敷设玻璃板，放入层压机在180℃，1.2MPa条件下压合1h。
当对未覆盖上封胶膜的太阳能电池组在真空环境下进行加热干燥，覆盖上封胶膜进行密封，再进行充气层压的合理封装，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
一种钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件的去湿除氧封装方法，包括以下步骤：
1)将PET背板材料、EVA、钙钛矿/硅叠层太阳能电池自下而上层叠，获得待封装电池组件；
2)将层叠的待封装电池组件置于1000Pa真空环境中20℃加热干燥，并加热保温120min，在敞开环境下去除钙钛矿/硅叠层太阳能电池表面多余的水氧；
3)真空环境中，将EVA胶膜覆盖于钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件表面；
4)真空环境中，对上下封装胶膜进行120℃加热30min封边，恢复大气环境；
5)在密封好的钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件上敷设玻璃板，放入层压机在110℃，1.8M Pa条件下压合6h。
当对未覆盖上封胶膜的太阳能电池组在真空环境下进行加热干燥，覆盖上封胶膜进行密封，再进行充气层压的合理封装，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
一种钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件的去湿除氧封装方法，包括以下步骤：
1)将PET背板材料、POE、钙钛矿/硅叠层太阳能电池自下而上层叠，获得待封装电池组件；
2)将层叠的待封装电池组件置于10Pa真空环境中50℃加热干燥，并加热保温120min，在敞开环境下去除钙钛矿/硅叠层太阳能电池表面多余的水氧；
3)真空环境中，将POE胶膜覆盖于钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件表面；
4)真空环境中，对上下封装胶膜进行80℃加热10min封边，恢复大气环境；
5)在密封好的钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件上敷设玻璃板，放入层压机在120℃，1.6M Pa条件下压合1h。
当对未覆盖上封胶膜的太阳能电池组在真空环境下进行加热干燥，覆盖上封胶膜进行密封，再进行充气层压的合理封装，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
一种钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件的去湿除氧封装方法，包括以下步骤：
1)将PET背板材料、POE、钙钛矿/硅叠层太阳能电池自下而上层叠，获得待封装电池组件；
2)将层叠的待封装电池组件置于1000Pa真空环境中30℃加热干燥，并加热保温10min，在敞开环境下去除钙钛矿/硅叠层太阳能电池表面多余的水氧；
3)真空环境中，将POE胶膜覆盖于钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件表面；
4)真空环境中，对上下封装胶膜进行120℃加热10min封边，恢复大气环境；
5)在密封好的钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件上敷设玻璃板，放入层压机在70℃，1.4MPa条件下压合1h。
当对未覆盖上封胶膜的太阳能电池组在真空环境下进行加热干燥，覆盖上封胶膜进行密封，再进行充气层压的合理封装，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
一种钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件的去湿除氧封装方法，包括以下步骤：
1)将PET背板材料、PVB、钙钛矿/硅叠层太阳能电池自下而上层叠，获得待封装电池组件；
2)将层叠的待封装电池组件置于100Pa真空环境中40℃加热干燥，并加热保温40min，在敞开环境下去除钙钛矿/硅叠层太阳能电池表面多余的水氧；
3)真空环境中，将PVB胶膜覆盖于钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件表面；
4)真空环境中，对上下封装胶膜进行100℃加热10min封边，恢复大气环境；
5)在密封好的钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件上敷设玻璃板，放入层压机在100℃，1.2MPa条件下压合0.5h。
当对未覆盖上封胶膜的太阳能电池组在真空环境下进行加热干燥，覆盖上封胶膜进行密封，再进行充气层压的合理封装，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 (6)

1.一种钙钛矿/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背板材料、下封装胶膜、钙钛矿/硅叠层太阳能电池自下而上依次层叠，获得待封装电池组件；
2)、将层叠的待封装电池组件置于真空环境中进行加热干燥，并保持加热状态，在敞开环境下去除钙钛矿/硅叠层太阳能电池表面多余的水氧；
3)、真空环境中，将上封装胶膜覆盖于钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件表面；
4)、真空环境中，对上下封装胶膜进行加热封边，然后恢复大气环境；
5)、在密封好的钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件上敷设玻璃板，放入层压机进行压合，获得封装好的钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件。
2.根据权利要求1所述的一种钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件的去湿除氧封装方法，其特征在于：
下封装胶膜为乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇缩丁醛或乙烯辛烯共聚物；
上封装胶膜为乙烯-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所述的一种钙钛矿/硅叠层太阳能电池组件的去湿除氧封装方法，其特征在于：为维持步骤2)、3)、4)的真空环境，真空压力为0.05-2000Pa。
4.根据权利要求1所述的一种钙钛矿/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)加热干燥的加热温度为20-60℃，加热保温时间为10-120min。
5.根据权利要求1所述的一种钙钛矿/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)上下封装胶膜加热封边过程中的加热温度为80-120℃，加热时间为2-30min。
6.根据权利要求1所述的一种钙钛矿/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5)中层压机的温度为70-180℃，压合时间为0.5-6h，压力为1-1.8MPa。
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