CN111261782A - 封装的大面积钙钛矿太阳能电池 - Google Patents

Abstract

本发明的一种封装的大面积钙钛矿太阳能电池，包括：透明基底、形成于透明基底之上的导电层、形成于导电层的不导电的刻蚀线、通过印刷布设于导电层之上的导电栅线和设于导电层之上的钙钛矿太阳能电池组件，电池组件包括两个及以上大单元，大单元包括两个及以上小单元；通过刻蚀线和导电栅线使大单元之间并联连接且小单元之间串联连接，或使大单元之间串联连接且小单元之间并联连接。将同一透明基底上的数个大单元并联连接，降低了电池串联电阻、提高了工作电流，大单元间又由数个小单元串联连接，提高了电池的电压；或将数个大单元串联连接，提高了电池的电压，大单元间又由数个小单元并联连接，降低了电池串联电阻、提高了工作电流。

Description

封装的大面积钙钛矿太阳能电池

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，具体涉及一种封装的大面积钙钛矿太阳能电池。

背景技术

在过去10年里，钙钛矿太阳能电池因其十分突出的优点而发展迅速，具体地，钙钛矿太阳能电池制作简单、成本较低，可制备柔性、透明电池。同时，其还具有较为适宜的带隙宽度，可通过改变其带隙来控制电池的颜色，制备彩色电池。再者，其电荷扩散长度高达微米级，电荷寿命较长。另外，其独特的缺陷特性，使钙钛矿晶体材料既可呈现n型半导体的性质，也可呈现p型半导体的性质，因而其应用更加多样化。因此，钙钛矿太阳能电池及相关材料已成为光伏领域研究方向，目前获得了超过25%的光电转换效率，能大幅降低太阳能电池的使用成本，应用前景十分广阔。

钙钛矿太阳能电池主要由透明导电层、空穴阻挡层、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和对电极组成。有时在电子传输层和钙钛矿吸光层之间增加绝缘层，以提高电池的开路电压。

目前钙钛矿太阳能电池的产业化是面临的一个重要问题，而钙钛矿太阳能电池组件使用的均是小电池通过串、并联的方式制作成大组件，再进行封装，由此会带来额外的工艺工序，例如：多片电池间的导线引出、互相连接、摆放、空隙处胶膜填充等。再者，还会引入额外的电阻，例如导线或接头处的电阻等，甚至还有可能脱焊，从而导致电池性能降低。因此，在整个基板上制作数个单元电池的串、并联的封装大面积电池组件成为钙钛矿太阳能电池的产业化的重要途径。

相对于此，专利文献1公开了一种钙钛矿太阳能电池模块，并且专利文献2公开了一种钙钛矿太阳能电池模块及其制备方法。上述方法虽然提供了由单节钙钛矿太阳能电池串联或并联而成的钙钛矿太阳能电池模块，但串联模块内部的串联结构会导致串联电阻较大，并联结构会导致模块电压不足，后期仍需要多个分散的模块，通过串、并联连接成整体组件，不适合用于单片模块发电。

现有技术文献：

专利文献1：中国专利公开CN108550705A；

专利文献2：中国专利公开CN106910827A。

发明内容

发明要解决的问题：

鉴于以上所述，本发明所要解决的技术问题在于提供一种封装的大面积钙钛矿太阳能电池，电池组件内部形成串、并联连接，可以控制电池电流、电压的范围；同时形成可靠的封装组件，解决组件的封装问题。

解决问题的手段：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种封装的大面积钙钛矿太阳能电池，包括：

透明基底、形成于所述透明基底之上的导电层、形成于所述导电层的不导电的刻蚀线、通过印刷布设于所述导电层之上的导电栅线和设于所述导电层之上的钙钛矿太阳能电池组件，所述电池组件包括两个及以上大单元，所述大单元包括两个及以上小单元；

通过所述刻蚀线和导电栅线使所述大单元之间并联连接且所述小单元之间串联连接，或使所述大单元之间串联连接且所述小单元之间并联连接。

根据本发明，将同一透明基底上的数个大单元并联连接、形成钙钛矿太阳能电池组件，降低了电池串联电阻、提高了电池工作电流，大单元间又由数个小单元串联连接，提高了电池的电压；或将同一透明基底上的数个大单元串联连接、形成钙钛矿太阳能电池组件，提高了电池的电压，大单元间又由数个小单元并联连接，降低了电池串联电阻、提高了电池工作电流。且导电柵线3通过印刷直接制作在透明基底上，如果不用化学腐蚀的方法则无法将其去除，相较于传统汇流带或导线连接，工艺简单，后期不易脱落，稳定性佳。

进一步地，所述小单元包括自下而上依次设置的空穴阻挡层、电子传输层、绝缘层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和对电极，所述钙钛矿吸光层从对电极由具有导流功能的对电极来引入渗透至所述钙钛矿太阳能电池中，填充在电子传输层和绝缘层，并在绝缘层和空穴传输层之间形成一层独立的连续钙钛矿薄膜层。

进一步地，所述大单元的正单元电极和负单元电极由所述刻蚀线隔离。

进一步地，全部的所述大单元的正单元电极互相连接、负单元电极互相连接，且所述小单元的对电极横跨刻蚀线并接触另一个小单元异极对应的导电层，从而组成所述大单元之间并联连接且所述小单元之间串联连接的钙钛矿太阳能电池组件；或，所述大单元的正单元电极与另一个所述大单元的负单元电极连接，且所述小单元的对电极横跨刻蚀线并接触另一个小单元同极对应的导电层，从而组成所述大单元之间串联连接且所述小单元之间并联连接的钙钛矿太阳能电池组件。

进一步地，所述导电栅线连接全部的所述大单元的正单元电极并汇聚形成所述钙钛矿太阳能电池组件的正组件电极、所述导电栅线连接全部的所述大单元的负单元电极并汇聚形成所述钙钛矿太阳能电池组件的负组件电极；或，所述导电栅线横跨刻蚀线连接所述大单元的正单元电极与另一个所述大单元的负单元电极，并形成所述钙钛矿太阳能电池组件的组件电极。

进一步地，还包括侧面保护胶和保护层，所述侧面保护胶设于所述电池组件的周围并形成容纳所述电池组件的封装空间，所述保护层的边缘与所述侧面保护胶的顶部密封连接，从而将所述电池组件密封于所述封装空间。由此，使得封装后的电池组件在抗冲击性、密封性、绝缘性、抗紫外线性能方面均有所提升。

进一步地，所述保护层上开设有供导线伸出的洞口，所述导线的一端与位于所述保护层下方的所述钙钛矿太阳能电池组件的组件电极连接、另一端与位于所述保护层上方的接线盒连接。由此，使得封装后的电池组件在抗冲击性、密封性、绝缘性、抗紫外线性能方面均有所提升。

进一步地，还包括填充于所述电池组件和所述保护层之间的正面保护胶。由此，使得封装后的电池组件在抗冲击性、密封性、绝缘性、抗紫外线性能方面均有所提升。

进一步地，还包括沿所述透明基底周围设置的边框，所述边框的顶部向所述保护层凸伸形成上凸出部，所述上凸出部的下表面抵接于所述保护层的上表面边缘，所述边框的底部向所述透明基底凸伸形成下凸出部，所述下凸出部的上表面抵接于所述透明基底的下表面边缘。边框通过上下凸出部固定所述透明基底、正面保护胶、侧面保护胶和保护层的同时，还保护侧面保护胶不受外界物理摩擦以及碰撞的损伤，且进一步提高四周侧面方向的防水性能。

进一步地，所述边框的上凸出部和下凸出部之间形成一限位空间，所述边框位于所述限位空间内的表面设有保护垫片。保护垫片的设置一方面进一步阻隔水气对内部电池的破坏，另一方面避免边框与透明基底、侧面保护胶、保护层直接接触，起到缓冲、减震的作用。

根据本发明，四周通过侧面保护胶、顶部通过正面保护胶和保护层进行防护，并在外围进一步加设边框进行加固，形成一种封装的大面积钙钛矿太阳能电池。同时，在透明基底上的导电层上分布导电栅线以收集电子，降低电阻，提高电子收集。刻蚀线将大单元正负电极隔开，从而达到所有的单元正极互连，负极互连，组成并联组件。大单元内部通过刻蚀线将内部隔离成小单元，小单元的对电极层的宽度大于小单元除对电极层以外的部分的宽度，使得其覆盖在本单元上方的同时，还能横跨刻蚀线，接触到另一小单元异极对应的导电层，形成串联连接，从而形成大单元并联，小单元串联的大面积整体组件。或大单元由刻蚀线隔开，内部由小单元并联而成，正负电极连接刻蚀线另一个大单元的负正电极，从而形成大单元串联，小单元并联的大面积整体组件。本发明能够有效地在大面积整基板上制作多个大、小单元电池，形成串、并联结构，降低电阻，提高电池电压。

附图说明

图1是本发明一实施形态的钙钛矿太阳能电池组件未封装时的概略俯视图（3个小单元串联连接且2个大单元并联连接）；

图2是图1中A-A处的剖视图；

图3是图1中导电栅线和电极分布的示意图；

图4是本发明一实施形态的钙钛矿太阳能电池组件未封装时的概略俯视图（3个小单元并联连接且2个大单元串联连接）；

图5是本发明一实施形态的钙钛矿太阳能电池组件未封装时的刻蚀线和导电栅线分布示意图（19个小单元串联连接且2个大单元并联连接）；

图6是本发明一实施形态的钙钛矿太阳能电池组件未封装时的俯视图（4个小单元串联连接且11个大单元并联连接）；

图7是本发明一实施形态的钙钛矿太阳能电池组件未封装的概略俯视图（3个小单元并联连接且4个大单元串联连接）；

图8是本发明一实施形态的钙钛矿太阳能电池组件封装后的俯视图；

图9是图8中A-A处的剖视图；

图10是图1中的电池封装但未加外框时、组件电极连续地引出至保护层外的正负极布线示意图；

图11是图10中A-A处封装后的剖视图；（电极3b穿出侧面保护胶12至外部，通过导线14，连接至接线盒16）

图12是图1中的电池封装但未加外框时、组件电极不连续地引出至保护层外的正负极布线示意图；

图13是图12的横向剖视图；

附图标记：

0透明基底

1导电层

2刻蚀线

3导电栅线

3a单元电极

3b组件电极

4空穴阻挡层

5电子传输层

6 绝缘层

7 空穴传输层

8 对电极

9 钙钛矿吸光层

a 洞口

10电池组件

11 正面保护胶

12侧面保护胶

13保护层

14导线

15堵洞胶

15b组件电极保护胶

16接线盒

17保护垫片

18边框

19小单元

20大单元。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明本发明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。图中的尺寸，仅为了便于查看，不与实际尺寸成比例。

如图1和图2所示，该封装的钙钛矿太阳能电池包括：包括透明基底0和形成于所述透明基底0之上的导电层1的透明导电基板和设于所述导电层1之上的钙钛矿太阳能电池组件，钙钛矿太阳能电池为了将光能转化为电能，其透明基底0和导电层1采用透明材料以使其具备较佳的吸光作用，且导电层1由导电材质制成。透明基底0为整基板，可以是玻璃或塑料；导电层1可以是透明导电薄膜（TCO），例如：FTO、AZO 或ITO，且优选采用耐热、化学稳定性最佳的FTO。

通过对透明基底0进行激光或化学法将整面透明导电基板上的导电层1刻蚀，形成不导电的刻蚀线2，通过刻蚀线2将整个基板的导电层1分为了两部分，后续正、负极分别引到刻蚀线两端。利用刻蚀线2将所述电池组件分割成两个及以上大单元20，每个大单元20进一步包括并联连接的两个及以上小单元19；或电池组件包括并联连接的两个及以上大单元20，每个大单元20通过刻蚀线分割成两个及以上小单元19。小单元19呈四边形条状，在透明基底0上排布形成宽方向上M列的阵列排布，小单元宽1~20mm，相邻小单元之间间距10μm~0.8mm。本发明能够有效地在大面积整基板上制作多个大、小单元电池，形成串、并联结构，降低电阻，提高电池电压。

小单元19包括自下而上依次设置的空穴阻挡层4、电子传输层5、绝缘层6、钙钛矿吸光层9、空穴传输层7和对电极8，其中，空穴阻挡层4为TiO₂致密层，可以通过包含钛酸四异丙酯、乙基纤维素、松油醇的浆料，采用印刷、涂布等方法制得。TiO₂致密层可以阻挡电池内部空穴在电流收集电极处与电子的复合，从而提高电池的光电转换效率。此工艺有利于成膜工艺的放大，适用于在大面积基板上涂膜。电子传输层5通过丝网印刷纳米二氧化钛浆料而成；绝缘层6通过丝网印刷纳米二氧化锆或氧化铝浆料而成。绝缘层6的存在，能将单元自身正负极隔开，从而实现避免单元内部短路。对电极8可以通过丝网印刷碳浆料而成，碳浆料为多种碳材料的混合物；或镀透明导电薄膜 (TCO) 例：FTO、AZO 或ITO；或金属（金属浆料印刷、贴金属胶带）。对电极8可采用碳浆料形成的碳电极，相较于传统的金属对极，成本低，稳定性好，工艺简单。若选用透明导电薄膜形成的对电极，相较于传统金属电极，透过率更高，提高光的利用率；在电子传输路径较长的结构上，则选择使用金属胶带或金属浆料印刷，相较于传统金属蒸镀电极，制作简单，设备要求低。空穴传输层7通过丝网印刷纳米氧化镍NiOx和微米或亚微米片状氧化镍NiOx混合氧化镍浆料而成，相较于传统有机空穴传输层有更好的稳定性。对于碳对极钙钛矿电池，空穴传输层7常常省略。较佳地，钙钛矿吸光层9是从对电极层由具有导流功能的碳对电极来引入渗透至导电层，填充满电子传输层5和绝缘层6，并在绝缘层6和空穴传输层7之间形成一层连续独立的钙钛矿薄膜。换言之，先将电子传输层5、绝缘层6、空穴传输层7、对电极8做好，最后再将钙钛矿吸光层从对电极8上方渗透下去，在填满电子传输层5、绝缘层6的同时形成了一层连续的钙钛矿薄膜层，由于绝缘层和空穴传输层两个界面间的缝隙较大，因此能够在该缝隙处形成钙钛矿吸光层，需要说明的是，这些层的界面并非如图2中完全独立的，图2仅示意各层的位置。此结构的优势在于既提高了钙钛矿材料空穴提取速率，又避免钙钛矿前驱体溶液在空穴传输层和/或对电极中残留引起的电子空穴复合。

如图1和图3所示，当大单元20并联连接时，小单元19串联连接：每个大单元20的两侧形成有其单元电极3a，大单元20的正单元电极和负单元电极通过刻蚀线2隔离，全部的大单元20的正单元电极互相连接、负单元电极互相连接，且小单元19的对电极8跨过刻蚀线2并接触另一个小单元异极对应的导电层，从而组成大单元20之间并联连接且小单元19之间串联连接的钙钛矿太阳能电池组件。如图4所示，当小单元19并联连接时，大单元20串联连接：每个大单元20的两侧形成有其单元电极3a，一个大单元20的正单元电极与另一个大单元20的负单元电极连接，且小单元19的对电极8跨过刻蚀线2并接触另一个小单元19同极对应的导电层，从而组成大单元20之间串联连接且小单元19之间并联连接的钙钛矿太阳能电池组件。

具体地，透明基底的导电层上分布有用于连接电极的导电栅线3。如图3所示，当大单元并联而小单元串联时，导电栅线3连接全部的大单元20的正单元电极并汇聚形成钙钛矿太阳能电池组件的正组件电极3b、导电栅线3连接全部的大单元的负单元电极并汇聚形成钙钛矿太阳能电池组件的负组件电极3b。如图4所示，当大单元串联而小单元并联时，导电栅线3跨过刻蚀线2连接大单元20的正单元电极与另一个大单元20的负单元电极，导电栅线3的首尾部分形成钙钛矿太阳能电池组件的组件电极3b，图4中上部的电极为单元电极3a兼组件电极3b。导电栅线3的电阻远小于导电层1的电阻，导电栅线3能够收集导电层1上的电子，因而引入导电栅线3可以有效降低电池内电阻，提高电池效率。而导电柵线3通过印刷直接制作在基板上，如果不用化学腐蚀的方法，是无法将其从基板上去除，相较于传统汇流带或导线连接，工艺简单，后期不易脱落，稳定性佳。导电栅线3为金属，包括金、银、铜、锡和铝中至少一种；导电栅线宽度0.01mm~2mm，厚度1μm~20μm，与钙钛矿太阳能电池小单元至少间隔10μm。

如图1和图5所示，若定义图1小单元19是横向串联，图5小单元则是纵向串联。图1中，由于小单元的对电极层横跨刻蚀线，电子传输路径为小单元19宽度，相对于长度方向的电阻（如图5），可以忽略不计，因此适用于导电性普通的对电极8材料（碳或透明导电薄膜），但需要每个小单元用刻蚀线2隔开，刻蚀线为非有效发电区域，会影响电池组件10有效面积。而图5中，电子传输路径为小单元19的长度，远大于其宽度，因此适用于导电性极好的对电极8材料（金属电极），虽然目前图中小单元19横向间隙都设有导电栅线3，但在导电层1导电性能极好的前提下，无需加设导电栅线3，间隙无限减小，提高电池组件10有效面积。如图6和图7所示，提供了一种小单元19先并联，大单元20再串联的可行性方案。如这样多并少串的连接方式，可以降低电池组件10内阻，适用于电压要求不高的场合。

下面对于该钙钛矿太阳能电池的封装部分进行说明。如图8和图9所示，沿电池组件的周围一圈设有侧面保护胶12，侧面保护胶12的顶部盖设有保护层13，保护层13下表面的边缘与侧面保护胶12的上表面密封连接，且保护层13位于电池组件的上方，从而将电池组件密封于透明基底0、侧面保护胶12和保护层13围成的封装空间内。该封装空间内还填充有位于电池组件和保护层之间的正面保护胶11。该正面保护胶11可以是交联型膜或热塑型膜，其材料可以是高密度线性聚乙烯（HDPE），聚乙烯辛烯共弹性体（POE）、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA），聚乙烯醇缩丁醛（PVB）、和/或有机硅树脂。正面保护胶11起到电池正面防震，耐冲击作用，还能粘结电池与保护层，起到固定作用。的侧面保护胶12可以是丙烯酸胶水或环氧胶水或者丁基胶带，提供优异的化学稳定性和水气阻隔性，提高电池组件的侧面防水性能。保护层13可以是钢化玻璃、陶板、高分子复合材料或耐腐蚀金属板材。金属板材可以是不锈钢、阳极氧化铝、钛合金。保护层13起到了钙钛矿太阳能背面的防水，和物理防护作用。电池是将光能转化为电能，金属板、陶板的反光性能可以提高光的利用率，而钢化玻璃透明，可以利用背面的入射光，同样提高了光的利用率。高分子复合材料可以是PVDF、TPT、TPE、BBF或APE。通过侧面保护胶12、正面保护胶11和保护层13的设置，使得封装后的电池组件具有以下几点优势：（1）能够提供足够的机械强度，能经受运输、安装和使用过程中发生的冲击、震动等产生的应力，能够经受住冰雹的单击力；（2）具有良好的密封性，能够防风、防水、隔绝大气条件下对电池片的腐蚀；（3）具有良好的电绝缘性能；（4）根据保护层种类，提高抗紫外线能力；（5）提高工作寿命。

在本实施形态中，如图8和图9所示，钙钛矿太阳能电池组件10的组件电极位于封装空间内（即，位于侧面保护胶12靠近电池组件10的一侧），且位于电池组件10的侧部。此时，保护层13和侧面封装胶12的宽度适配于透明基底0的宽度。该组件电极与导线14连接，保护层13上开设有供导线14伸出的洞口a，导线14穿过该洞口a并与位于保护层13上方的接线盒16连接。导线14连接完毕后，利用堵洞胶15密封洞口，堵洞胶15可以是丁基胶、环氧树脂、丙烯酸树脂或硅胶，提供优异的化学稳定性和水气阻隔性，提高电池组件的防水性能。导线14为了兼顾导电性能和成本，可以选用金属铜或镀锡铜。该结构一方面由于组件电极是连续的而具备较佳的导电性，另一方面侧面保护胶12和保护层13都完全密封没有缝隙，具备较佳的防水性和耐久性。

本发明还包括沿透明基底周围设置的边框18，边框18的顶部向保护层13凸伸形成上凸出部，上凸出部的下表面抵接于保护层13的上表面边缘，边框的底部向透明基底0凸伸形成下凸出部，下凸出部的上表面抵接于透明基底0的下表面边缘。边框18可以选择铝合金框架，在起到固定透明基底、正面保护胶、侧面保护胶和保护层的同时；保护侧面保护胶不受外界物理摩擦以及碰撞的损伤；还可以进一步提高四周侧面方向的防水性能；并且减轻整体钙钛矿太阳能电池组件的重量。边框18的上凸出部和下凸出部之间形成一限位空间，边框18位于限位空间内的表面设有保护垫片17。保护垫片17可以是含氟橡胶、硅橡胶或丁基橡胶，提供优异的化学稳定性、热稳定性、耐磨性的同时可以进一步阻隔水气对内部电池的破坏；也可以避免边框18与透明基底0、侧面保护胶12、保护层13直接接触，起到缓冲、减震的作用。

在另一实施形态中，如图10至图13所示，钙钛矿太阳能电池组件10的组件电极位于封装空间外（即，位于侧面保护胶12远离电池组件10的一侧），此时，保护层13和侧面封装胶12的宽度小于透明基底0的宽度，使得保护层13与边框18之间对应该组件电极形成一通道。该组件电极与导线14连接，导线14穿过该通道并与位于保护层13上方的接线盒16连接。接线盒16紧邻边框18的上凸出部，导线14连接完毕后，利用组件电极保护胶密封通道并将导线14部分埋于其中，而导线14剩余的部分周围由保护垫片17包围。这样的结构与图8和图9所示的组件电极位于封装空间内的结构相比，其工序和材料较少，工艺更为便捷，免去了在保护层13上形成洞口和填堵洞胶的麻烦。对于如图10和图11所示的组件电极连续地引出至保护层外的结构，虽然由于电极穿过侧面保护胶12致使侧面保护胶12处可能产生缝隙，相较于图8和图9的结构更适用于对水敏感程度较低的钙钛矿太阳能电池，但该结构的组件电极是连续的，因而能够兼顾工艺快捷和导电性好的优势。对于如图12和图13所示的组件电极不连续地引出至保护层外的结构，虽然由于导电仅通过透明基底0之上的导电层实现，虽然牺牲了一点导电性，但该结构的侧面保护胶12和保护层13处不存在缝隙，因而兼顾工艺快捷和防水性好、耐久性好的优势，适用于对水极其敏感的钙钛矿太阳能电池。

本发明的钙钛矿太阳能电池组件在大面积（例如600mm*600mm）整基板上，将电池组件分割成数个大单元串、并联连接，大单元中再分割成数个小单元并、串联连接，降低了电池组件串联电阻、提高了电池组件电压；且可根据需要，调节串、并联大单元20和小单元19的数量，满足特定的电流电压输出。正面保护胶11、侧面保护胶12和保护层13、堵洞胶15将电池组件10密封与外界环境隔离，保护垫片17边框18进一步密封和加固，导线14将正、负极从洞口a引出至接线盒16。为制作大面积太阳能电池封装组件，提供了一个崭新的思路。

以下通过实施例进一步详细说明本发明。

实施例1：

制作成如图5的19个小单元串联且2个大单元并联的电池，具体步骤如下。

（1）使用激光在透明导电基板上打洞，并刻蚀掉导电FTO层，保证单元间电阻无穷大。

（2）分别用丙酮、碱洗涤剂、去离子水、丙酮超声清洗FTO玻璃十分钟，最后吹干。

（3）在FTO玻璃基板上制备TiO₂致密层，溶剂为松油醇，其中包括以下成分：1.5ml钛酸四异丙酯、3.5g乙基纤维素、80ml松油醇，涂布在干净的FTO基板上，在马弗炉中510℃烧结30min。

（4）在致密层上，丝网印刷二氧化钛浆料作为电子传输层，固含量10%，溶剂松油醇，在马弗炉中510℃烧结30min。

（5）在电子传输层上，丝网印刷二氧化锆浆料作为绝缘层，固含量5%，溶剂松油醇，在马弗炉中510℃烧结30min。

（6）在绝缘层上，丝网印刷纳米氧化镍和微米或亚微米片状氧化镍混合氧化镍浆料作为空穴传输层，固含量5%，溶剂松油醇，在马弗炉中510℃烧结30min。

（7）在FTO玻璃基板上，丝网印刷导电银栅，固含量70%，溶剂松油醇，在马弗炉中510℃烧结30min。

（8）在空穴传输层上，丝网印刷碳浆料作为对电极，固含量37%，溶剂松油醇，在马弗炉中430℃烧结30min，碳浆料中含有纤维状碳，为钙钛矿渗透提供了导流功能。

（9）称取15.3毫克5-氨基戊酸氢碘酸盐（5-AVAI），576毫克碘化铅（PbI₂），195毫克CH₃NH₃I粉体，量取1mlγ-丁内酯（GBL），60℃搅拌6小时，形成CH₃NH₃PbI₃钙钛矿前驱体溶液。以此前驱体溶液，采用联排移液枪从具有引流功能的碳层引入钙钛矿前驱体溶液来制备钙钛矿薄膜，50℃退火60分钟，钙钛矿前驱体溶液通过有导流功能的碳层，渗透并填满介孔电子传输层与介孔绝缘层，并在绝缘层和碳层之间形成一层独立的连续钙钛矿薄膜。

（10）用铜线连接至电池洞口的导电银栅，另一侧从洞口引出待接接线盒。用丙烯酸树脂将洞填满，紫外照射固化。

（11）在透明导电基板四周贴上丁基胶带，在对电极上依次盖上POE胶膜，和钢化玻璃。

（12）将上述加完保护层的电池放入层压机，设定温度95℃，先抽至真空，通过缓慢恢复大气来增加压力，分三段30Kpa 、30Kpa和40Kpa，总耗时15min。若压力太大会导致电池内部各层互相挤压导致内部结构破坏，甚至可能引起空穴电子复合。

（13）铜线连接至接线盒并用硅胶固定在电池背面。

（14）在电池正、反面的四周边缘以及侧面垫上硅胶垫，并用铝合金框固定，最终制作成大面积钙钛矿太阳能电池串、并联电池封装组件。

具体地，图5中串、并联结构可例如如下形成：

通过刻蚀线将小单元互相隔开，小单元长边紧贴刻蚀线，小单元除对电极（正极）以外的部分（空穴阻挡层、电子传输层、绝缘层和空穴传输层）覆盖在刻蚀线一侧（左侧）的透明导电基板上的导电层（负极）上，对电极横跨刻蚀线至另一侧（右侧），覆盖在刻蚀线右侧的透明导电基板的导电层上（负极）。单元内正、负极被绝缘层隔开。刻蚀线左侧单元正极接触到刻蚀线右侧单元的负极，形成串联连接。两个大单元的正极互相连接、负极互相连接，分别由导电栅线引出至洞口，形成组件正负极，并通过刻蚀线隔开。

本发明通过丝网印刷、烧结导电浆料的工艺，按照设计好的图案，直接将导电柵线制作在基板上，如果不用化学腐蚀的方法，是无法将其从基板上去除，相较于传统汇流带，工艺简单，后期不易脱落，稳定性佳。

实施例2：

电池的制备与封装过程同实施例1，此处不赘述。

具体制备如图6中4个小单元串联连接且11个大单元并联连接的结构可例如如下形成：

小单元短边紧贴刻蚀线，小单元除对电极（正极）以外的部分（空穴阻挡层、电子传输层、绝缘层和空穴传输层）覆盖在刻蚀线一侧（上侧）的透明导电基板上的导电层（负极）上，对电极竖跨刻蚀线至另一侧（下侧），覆盖在刻蚀线下侧的导电栅线上（负极）。单元内正、负极被绝缘层隔开。刻蚀线上侧单元正极接触到刻蚀线下侧单元的负极，形成自上而下形成一串4节的串联连接。横向11串大单元的正极互相连接，负极相互连接，分别由导电栅线引出至洞口，形成组件正负极，并通过刻蚀线隔开。

实施例3：

电池的制备与封装过程同实施例1，此处不赘述。

具体制备如图4中3个小单元并联连接且2个大单元串联连接的结构可例如如下形成：

中间纵向刻蚀线将透明导电基板上的导电层分为左、右2个大单元。左侧大单元内、导电栅线分布在小单元间隙，收集导电层上的电子（负极）至上端左侧洞口，形成组件负极；3个小单元下侧短边紧贴刻蚀线，小单元除对电极（正极）以外的部分（空穴阻挡层、电子传输层、绝缘层和空穴传输层）覆盖在横向刻蚀线一侧（上侧）的透明导电基板上的导电层（负极）上，对电极竖跨横向刻蚀线至另一侧（下侧），覆盖在刻蚀线下侧的导电栅线上（正极）。此条导电栅线横跨纵向刻蚀线至右侧大单元，并分布在右侧小单元间隙，收集导电层上的电子（负极）。左侧大单元正极连接至右侧大单元负极，形成2个大单元串联连接。右侧3个小单元上侧短边紧贴刻蚀线，同左侧大单元，对电极竖跨横向刻蚀线至另一侧（上侧），覆盖在刻蚀线上侧的导电栅线上（正极），并汇聚至右侧洞口形成组件正极。即，上侧的电极既是单元电极也是组件电极。

由实施例1-3可知，本发明实现了单基板上串、并联结构的封装电池，具备以下有益效果：（1）电池电流、电压可控；（2）省去了后续用连接件将不同电池片，串、并联工艺；（3）形成稳定性可靠的封装电池；（4）若存在阴影遮挡情况，由于是单基板结构，即使遮挡部分，也仅仅损失有效面积，发电量降低而已，克服了传统工艺稳定性方面容易出现以下问题：（1）由于不同电池片之间的衰减程度不同，串、并联后的电池组件性能受最差性能的单电池片影响；（2）连接件处的劣化导致串联电阻增加，影响整块电池组建性能；（3）若存在阴影遮挡情况，容易出现热斑效应。

在不脱离本发明的基本特征的宗旨下，本发明可体现为多种形式，因此本发明中的实施形态是用于说明而非限制，由于本发明的范围由权利要求限定而非由说明书限定，而且落在权利要求界定的范围，或其界定的范围的等价范围内的所有变化都应理解为包括在权利要求书中。

Claims (10)

1.一种封装的大面积钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括：透明基底、形成于所述透明基底之上的导电层、形成于所述导电层的不导电的刻蚀线、通过印刷布设于所述导电层之上的导电栅线和设于所述导电层之上的钙钛矿太阳能电池组件，所述电池组件包括两个及以上大单元，所述大单元包括两个及以上小单元；

通过所述刻蚀线和导电栅线使所述大单元之间并联连接且所述小单元之间串联连接，或使所述大单元之间串联连接且所述小单元之间并联连接。

2.根据权利要求1所述的封装的大面积钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述小单元包括自下而上依次设置的空穴阻挡层、电子传输层、绝缘层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和对电极，所述钙钛矿吸光层从对电极由具有导流功能的对电极来引入渗透至所述钙钛矿太阳能电池中，填充在电子传输层和绝缘层，并在绝缘层和空穴传输层之间形成一层独立的连续钙钛矿薄膜层。

3.根据权利要求1所述的封装的大面积钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述大单元的正单元电极和负单元电极由所述刻蚀线隔离。

4.根据权利要求3所述的封装的大面积钙钛矿太阳能电池，其特征在于，

全部的所述大单元的正单元电极互相连接、负单元电极互相连接，且所述小单元的对电极横跨刻蚀线并接触另一个小单元异极对应的导电层，从而组成所述大单元之间并联连接且所述小单元之间串联连接的钙钛矿太阳能电池组件；

或，所述大单元的正单元电极与另一个所述大单元的负单元电极连接，且所述小单元的对电极横跨刻蚀线并接触另一个小单元同极对应的导电层，从而组成所述大单元之间串联连接且所述小单元之间并联连接的钙钛矿太阳能电池组件。

5.根据权利要求4所述的封装的大面积钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述导电栅线连接全部的所述大单元的正单元电极并汇聚形成所述钙钛矿太阳能电池组件的正组件电极、所述导电栅线连接全部的所述大单元的负单元电极并汇聚形成所述钙钛矿太阳能电池组件的负组件电极；

或，所述导电栅线横跨刻蚀线连接所述大单元的正单元电极与另一个所述大单元的负单元电极，并形成所述钙钛矿太阳能电池组件的组件电极。

6.根据权利要求1所述的封装的大面积钙钛矿太阳能电池，其特征在于，还包括侧面保护胶和保护层，所述侧面保护胶设于所述电池组件的周围并形成容纳所述电池组件的封装空间，所述保护层的边缘与所述侧面保护胶的顶部密封连接，从而将所述电池组件密封于所述封装空间内。

7.根据权利要求6所述的封装的大面积钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述保护层上开设有供引线伸出的通孔，所述引线的一端与位于所述保护层下方的所述钙钛矿太阳能电池组件的组件电极连接、另一端与位于所述保护层上方的接线盒连接。

8.根据权利要求6所述的封装的大面积钙钛矿太阳能电池，其特征在于，还包括填充于所述电池组件和所述保护层之间的正面保护胶。

9.根据权利要求6所述的封装的大面积钙钛矿太阳能电池，其特征在于，还包括沿所述透明基底周围设置的边框，所述边框的顶部向所述保护层凸伸形成上凸出部，所述上凸出部的下表面抵接于所述保护层的上表面边缘，所述边框的底部向所述透明基底凸伸形成下凸出部，所述下凸出部的上表面抵接于所述透明基底的下表面边缘。

10.根据权利要求9所述的封装的大面积钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述边框的上凸出部和下凸出部之间形成一限位空间，所述边框位于所述限位空间内的表面设有保护垫片。

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