CN110676391A - 一种钙钛矿薄膜电池组的封装方法 - Google Patents

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Abstract

一种钙钛矿薄膜电池组的封装方法，基于钙钛矿薄膜电池生产中，包括有以下步骤：步骤1：包括有电池组以及放置电池组的隔离箱，电池组包括有基材和空穴层，在隔离箱隔水隔氧环境下在空穴层上涂布UV胶层，UV胶层覆盖整个电池组的空穴层；步骤2：辐照空穴层上涂布的UV胶层，涂布于空穴层上的UV胶层固化；步骤3：将完成步骤2的电池组取出隔离箱外，在固化后的UV胶层上设置密封胶层。UV胶层涂布在空穴层上，UV胶层通过光线辐照即可固定，UV胶层固化不产生热量、水分，通过在钙钛矿电池组上固化后形成致密的UV胶层，实现电池组与氧气、水的隔离，便于后续密封胶层的设置，降低了营造满足钙钛矿电池组生产环境的投资成本和要求。

Description

一种钙钛矿薄膜电池组的封装方法
技术领域
本发明涉及钙钛矿电池组封装技术领域，具体涉及一种钙钛矿薄膜电池组的封装方法。
背景技术
近年来，由于世界范围内环境意识的提高，对于绿色能源的供给需求逐渐强烈，在此背景下，对于光伏产业研发和产业化推进日新月异。在诸多形式的光伏电池中，因为薄膜太阳能电池的轻柔特性以及可大规模生产特性，吸引众多企业研发，投入和推进。其中最具竞争力和发展潜力的钙钛矿电池，因为光电转换效率高，成本低廉，工艺步骤简单，成为新型能源材料的明星材料。
而钙钛矿材料对温度和湿度比较敏感，比如在高温高湿条件下衰减严重，因此开发配套的封装工艺技术，使钙钛矿光伏电池组件在极端环境下仍具有稳定性和可靠性，对于后续的大规模批量化生产具有重大的现实意义。
以传统晶硅电池组件封装为例，常使用EVA\POE\PVB等热熔胶进行高温(140℃～150℃)层压封装，但钙钛矿生产工艺与晶硅存在明显差异，由于钙钛矿耐水耐高温性比较差，必须开发具备量产可行性和推广性的近“零”透水率的封装材料和最高封装温度不超过100℃的工艺才能满足各项可靠性指标，导致晶硅的相关工艺不能直接套用在钙钛矿上，必须重新开发新的工艺以及选择匹配的材料和设备，现有技术存在改进之处。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种钙钛矿薄膜电池组的封装方法，通过在钙钛矿薄膜电池组上涂布UV胶层，并通过辐照实现UV胶层的固定，UV胶层的固定温度低，不产生热量，对电池组无损害，固化后的UV胶层在第一时间内保护了电池组，阻隔了周围环境中的水汽，解除了钙钛矿电池组对环境的苛刻要求，降低了营造满足钙钛矿电池组生产环境的投资成本和要求，非常有利于量产和推广、复制。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种钙钛矿薄膜电池组的封装方法，基于钙钛矿薄膜电池生产中，包括有以下步骤：
步骤1：包括有电池组以及放置电池组的隔离箱，所述电池组包括有基材和空穴层，在所述隔离箱隔水隔氧环境下在所述空穴层上涂布UV胶层，所述UV胶层覆盖整个所述电池组的空穴层；
步骤2：辐照所述空穴层上涂布的UV胶层，涂布于所述空穴层上的UV胶层固化；
步骤3：将完成步骤2的电池组取出隔离箱外，在固化后的所述UV胶层上设置密封胶层。
通过采用上述技术方案，钙钛矿电池组生产出来后，UV胶层涂布在空穴层上，UV胶层通过光线辐照即可固定，且在UV胶层固定过程中，UV胶层不产生热量、水分，通过在钙钛矿电池组上固化后形成致密的UV胶层，通过UV胶层实现电池组与空气、水分的隔离，解除了钙钛矿电池组对环境苛刻的要求，便于后续密封胶层的设置，降低了营造满足钙钛矿电池组生产环境的投资成本和要求，非常有利于量产和推广、复制。
本发明进一步设置为：所述步骤1中的隔离箱上开设有用于辐照的照射口，所述步骤2中的UV胶层辐照、固化在所述隔离箱中实施。
通过采用上述技术方案，隔离箱上开设的照射口用于光线的照射，保证UV胶层能够在隔离箱内完成固化，当UV胶层位于照射口的照射范围内才开始固化，便于实施过程中控制UV胶层的固化过程。
本发明进一步设置为：所述步骤2中采用涂布工艺，包括涂布设备，所述涂布设备设置在所述隔离箱内。
通过采用上述技术方案，涂布工艺不仅能够涂布刚性基材的电池组，也可以涂布柔性基材的电池组；且现有的涂布工艺十分成熟，现有的凹凸棍涂布、刮板涂布或挤出狭缝涂布均可以使UV胶层均匀的位于空穴层上。
本发明进一步设置为：所述步骤3中密封胶层采用层压工艺，包括有隔离箱外的层压设备，层压设备在完成步骤2上的电池组上压合有低温固化热熔胶。
通过采用上述技术方案，现有的层压工艺是利用水均匀传递压力的原理，通过给密封容器内的水加压，形成一个高压系统，对置于水中的电池组均匀地施加压力，使之结构致密，表面平整；利用层压工艺将低温固化热熔胶融化后压合在UV胶层上，克服了钙钛矿电池组使用层压机进行封装的技术难点，大大降低了钙钛矿电池组封装的设备要求和技术要求。
本发明进一步设置为：所述低温固化热熔胶采用EVA及其改性产品或POE及其改性产品或PU及其改性产品或聚酰胺及其改性产品或聚酯及其改性产品或苯乙烯类及其改性产品。
本发明进一步设置为：所述步骤3中在隔离箱外进行，采用涂布滚涂工艺或涂布辊压工艺在完成步骤2的电池组上涂布液体胶膜，液体胶凝固后形成密封胶层。
通过采用上述技术方案，涂布工艺更适用于钙钛矿薄膜电池的生产，无论是刚性基材还是柔性基材均可以利用涂布工艺在UV胶层上形成与电池组贴合的密封胶层，涂布工艺相比层压工艺设备投入更小，且可以流水线化的持续作业，大大提高了钙钛矿电池组的封装效率。
本发明进一步设置为：所述步骤3中所述液体胶膜为单组分或双组分。
本发明进一步设置为：所述步骤3中所述涂布滚涂工艺采用凹凸棍涂布。
本发明进一步设置为：所述步骤3中涂布辊压工艺刮板涂布或挤出狭缝涂布。
本发明进一步设置为：所述步骤1中的UV胶层为有机硅及其改性产品或丙烯酸及其改性产品或聚氨酯及其改性产品。
综上所述，本发明具有以下效果：
1、钙钛矿低温无水无氧的封装要求，采用分步分层封装固化，减少了对环境的苛刻要求，保证了产品的高效率和高可靠性；
2、减少了因工序分离引起的效率衰减和功率损失以及可能产生的污染，最大程度保证了产品的质量、功率、效率的稳定性和可靠性，为下道的进一步封装提供了有利条件和保障，降低后道的成本；
3、采用UV固化，不但固化时间短，而且固化温度低，不产生热量，对电池无损害，而且具备量产可行性，在第一时间内保护了电池片，阻隔了周围环境中的水汽，解除了钙钛矿电池对环境的苛刻要求，降低了对环境的投资成本和要求，非常有利于量产和推广、复制；
4、封装工艺技术不仅满足钙钛矿等新兴高效电池材料，也满足其他薄膜电池的封装，同时也适合传统晶硅封装，具备兼容性和复制性、推广性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为钙钛矿薄膜电池组的封装方法的示意图；
图2为钙钛矿薄膜电池组生产流程图；
图中：1、电池组；11、基材；12、钙钛矿晶体层；13、空穴层；2、隔离箱；21、照射口；3、UV胶层；4、密封胶层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1和图2所示，一种钙钛矿薄膜电池组的封装方法，基于钙钛矿薄膜电池组1生产中，钙钛矿薄膜电池组1包括有基材11以及基材11上依次形成的TiO2致密层、TiO2介孔层、钙钛矿层、空穴层13，本说明书中为了便于对该封装方法进行描述将TiO2致密层、TiO2介孔层、钙钛矿层统称为钙钛矿晶体层12，钙钛矿薄膜电池组1在生产过程中需要保存在隔离氧气、隔离水分环境的隔离箱2内，对完成生产后的钙钛矿薄膜电池组1封装方法包括有以下步骤：
步骤1：包括有待封装的电池组1以及用于放置电池组1的隔离箱2，电池组1包括有基材11和空穴层13，电池组1在隔离箱2隔水隔氧环境中在空穴层13上涂布UV胶层3，UV胶层3覆盖整个电池组1的空穴层13；
步骤2：通过光线辐照空穴层13上涂布的UV胶层3，光线辐照后涂布于空穴层13上UV胶层3固化的形成致密UV胶层3；
步骤3：将完成步骤2的电池组1取出隔离箱2外，在固化后的所述UV胶层3上设置密封胶层4。
本方案中UV胶层3为有机硅及其改性产品或丙烯酸及其改性产品或聚氨酯及其改性产品。
本方案中UV胶层3在紫外线的照射下吸收紫外光后产生活性自由基或阳离子，引发单体聚合、交联化学反应，使粘合剂在数秒钟内由液态转化为固态；UV胶层3固化后在电池组1的表面形成致密的保护膜，将电池组1与氧气、水分隔离，解除了电池组1对环境的高度要求，便于实施下一步的封装操作，在UV胶层3固化中为了便于控制UV胶层3的固化过程，步骤1中的隔离箱2上开设有用于辐照的照射口21，步骤2中的UV胶层3辐照、固化在隔离箱2中实施，当涂布有UV胶层3经过照射口21时，光线辐照在电池组1上，UV胶层3经过辐照后开始固化。
本方案中，步骤2中采用涂布工艺，包括涂布设备，涂布设备设置在隔离箱2内，涂布工艺能够在隔离箱2内连续对电池组1进行涂布，提高电池组1的生产效率。
具体实施过程：
先涂布设备设置在隔离箱2内，当前道的钙钛矿电池组1生产出来后，在隔离箱2内直接进行UV胶层3的涂布，涂布有UV胶层3的电池组1进过照射口21后，UV胶层3发生固化在电池组1上形成致密的保护层，然后流转到下道封装操作，进行电极引出和封装，封装时根据不同产品类型采用不同的封装工艺和技术。
实施例1：
步骤3中密封胶层4采用层压工艺，包括有设置隔离箱2外的层压设备，层压设备在完成步骤2上的电池组1上压合有低温固化热熔胶。
现有的层压工艺是利用水均匀传递压力的原理，通过给密封容器内的水加压，形成一个高压系统，对置于水中的电池组1均匀地施加压力，使之结构致密，表面平整；利用层压工艺将低温固化热熔胶融化后压合在UV胶层3上，克服了钙钛矿电池组1使用层压机进行封装的技术难点，大大降低了钙钛矿电池组1封装的设备要求和技术要求。
进一步的，低温固化热熔胶采用EVA及其改性产品或POE及其改性产品或PU及其改性产品或聚酰胺及其改性产品或聚酯及其改性产品或苯乙烯类及其改性产品。
实施例2：
步骤3中在隔离箱2外进行，采用涂布滚涂工艺或涂布辊压工艺在完成步骤2的电池组1上涂布液体胶膜，液体胶凝固后形成密封胶层4。
涂布工艺是将制浆过程制作好的均一的浆状物，采用涂布机按照一定密度和厚度要求均匀地涂覆在基材11上，并经过烘烤去除浆料中的有机溶剂或水分。
涂布工艺更合适于钙钛矿薄膜电池的生产，无论是刚性基材11还是柔性基材11均可以利用涂布工艺在UV胶层3上形成与电池组1贴合的密封胶层4，涂布工艺相比层压工艺设备投入更小，且可以流水线化的持续作业，大大提高了钙钛矿电池组1的封装效率。
步骤3中液体胶膜为单组分或双组分。
步骤3中涂布滚涂工艺采用凹凸棍涂布。
采用凹凸棍涂布，液体胶膜的厚度与棍体上网穴深度和液体胶膜的粘稠度有关，生产过程中液体胶膜的厚度相对稳定。
步骤3中涂布辊压工艺刮板涂布或挤出狭缝涂布。
采用刮板涂布和挤出狭缝涂布能够使液体胶膜成型更加均匀。
应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种钙钛矿薄膜电池组的封装方法，其特征在于，基于钙钛矿薄膜电池生产中，包括有以下步骤：
步骤1：包括有电池组(1)以及放置电池组(1)的隔离箱(2)，所述电池组(1)包括有基材(11)和空穴层(13)，在所述隔离箱(2)隔水隔氧环境下在所述空穴层(13)上涂布UV胶层(3)，所述UV胶层(3)覆盖整个所述电池组(1)的空穴层(13)；
步骤2：辐照所述空穴层(13)上涂布的UV胶层(3)，涂布于所述空穴层(13)上的UV胶层(3)固化；
步骤3：将完成步骤2的电池组(1)取出隔离箱(2)外，在固化后的所述UV胶层(3)上设置密封胶层(4)。
2.根据权利要求1所述的一种钙钛矿薄膜电池组的封装方法，其特征在于，所述步骤1中的隔离箱(2)上开设有用于辐照的照射口(21)，所述步骤2中的UV胶层(3)辐照、固化在所述隔离箱(2)中实施。
3.根据权利要求1所述的一种钙钛矿薄膜电池组的封装方法，其特征在于，所述步骤2中采用涂布工艺，包括涂布设备，所述涂布设备设置在所述隔离箱(2)内。
4.根据权利要求1所述的一种钙钛矿薄膜电池组的封装方法，其特征在于，所述步骤3中密封胶层(4)采用层压工艺，包括有隔离箱(2)外的层压设备，层压设备在完成步骤2上的电池组(1)上压合有低温固化热熔胶。
5.根据权利要求3所述的一种钙钛矿薄膜电池组的封装方法，其特征在于，所述低温固化热熔胶采用EVA及其改性产品或POE及其改性产品或PU及其改性产品或聚酰胺及其改性产品或聚酯及其改性产品或苯乙烯类及其改性产品。
6.根据权利要求1所述的一种钙钛矿薄膜电池组的封装方法，其特征在于，所述步骤3中在隔离箱(2)外进行，采用涂布滚涂工艺或涂布辊压工艺在完成步骤2的电池组(1)上涂布液体胶膜，液体胶凝固后形成密封胶层(4)。
7.根据权利要求6所述的一种钙钛矿薄膜电池组的封装方法，其特征在于，所述步骤3中所述液体胶膜为单组分或双组分。
8.根据权利要求6所述的一种钙钛矿薄膜电池组的封装方法，其特征在于，所述步骤3中所述涂布滚涂工艺采用凹凸棍涂布。
9.根据权利要求6所述的一种钙钛矿薄膜电池组的封装方法，其特征在于，所述步骤3中涂布辊压工艺刮板涂布或挤出狭缝涂布。
10.根据权利要求1所述的一种钙钛矿薄膜电池组的封装方法，其特征在于，所述步骤1中的UV胶层(3)为有机硅及其改性产品或丙烯酸及其改性产品或聚氨酯及其改性产品。
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