CN117098406A - 一种混联的钙钛矿薄膜电池及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混联的钙钛矿薄膜电池，包括MxN个子电池组以及正极引线端和负极引线端，每个子电池组包括多个子电池，每个子电池组分别设置有正极部和负极部，相邻两个子电池组的正极部和负极部相互上下错开排列且分别通过P3中间带相互串联连接，第一列子电池组的各个负极部分别通过P3负极汇流带并联后再与负极引线端导电连接，第N列子电池组的各个正极部分别通过P3正极汇流带相互并联后再与正极引线端导电连接。本发明还公开该混联的钙钛矿薄膜电池的制备方法。本发明利用部分顶部电极层进行各个钙钛矿薄膜电池之间的正负极间的连接，实现串并联，省去了汇流带，降低了制造成本，防止了汇流带接触式连接导致对钙钛矿薄膜电池膜层的损伤。

Description

一种混联的钙钛矿薄膜电池及其制备方法

技术领域

本发明属于钙钛矿薄膜电池制备技术领域，特别涉及一种混联的钙钛矿薄膜电池及其制备方法。

背景技术

在钙钛矿薄膜电池中使用汇流带将钙钛矿薄膜电池产生的电源引出，各个钙钛矿薄膜电池之间也常采用汇流带进行串并连接。现有的汇流带采用外部接触方式与钙钛矿薄膜电池进行连接，通过汇流带作为导线，将各个钙钛矿薄膜电池之间的顶部电极层进行正负极间的连接，达到串并联连接的目的。由于外部接触式连接对钙钛矿薄膜电池存在摩擦与剐蹭，对钙钛矿薄膜电池的薄膜面存在损伤风险，同时安装汇流带后增加了钙钛矿薄膜电池高度，使得钙钛矿薄膜电池封装时应力集中，对钙钛矿薄膜电池后期老化测试存在负面影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种混联的钙钛矿薄膜电池及其制备方法，通过利用顶部电极层作为汇流带使用，实现各个钙钛矿薄膜电池之间的串并连接，省去了现有的汇流带，不仅降低了制造成本，而且在保证电流强度的同时，可有效提高电池的电压，防止了汇流带接触式连接导致对钙钛矿薄膜电池膜层的损伤以及层压过程中对钙钛矿薄膜电池的应力损害。

本发明是这样实现的，提供一种混联的钙钛矿薄膜电池，包括M排、N列相互间隔排列的MxN个子电池组，以及相互间隔的、共用的正极引线端和负极引线端，正极引线端和负极引线端位于第一排子电池组的上部，每个子电池组分别包括多个子电池，每个子电池组还分别设置有正极部和负极部，相邻两个子电池组的正极部和负极部相互上下错开排列且分别通过P3中间带相互串联连接，第一列从第一排到第M-1排的每个子电池组的正极部位于相应的子电池组上部的子电池处，对应地，负极部则位于相应的子电池组下部的子电池处，第一列第M排的子电池组的正极部位于相应的子电池组下部的子电池处，对应地，负极部则位于相应的子电池组上部的子电池处。第一列子电池组的各个负极部分别通过P3负极汇流带相互并联后再与负极引线端导电连接，P3负极汇流带不与第一列子电池组的其他各个子电池导电连接，第N列子电池组的各个正极部分别通过P3正极汇流带相互并联后再与正极引线端导电连接，P3正极汇流带不与第N列子电池组的其他各个子电池导电连接，其中，M为等于或大于2的偶数。

进一步地，所述P3负极汇流带包括P3左侧负极汇流带和P3上部负极汇流带，所述P3正极汇流带包括P3右侧正极汇流带和P3上部正极汇流带，在P3左侧负极汇流带与第一列其他各个子电池之间通过设置的P3左侧负极隔离线相互隔离，在P3右侧正极汇流带与第N列其他各个子电池之间通过设置的P3右侧正极隔离线相互隔离，除第一列子电池组的各个负极部分别与P3左侧负极汇流带导电连接之外，第一列子电池组的其他各个子电池均通过P3左侧负极隔离带分别与P3左侧负极汇流带相互隔离，除第N列子电池组的各个正极部分别与P3右侧正极汇流带导电连接之外，第N列子电池组的其他各子电池均通过P3右侧正极隔离带分别与P3右侧正极汇流带相互隔离，在P3上部负极汇流带与第一排各个子电池组之间设置P3上部负极隔离带相互隔离，在P3上部正极汇流带与第一排各个子电池组之间设置P3上部正极隔离带相互隔离，位于第一排各个子电池组上部的P3中间带也分别通过P3上部负极隔离带和P3上部正极隔离带与P3上部负极汇流带和P3上部正极汇流带相互隔离。

本发明是这样实现的，提供一种如前所述的混联的钙钛矿薄膜电池的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、对在基底上已制备的底部导电层进行激光P1划线以确定待制备的钙钛矿薄膜电池所在的范围，P1划线的沟槽底部露出基底，P1划线包括P1分割线和P1隔离线，多条P1隔离线将底部导电层分隔成M排、N列相互间隔的MxN个子电池组所在区域，多条P1分割线将每个子电池组所在区域分割成多个子电池区域。

步骤二、继续在底部导电层的表面制备第一传输层、钙钛矿吸光层和第二传输层，在第二传输层上进行激光P2划线，P2划线的沟槽底部露出底部导电层，P2划线包括P2分割线、P2中间带和P2清边带，P2分割线对应地设置在第一列的第一至M-1排的子电池组所在区域内的P1分割线的下方，P2分割线还对应地设置在第一列的第M排的子电池组所在区域内的P1分割线的上方，P2分割线还对应地设置在第二列的第一至M-1排的子电池组所在区域内的P1分割线的上方，P2分割线还对应地设置在第二列的第M排的子电池组所在区域内的P1分割线的下方，依次类推至第N列，P2中间带分别设置在每一排相邻的两个子电池组之间，第一至M-1排的第一列与第二列之间的P中间带与位于子电池组上部的子电池所在区域相连通，第M排的第一列与第二列之间的P中间带与位于子电池组下部的子电池所在区域相连通，第一至M-1排的第二列与第三列之间的P中间带与位于子电池组上部的子电池所在区域相连通，第M排的第二列与第三列之间的P中间带与位于子电池组下部的子电池所在区域相连通，依次类推至第N列，P2清边带设置在除待制备的钙钛矿薄膜电池所在的范围以外的区域。

步骤三、继续在第二传输层表面制备顶部电极层，在顶部电极层上进行激光P3划线，P3划线的沟槽底部露出底部导电层，P3划线包括P3分割线、P3隔离线、P3中间间隔带和P3清边带，P3分割线对应地设置在第一列的第一至M-1排的子电池组所在区域内的P2分割线的下方，P3分割线还对应地设置在第一列的第M排的子电池组所在区域内的P2分割线的上方，P3分割线还对应地设置在第二列的第一至M-1排的子电池组所在区域内的P2分割线的上方，P3分割线还对应地设置在第二列的第M排的子电池组所在区域内的P2分割线的下方，依次类推至第N列，P3隔离线分别设置在P3左侧负极隔离、P3右侧正极隔离带、P3上部负极隔离带和P3上部正极隔离带所在区域，P3中间间隔带设置在各个子电池组之间的相互间隔区域中除P3中间带以外的区域，P3清边带设置在除待制备的钙钛矿薄膜电池所在的区域以及正极引线端、负极引线端、P3左侧负极汇流带、P3右侧正极汇流带、P3上部负极汇流带和P3上部正极汇流带所在区域以外的区域。

与现有技术相比，本发明的混联的钙钛矿薄膜电池及其制备方法，在钙钛矿薄膜电池中利用部分顶部电极层进行各个钙钛矿薄膜电池之间的正负极间的连接，达到串并联连接的目的，以替代现有的汇流带，省去了现有的汇流带，不仅降低了制造成本，而且在保证电流强度的同时，可有效提高电池的电压，防止了汇流带接触式连接导致对钙钛矿薄膜电池膜层的损伤以及层压过程中对钙钛矿薄膜电池的应力损害。

附图说明

图1为本发明混联的钙钛矿薄膜电池的平面结构示意图；

图2为本发明实施例2步骤一的结构示意图；

图3为本发明实施例2步骤二的结构示意图；

图4为本发明实施例2步骤三的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

请参照图1所示，本发明混联的钙钛矿薄膜电池的较佳实施例，包括M排、N列相互间隔排列的MxN个子电池组1，以及相互间隔的、共用的正极引线端2和负极引线端3。正极引线端2和负极引线端3位于第一排子电池组1的上部。正极引线端2和负极引线端3分别引入到电池接线盒70内。

每个子电池组1分别包括十个子电池11。每个子电池组1还分别设置有正极部12和负极部13。相邻两个子电池组1的正极部12和负极部13相互上下错开排列且分别通过P3中间带14相互串联连接。第一列从第一排到第M-1排的每个子电池组1的正极部12位于相应的子电池组1上部的子电池11处，对应地，负极部13则位于相应的子电池组1下部的子电池11处。第一列第M排的子电池组1的正极部12位于相应的子电池组1下部的子电池11处，对应地，负极部13则位于相应的子电池组1上部的子电池11处。

第一列子电池组1的各个负极部13分别通过P3负极汇流带4相互并联后再与负极引线端3导电连接，P3负极汇流带4不与第一列子电池组1的其他各个子电池11导电连接。第N列子电池组1的各个正极部12分别通过P3正极汇流带5相互并联后再与正极引线端2导电连接，P3正极汇流带5不与第N列子电池组1的其他各个子电池11导电连接。

其中，M为等于或大于2的偶数。在图1的混联的钙钛矿薄膜电池中，M为4，N为3。

具体地，所述P3负极汇流带4包括P3左侧负极汇流带41和P3上部负极汇流带42，所述P3正极汇流带5包括P3右侧正极汇流带51和P3上部正极汇流带52。在P3左侧负极汇流带4与第一列其他各个子电池11之间通过设置的P3左侧负极隔离线6相互隔离，在P3右侧正极汇流带5与第N列其他各个子电池11之间通过设置的P3右侧正极隔离线7相互隔离。

具体地，除第一列子电池组1的各个负极部13分别与P3左侧负极汇流带41导电连接之外，第一列子电池组1的其他各个子电池11均通过P3左侧负极隔离带6分别与P3左侧负极汇流带41相互隔离。除第N列子电池组1的各个正极部12分别与P3右侧正极汇流带51导电连接之外，第N列子电池组1的其他各子电池11均通过P3右侧正极隔离带7分别与P3右侧正极汇流带51相互隔离。

具体地，在P3上部负极汇流带42与第一排各个子电池组1之间设置P3上部负极隔离带8相互隔离，在P3上部正极汇流带52与第一排各个子电池组1之间设置P3上部正极隔离带9相互隔离，位于第一排各个子电池组1上部的P3中间带14也分别通过P3上部负极隔离带8和P3上部正极隔离带9与P3上部负极汇流带42和P3上部正极汇流带52相互隔离。

实施例2

请同时参照图1至图4所示，本发明还公开一种如前所述的混联的钙钛矿薄膜电池的制备方法的实施例，以制备包含2x2个子电池组1的混联的钙钛矿薄膜电池为例，包括如下步骤：

步骤1、如图2所示，对在基底上已制备的底部导电层10进行激光P1划线20以确定待制备的钙钛矿薄膜电池所在的范围。P1划线20的沟槽底部露出基底。P1划线20包括P1分割线201和P1隔离线202。多条P1隔离线202将底部导电层10分隔成二排、二列相互间隔的2x2个子电池组1所在区域，多条P1分割线201将每个子电池组1所在区域分割成多个子电池区域11。多条P1分割线201分别位于其相应的子电池组1所在的区域内。

步骤2、如图3所示，继续在底部导电层10的表面制备第一传输层、钙钛矿吸光层和第二传输层30。在第二传输层30上进行激光P2划线40。P2划线40的沟槽底部露出底部导电层10。P2划线40包括P2分割线401、P2中间带402和P2清边带403。P2分割线401对应地设置在第一列的第一排的子电池组1所在区域内的P1分割线201的下方，P2分割线401还对应地设置在第一列的第二排的子电池组1所在区域内的P1分割线201的上方，P2分割线401还对应地设置在第二列的第一排的子电池组1所在区域内的P1分割线201的上方，P2分割线401还对应地设置在第二列的第二排的子电池组1所在区域内的P1分割线201的下方。P2中间带402分别设置在每一排相邻的两个子电池组1之间，第一排的第一列与第二列之间的P中间带402与位于子电池组1上部的子电池11所在区域相连通，第二排的第一列与第二列之间的P中间带402与位于子电池组1下部的子电池11所在区域相连通。P2清边带403设置在除待制备的钙钛矿薄膜电池所在的范围以外的区域。

步骤3、如图1和图4所示，继续在第二传输层30表面制备顶部电极层50。在顶部电极层50上进行激光P3划线60。P3划线60的沟槽底部露出底部导电层10。P3划线60包括P3分割线601、P3隔离线602、P3中间间隔带603和P3清边带604。P3分割线601对应地设置在第一列的第一排的子电池组1所在区域内的P2分割线401的下方，P3分割线601还对应地设置在第一列的第二排的子电池组1所在区域内的P2分割线401的上方，P3分割线601还对应地设置在第二列的第一排的子电池组1所在区域内的P2分割线401的上方，P3分割线601还对应地设置在第二列的第2排的子电池组1所在区域内的P2分割线401的下方。P3隔离线602分别设置在P3左侧负极隔离6、P3右侧正极隔离带7、P3上部负极隔离带8和P3上部正极隔离带9所在区域。P3中间间隔带603设置在各个子电池组1之间的相互间隔区域中除P3中间带14以外的区域。P3清边带604设置在除待制备的钙钛矿薄膜电池所在的区域以及正极引线端2、负极引线端3、P3左侧负极汇流带41、P3右侧正极汇流带51、P3上部负极汇流带42和P3上部正极汇流带52所在区域以外的区域。正极引线端2和负极引线端3分别引入到电池接线盒70内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种混联的钙钛矿薄膜电池，包括M排、N列相互间隔排列的MxN个子电池组，以及相互间隔的、共用的正极引线端和负极引线端，正极引线端和负极引线端位于第一排子电池组的上部，每个子电池组分别包括多个子电池，每个子电池组还分别设置有正极部和负极部，其特征在于，相邻两个子电池组的正极部和负极部相互上下错开排列且分别通过P3中间带相互串联连接，第一列从第一排到第M-1排的每个子电池组的正极部位于相应的子电池组上部的子电池处，对应地，负极部则位于相应的子电池组下部的子电池处，第一列第M排的子电池组的正极部位于相应的子电池组下部的子电池处，对应地，负极部则位于相应的子电池组上部的子电池处；第一列子电池组的各个负极部分别通过P3负极汇流带相互并联后再与负极引线端导电连接，P3负极汇流带不与第一列子电池组的其他各个子电池导电连接，第N列子电池组的各个正极部分别通过P3正极汇流带相互并联后再与正极引线端导电连接，P3正极汇流带不与第N列子电池组的其他各个子电池导电连接，其中，M为等于或大于2的偶数。

2.如权利要求1所述的混联的钙钛矿薄膜电池，其特征在于，所述P3负极汇流带包括P3左侧负极汇流带和P3上部负极汇流带，所述P3正极汇流带包括P3右侧正极汇流带和P3上部正极汇流带，在P3左侧负极汇流带与第一列其他各个子电池之间通过设置的P3左侧负极隔离线相互隔离，在P3右侧正极汇流带与第N列其他各个子电池之间通过设置的P3右侧正极隔离线相互隔离，除第一列子电池组的各个负极部分别与P3左侧负极汇流带导电连接之外，第一列子电池组的其他各个子电池均通过P3左侧负极隔离带分别与P3左侧负极汇流带相互隔离，除第N列子电池组的各个正极部分别与P3右侧正极汇流带导电连接之外，第N列子电池组的其他各子电池均通过P3右侧正极隔离带分别与P3右侧正极汇流带相互隔离，在P3上部负极汇流带与第一排各个子电池组之间设置P3上部负极隔离带相互隔离，在P3上部正极汇流带与第一排各个子电池组之间设置P3上部正极隔离带相互隔离，位于第一排各个子电池组上部的P3中间带也分别通过P3上部负极隔离带和P3上部正极隔离带与P3上部负极汇流带和P3上部正极汇流带相互隔离。

3.一种如权利要求2所述的混联的钙钛矿薄膜电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、对在基底上已制备的底部导电层进行激光P1划线以确定待制备的钙钛矿薄膜电池所在的范围，P1划线的沟槽底部露出基底，P1划线包括P1分割线和P1隔离线，多条P1隔离线将底部导电层分隔成M排、N列相互间隔的MxN个子电池组所在区域，多条P1分割线将每个子电池组所在区域分割成多个子电池区域；

步骤二、继续在底部导电层的表面制备第一传输层、钙钛矿吸光层和第二传输层，在第二传输层上进行激光P2划线，P2划线的沟槽底部露出底部导电层，P2划线包括P2分割线、P2中间带和P2清边带，P2分割线对应地设置在第一列的第一至M-1排的子电池组所在区域内的P1分割线的下方，P2分割线还对应地设置在第一列的第M排的子电池组所在区域内的P1分割线的上方，P2分割线还对应地设置在第二列的第一至M-1排的子电池组所在区域内的P1分割线的上方，P2分割线还对应地设置在第二列的第M排的子电池组所在区域内的P1分割线的下方，依次类推至第N列，P2中间带分别设置在每一排相邻的两个子电池组之间，第一至M-1排的第一列与第二列之间的P中间带与位于子电池组上部的子电池所在区域相连通，第M排的第一列与第二列之间的P中间带与位于子电池组下部的子电池所在区域相连通，第一至M-1排的第二列与第三列之间的P中间带与位于子电池组上部的子电池所在区域相连通，第M排的第二列与第三列之间的P中间带与位于子电池组下部的子电池所在区域相连通，依次类推至第N列，P2清边带设置在除待制备的钙钛矿薄膜电池所在的范围以外的区域；

步骤三、继续在第二传输层表面制备顶部电极层，在顶部电极层上进行激光P3划线，P3划线的沟槽底部露出底部导电层，P3划线包括P3分割线、P3隔离线、P3中间间隔带和P3清边带，P3分割线对应地设置在第一列的第一至M-1排的子电池组所在区域内的P2分割线的下方，P3分割线还对应地设置在第一列的第M排的子电池组所在区域内的P2分割线的上方，P3分割线还对应地设置在第二列的第一至M-1排的子电池组所在区域内的P2分割线的上方，P3分割线还对应地设置在第二列的第M排的子电池组所在区域内的P2分割线的下方，依次类推至第N列，P3隔离线分别设置在P3左侧负极隔离、P3右侧正极隔离带、P3上部负极隔离带和P3上部正极隔离带所在区域，P3中间间隔带设置在各个子电池组之间的相互间隔区域中除P3中间带以外的区域，P3清边带设置在除待制备的钙钛矿薄膜电池所在的区域以及正极引线端、负极引线端、P3左侧负极汇流带、P3右侧正极汇流带、P3上部负极汇流带和P3上部正极汇流带所在区域以外的区域。