CN111211227A - 太阳能电池的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种太阳能电池的制备方法。该方法包括：将ITO透明电极通过磁控溅射到平面玻璃上，使用光刻蚀的方法制成整片的ITO导电玻璃，ITO透明电极为倒U型结构，包括多条垂直平行排列的ITO薄膜条；在ITO导电玻璃上面贴上蒸镀掩膜版，移入真空环境蒸镀金属电极，金属电极包括多条垂直平行排列的蒸镀掩膜，蒸镀掩膜的中间部位为镂空部分。金属电极蒸镀完成后移除掩膜版，得到制作完成的太阳能电池器件。本发明增加了电池器件的电极的耐磨损性；通过测试夹触点不与金属电极接触，提高了电池器件的测试耐久度。通过玻璃盖板与封装材料进行非接触式封装，避免了封装过程中对电极的损伤以及封装材料对太阳能电池器件的腐蚀。

Description

太阳能电池的制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种太阳能电池的制备方法。
背景技术
金属卤化物钙钛矿被发现适合作为光伏材料仅有十年的时间。如今，钙钛矿太阳能电池已经发展到几乎和最好的传统硅基电池一样高效。在实验室制备钙钛矿太阳能电池器件的测试过程中，光电转换效率的测试是通过光源模拟器照射太阳能电池，利用源表进行实时测量。
现有技术中的钙钛矿太阳能电池的封装方案为：测试源表与样品电池之间通常使用鳄鱼夹直接连接，夹具直接接触金属电极。在进行实验室封装时，封装方案通常为接触式封装，封装材料通常为光固化树脂或AB胶，封装材料需要直接接触太阳能电池有效面积，并覆盖一部分金属电极。
上述现有技术中的钙钛矿太阳能电池的封装方案的缺点为：由于真空蒸镀的电极比较脆弱，测试夹具非常容易夹穿电极，造成器件短路；另外由于在进行实验室封装时，封装方案中封装材料直接接触电池活性区域，封装材料经常与钙钛矿电池的活性层发生反应从而破坏电池，而且操作难度较高，容易损伤金属电极。因此，上述现有技术中的钙钛矿太阳能电池的封装方案对设备要求高，对操作技术要求非常严格，不利于在实验室中制备高效稳定的电池器件。
发明内容
本发明的实施例提供了一种太阳能电池的制备方法，以克服现有技术的缺点。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
一种太阳能电池的制备方法，包括：
将ITO透明电极通过磁控溅射到平面玻璃上，使用光刻蚀的方法制成整片的ITO导电玻璃，所述ITO透明电极为倒U型结构，包括多条垂直平行排列的ITO薄膜条；
在所述ITO导电玻璃上制备载流子传输层，活性层以及修饰层后，在ITO导电玻璃上面贴上蒸镀掩膜版，移入真空环境蒸镀金属电极，所述金属电极包括多条垂直平行排列的蒸镀掩膜，蒸镀掩膜的中间部位为镂空部分；
金属电极蒸镀完成后移除掩膜版，得到制作完成的太阳能电池器件。
优选地，所述的方法还包括：
在对所述太阳能电池器件进行测试时，将基片作为电路板，将太阳能电池器件作为电路板上的元件，将测试夹具夹在电路板上，每个基片上设置四个太阳能电池器件，排列在基片中部ITO透明电极与金属电极的交叉点处，基片上设置有6条ITO薄膜；
将测试夹具夹在基片的下方，测试夹具的触点只与太阳能电池器件中的ITO透明电极接触，基片中间的4条ITO透明电极与金属电极相连，作为金属电极的延长线，分别是四个太阳能电池的阴极，左右两条ITO为透明电极，是四个太阳能电池的共用阳极。
优选地，所述的方法还包括：
在对所述太阳能电池器件进行封装时，使用AB胶作为封装材料，封装过程在氮气手套箱中完成，封装完成后，太阳能电池器件的有效面积与盖板玻璃之间为氮气，封装材料与钙钛矿太阳能电池的有效面积不直接接触，封装材料与金属电极也不直接接触。
优选地，所述的太阳能电池包括：钙钛矿太阳能电池。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明通过使用ITO透明电极延长金属电极，增加了电池器件的电极的耐磨损性；通过测试夹触点不与金属电极接触，提高了电池器件的测试耐久度。通过玻璃盖板与封装材料进行非接触式封装，避免了封装过程中对电极的损伤以及封装材料对太阳能电池器件的腐蚀。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种通过ITO透明电极与金属电极构成电池器件的示意图；
图2为本发明提供的一种测试夹具的示意图；
图3为本发明提供的一种钙钛矿太阳能电池的非接触式封装方案示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
本发明提供了一种实验室制备钙钛矿太阳能电池的基片设计以及封装技术，在制备和封装方案中通过电极设计增加器件耐久度，有效防止测试时损伤电池，并且实现简单快速的非接触式封装。
本发明提供了一种钙钛矿太阳能电池及其测试夹具、封装工具。
图1为本发明提供的一种通过ITO(氧化铟锡，Indium tin oxide)透明电极与金属电极构成电池器件的示意图，ITO是一种透明的金属氧化物，它是透明的，非常薄150纳米厚，电导率很高。已经广泛应用在手机屏幕之类的产品中。图1中左图为ITO透明电极的结构图，中图为蒸镀掩膜版的结构图，右图为蒸镀处理后得到的钙钛矿太阳能电池器件的结构图。其中1和6为ITO透明电极，2和5为玻璃基板，4为蒸镀掩膜版，3为真空蒸镀掩膜版的镂空部分，7为蒸镀完成的金属电极。
电极设置为两部分，一部分为ITO透明电极，ITO透明电极为倒U型结构，其中包括多条垂直平行排列的ITO薄膜条。ITO透明电极比较耐磨，不容易腐蚀。
第二部分为金属电极，金属电极通过真空蒸镀制备，中图为蒸镀掩膜版的结构图，包括多条垂直平行排列的蒸镀掩膜，蒸镀掩膜的中间部位为镂空部分。
ITO透明电极是通过磁控溅射到平面玻璃上，然后使用光刻蚀的方法制备图样，制成整片的ITO导电玻璃，整片ITO导电玻璃就是ITO透明电极。整个太阳能电池器件的制备还包括在ITO导电玻璃上制备载流子传输层，活性层以及其他修饰层。ITO导电玻璃上制备好载流子传输层，活性层以及其他修饰层之后，就在上面贴上蒸镀掩膜版，然后移入真空环境蒸镀金属电极。金属电极蒸镀完成后移除掩膜版，得到的就是太阳能电池器件成品了。
图2为本发明提供的一种测试夹具的示意图，测试夹具可以为3M测试夹。基片为整块电路板，太阳能电池器件就相当于电路板上的元件，测试夹具夹在电路板上。每个基片上有四个太阳能电池器件，排列在基片中部ITO透明电极与金属电极的交叉点处，基片上设置有6条ITO薄膜。在进行测试时，测试夹具夹在基片的下方，测试夹具的触点只与电池器件中的ITO透明电极接触，基片中间的4条ITO透明电极与金属电极相连，作为金属电极的延长线，分别是四个太阳能电池的阴极，左右两条ITO为透明电极，是四个太阳能电池的共用阳极。由于测试夹触点没有与金属电极接触，而ITO透明电极的导电层比较致密耐磨，故这种设计提高了电池器件的测试耐久度。
图3为本发明提供的一种钙钛矿太阳能电池的非接触式封装方案示意图。图3中1为封装盖板玻璃，2为封装胶。封装方案使用粘度较大的AB胶作为封装材料。由于封装过程在氮气手套箱中完成，封装完成后，钙钛矿太阳能电池的有效面积与盖板玻璃之间为氮气，封装材料与钙钛矿太阳能电池的有效面积不直接接触。除此之外，由于金属电极使用ITO延长，封装材料与金属电极也不直接接触，这样避免了封装过程中对金属电极的意外损伤。
所述的太阳能电池包括：钙钛矿太阳能电池。这种封装方式也适用于其他类型的实验室制备的太阳能电池。
综上所述，本发明通过使用ITO透明电极延长金属电极，增加了电池器件的电极的耐磨损性；通过测试夹触点不与金属电极接触，提高了电池器件的测试耐久度。通过玻璃盖板与封装材料进行非接触式封装，避免了封装过程中对电极的损伤以及封装材料对太阳能电池器件的腐蚀。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的部件可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。
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 (4)

1.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：
将ITO透明电极通过磁控溅射到平面玻璃上，使用光刻蚀的方法制成整片的ITO导电玻璃，所述ITO透明电极为倒U型结构，包括多条垂直平行排列的ITO薄膜条；
在所述ITO导电玻璃上制备载流子传输层，活性层以及修饰层后，在ITO导电玻璃上面贴上蒸镀掩膜版，移入真空环境蒸镀金属电极，所述金属电极包括多条垂直平行排列的蒸镀掩膜，蒸镀掩膜的中间部位为镂空部分；
金属电极蒸镀完成后移除掩膜版，得到制作完成的太阳能电池器件。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：
在对所述太阳能电池器件进行测试时，将基片作为电路板，将太阳能电池器件作为电路板上的元件，将测试夹具夹在电路板上，每个基片上设置四个太阳能电池器件，排列在基片中部ITO透明电极与金属电极的交叉点处，基片上设置有6条ITO薄膜；
将测试夹具夹在基片的下方，测试夹具的触点只与太阳能电池器件中的ITO透明电极接触，基片中间的4条ITO透明电极与金属电极相连，作为金属电极的延长线，分别是四个太阳能电池的阴极，左右两条ITO为透明电极，是四个太阳能电池的共用阳极。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：
在对所述太阳能电池器件进行封装时，使用AB胶作为封装材料，封装过程在氮气手套箱中完成，封装完成后，太阳能电池器件的有效面积与盖板玻璃之间为氮气，封装材料与钙钛矿太阳能电池的有效面积不直接接触，封装材料与金属电极也不直接接触。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述的太阳能电池包括：钙钛矿太阳能电池。
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