CN208352345U - 一种钙钛矿太阳能电池组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种钙钛矿太阳能电池组件，包括：依次叠置的透明保护层、第一粘结层、钙钛矿太阳能电池串及填充层、第二粘结层、和背板层，所述钙钛矿太阳能电池串包括多个钙钛矿太阳能电池片，所述填充层填充在相邻的所述电池片之间。该钙钛矿太阳能电池组件可通过调整内部单片电池数量以及电池的连接方式来获得合适的电压和电流。

Description

一种钙钛矿太阳能电池组件

技术领域

本实用新型属于太阳能电池组件领域，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池组件。

背景技术

太阳能电池作为一种清洁、无污染的能源，受到国内外的广泛关注与深入研究。基于钙钛矿薄膜的太阳能电池是近年发展起来的一类新型太阳能电池，其优点十分突出：1、有机-无机杂化钙钛矿材料制备工艺简单、成本较低；2、具有较为适宜的带隙宽度(1.5～2.3eV)，光吸收范围较大；3、电荷扩散长度高达微米级，电荷寿命较长等。4、可制成半透明电池或柔性电池，易于与其它器件集成，应用场景大大拓宽。因此，钙钛矿太阳能电池及相关材料已成为光伏领域的一个重要研究方向，目前获得了超过23％的光电转换效率，应用前景非常广阔，有望成为一种超低成本太阳能电池。

太阳能电池在实际使用中，由于单片电池无法提供较高的电压和电流，通常需要将单片电池制作成组件形式来获得较高的电压和电流。并且制作成组件，也能够给电池提供更多的保护。对于硅基太阳能电池，这种组件制作有着较为成熟的层压工艺。而对于钙钛矿太阳能电池，由于其区别于硅太阳能电池的结构特点，使用层压制作组件的报道较少。除此之外，另外一个与硅太阳能电池组件不同点是，制作的钙钛矿太阳能电池组件对于太阳光中紫外线还必须有较强的阻隔效果，从而有效防止紫外线对于组件内部的钙钛矿太阳能电池的伤害，导致组件失效。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种可广泛使用的钙钛矿太阳能电池组件，该钙钛矿太阳能电池组件可通过调整内部单片电池数量以及电池的连接方式来获得合适的电压和电流。

在此，本实用新型提供一种钙钛矿太阳能电池组件，包括：依次叠置的透明保护层、第一粘结层、钙钛矿太阳能电池串及填充层、第二粘结层、和背板层，所述钙钛矿太阳能电池串包括多个钙钛矿太阳能电池片，所述填充层填充在相邻的所述电池片之间。

本实用新型的钙钛矿太阳能电池组件，可通过调整内部单片电池数量以及电池的连接方式来获得合适的电压和电流。且电池片间隙之间设置填充层，填充满电池片之间的间隙，有利于延长组件寿命。若无填充层，层压时，电池间隙会产生气泡，空气中的水、氧会影响组件寿命。

本实用新型的钙钛矿太阳能电池组件在所述透明保护层的表面设有紫外线阻挡层，所述紫外线阻挡层包括防紫外贴膜、防紫外镀膜和/或防紫外涂膜。在最外层具有紫外线阻挡层，从而可有效防止太阳光中紫外线对电池的伤害，保证组件运行稳定可靠。此外，将紫外线阻挡层置于组件的最外层，可以有效避免组件制作过程中可能对紫外线阻挡层的损害，甚至导致紫外线阻挡层失效；也可以防止紫外线阻挡层由于位于组件内部而可能引起的组件封装效果差、紫外阻挡层上下两层粘结不牢等不良影响。

较佳地，所述紫外线阻挡层包括防紫外贴膜、防紫外镀膜和/或防紫外涂膜。

较佳地，所述紫外线阻挡层的厚度为0.1μm～5mm。

较佳地，所述透明保护层为钢化玻璃、透明塑料板、透明塑料膜。

较佳地，所述透明保护层的厚度为0.1μm～10mm。

较佳地，所述第一粘结层、所述填充层和/或所述第二粘结层为POE(聚乙烯辛烯共弹性体)膜、EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)膜、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)膜、和/或有机硅树脂；所述第一粘结层和/或所述第二粘结层的厚度为20μm～5mm；所述填充层的厚度与所述钙钛矿太阳能电池串中的电池片厚度相当。

较佳地，所述多个钙钛矿太阳能电池片，通过连接件将正负极串联和/或并联连接。该电池片可以是单体电池或单个电池模块。根据该结构，本实用新型的钙钛矿太阳能电池组件可有效地通过调整内部单片电池数量以及电池的连接方式来获得合适的电压和电流。

较佳地，所述背板层为高透光率玻璃、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)结构、TPT(聚氟乙烯复合膜)结构、TPE(热塑性弹性体)结构、和/或氟涂层结构。

较佳地，在所述钙钛矿太阳能电池组件的正极和负极分别引出正极接线端子和负极接线端子。

较佳地，所述钙钛矿太阳能电池组件通过将各层层压的方式形成。

根据下述具体实施方式并参考附图，将更好地理解本发明的上述内容及其它目的、特征和优点。

附图说明

图1为本实用新型一个实施形态的钙钛矿太阳能电池组件的结构示意图；

图2为本实用新型一个实施形态的电池片正负极的示意图；

图3为用于为本实用新型一个实施形态的二极管的结构示意图；

图4为本实用新型一个实施形态的钙钛矿太阳能电池的串联组件正面示意图；

图5为本实用新型另一个实施形态的钙钛矿太阳能电池的串联组件正面示意图；

图6为本实用新型又一个实施形态的钙钛矿太阳能电池全并联组件正面示意图；

图7为本实用新型又一个实施形态的钙钛矿太阳能电池的串并联组件正面示意图；

附图标记：

1、紫外线阻挡层；

2、透明保护层；

3、第一粘结层；

4、钙钛矿太阳能电池串及填充层

4a、钙钛矿太阳能电池片；

4b、填充层；

5、第二粘结层；

6、背板层；

7、连接件；

8、接线盒；

9、电池正极；

10、电池负极；

11、二极管正极；

12、二极管负极。

具体实施方式

以下结合附图和下述实施方式进一步说明本实用新型，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本实用新型，而非限制本实用新型。图中的尺寸，仅为了便于查看，不与实际尺寸成比例。

图1示出本实用新型一个实施形态的钙钛矿太阳能电池组件的结构示意图。如图1所示，钙钛矿太阳能电池组件依次叠置的透明保护层2、第一粘结层3、钙钛矿太阳能电池串及填充层4、第二粘结层5、和背板层6。其中，钙钛矿太阳能电池串及填充层4包括多个钙钛矿太阳能电池片4a，和填充在相邻的所述电池片之间的填充层4b。

在透明保护层2的表面还可设有紫外线阻挡层1，紫外线阻挡层1可以为防紫外贴膜、防紫外镀膜和/或防紫外涂膜，其厚度可为0.1μm～5mm。紫外线阻挡层1的材料可以是金属氧化物、或金属氮化物、或金属硫化物等无机材料，或含有一种或多种紫外吸收剂的聚氨酯、或聚丙烯酸、或聚酯、或聚硅氧烷、或聚脲、或聚醚、或聚酰胺高分子材料。通过设置紫外线阻挡层1，可有效防止太阳光中紫外线对电池的伤害，保证组件运行稳定可靠。

透明保护层2包括但不限于高透光率玻璃、透明塑料板、透明塑料膜。透明保护层2的厚度可为0.1μm～10mm。

上述第一粘结层3、填充层4b、第二粘结层5可以是胶膜层，例如第一粘结层3、填充层4b、和/或第二粘结层5可分别为POE(聚乙烯辛烯共弹性体)膜、EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)膜、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)膜、和/或有机硅树脂；第一粘结层3和/或第二粘结层5的厚度可为20μm～5mm；所述填充层4b厚度与电池串中的电池片4a厚度相当。

多个钙钛矿太阳能电池片4a，可通过连接件7将正负极串联和/或并联连接。其具体连接方式可以根据所需的电压和电流来调节。该电池片可以是单体电池或单个电池模块。连接件7可包括镀锡铜带或导电胶等，其宽度为0.5mm～10mm。在整个钙钛矿太阳能电池串的正极和负极可分别引出正极接线端子和负极接线端子，接入接线盒8。也可在上述钙钛矿太阳能电池组件的周围安装固定有边框。

图4和图5示出了本实用新型多个实施形态的钙钛矿太阳能电池的串联组件正面示意图，其中长线一侧是电池正极9，短线一侧为电池负极10。如图4和图5所示，电池片排布成n×m的矩阵形成，其中n为列数，m为行数，可根据需要决定电池片的列数与行数。此外，还如图4所示，同一行电池片排布方向相同，同一列电池片正向与180°反向交替排列。

图6为本实用新型又一个实施形态的钙钛矿太阳能电池的并联组件正面示意图。如图6所示，将相邻两片电池片的正、正极相连，负、负极相连，组成两片电池并联结构，将同一行的电池片并成一行并联电池串，并接上二极管控制电流方向，图示的二极管的大头为二极管正极11，小头为二极管负极12。将多行电池串，并联形成最终并联组件。

另外，图7为本实用新型又一个实施形态的钙钛矿太阳能电池的串并联组件正面示意图。如图7所示，将每行单个电池片串联成一行串联电池串，在电池串上连接有二极管，将4行电池串的正极相连，负极相连，形成每行电池串的电池片串联连接，多行电池串并联连接的串并联组件。

背板层6包括但不限于钢化玻璃，PET结构，TPT结构，TPE结构，氟涂层结构或其他光伏组件背板。

制备方法

本实用新型的钙钛矿太阳能电池组件可通过层压方式制备。即，可以将各层叠层后进行层压。其中紫外线阻挡层1可以在将第二～第五层层压后，再形成(例如贴附、镀膜、涂覆)于透明保护层2的表面，也可以先形成于透明保护层2的表面，再与其它各层一起层压。层压的方法可为：在温度50℃～180℃，使用层压机对已叠层的各层进行层压，其中抽真空0.1分钟～20分钟，充气加压0.1～20分钟，加热5分钟～60分钟。

性能测试

可以在AM1.5，1000W/m²标准测试条件下对本实用新型的钙钛矿太阳能电池组件进行性能测试。

下面进一步例举实施例以详细说明本实用新型。同样应理解，以下实施例只用于对本实用新型进行进一步说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，本领域的技术人员根据本实用新型的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本实用新型的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。

实施例1

1)本实用新型所述的钙钛矿太阳电池双玻组件，包含由上至下为第一层紫外阻挡层，第二层钢化玻璃，第三层粘结层，第四层钙钛矿太阳能电池串及填充层，第五层粘结层和第六层背板层；

2)将第二层钢化玻璃平铺于操作台上，钢化玻璃厚度3mm；

3)将第三层POE膜平铺于第二层钢化玻璃上，POE膜厚度为1mm；

4)将第四层钙钛矿太阳能电池平铺于POE膜上，合理分配电池片间距，使用镀锡铜带将电池以串联方式焊接好。预留组件的正极接线端子和负极接线端子；

5)将3层POE膜叠在一起，在温度115℃，使用层压机对上述叠层膜进行层压，其中抽真空5min，充气加压5min，加热25min；层压后取出POE片，将其根据电池片尺寸和排布缝隙切割成所需尺寸，作为填充层4b；

6)将第五层POE膜平铺于电池上；

7)将第六层超白钢化玻璃平铺于第五层POE膜上，钢化玻璃厚度3mm；

8)在温度115℃，使用层压机对上述结构进行层压，其中抽真空5min，充气加压5min，加热25min；

9)将组件取出室温冷却，将第一层紫外阻挡膜贴于第二层钢化玻璃的表面，完成组件制作。

实施例2

1)将镀有紫外阻挡膜的紫外阻隔钢化玻璃平铺于操作台上，钢化玻璃厚度4mm；

2)将EVA膜平铺于钢化玻璃上，EVA膜厚度为1mm；

3)将钙钛矿太阳能电池平铺于EVA膜上，合理分配电池片间距，使用镀锡铜带将电池以串联方式焊接好。预留组件的正极接线端子和负极接线端子；

4)将3层EVA膜叠在一起，在温度115℃，使用层压机对上述叠层膜进行层压，其中抽真空5min，充气加压5min，加热15min；层压后取出EVA片，将其根据电池片尺寸和排布缝隙切割成所需尺寸，作为填充层4b；

5)将2层EVA膜平铺于电池上，EVA膜厚度为1mm；

6)将一层PET背板平铺于EVA膜上，PET背板厚度为1mm；

7)在温度140℃，使用层压机对上述结构进行层压，其中抽真空5min，充气加压5min，加热15min；

8)将组件取出室温冷却，完成组件制备。

实施例3

1)将紫外阻挡膜贴在第二层ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)膜外侧、铺于操作台上，紫外阻挡贴膜厚度100μm，ETFE厚度25μm；

2)将EVA膜平铺于ETFE膜上，EVA膜厚度为1mm；

3)将钙钛矿太阳能电池平铺于EVA膜上，合理分配电池片间距，使用镀锡铜带将电池以串联方式焊接好。预留组件的正极接线端子和负极接线端子；

4)将3层EVA膜叠在一起，在温度115℃，使用层压机对上述叠层膜进行层压，其中抽真空5min，充气加压5min，加热15min；层压后取出EVA片，将其根据电池片尺寸和排布缝隙切割成所需尺寸，作为填充层4b；

5)将2层EVA膜平铺于电池上，EVA膜厚度为1mm；

6)将一层ETFE膜平铺于EVA膜上；

7)在温度115℃，使用层压机对上述结构进行层压，其中层压抽真空4min，加压1min，层压15min；

8)将组件取出室温冷却，完成组件制备。

实施例4

同实施例2，长度方向上将电池以并联方式焊接成电池串，并接上二极管控制电流方向；宽度方向上将多个电池串首尾并联成最终组件。

实施例5

同实施例2，长度方向上将电池以串联方式焊接成电池串，并接上二极管控制电流方向；宽度方向上将多个电池串首尾并联成最终组件。

对比例

1)将没有紫外阻挡膜的钢化玻璃平铺于操作台上，钢化玻璃厚度4mm；

2)将EVA膜平铺于钢化玻璃上，EVA膜厚度为1mm；

3)将钙钛矿太阳能电池平铺于EVA膜上，合理分配电池片间距，使用镀锡铜带将电池以串联方式焊接好。预留组件的正极接线端子和负极接线端子；

4)将2层EVA膜平铺于电池上，EVA膜厚度为1mm；

5)将一层PET背板平铺于EVA膜上，PET背板厚度为1mm；

6)在温度140℃，使用层压机对上述结构进行层压，其中抽真空5min，充气加压5min，加热15min；

7)将组件取出室温冷却，完成组件制备。

将实施例2和对比例组件进行紫外线加速老化实验：评价有无紫外阻挡层对电池性能影响。

实验条件：

Suga SX75环境试验机

照射波段：300～400nm

照射功率60W/m²

环境温度17.4℃

环境湿度40％

照射时长100h。

表1有无紫外阻挡层组件性能

由表1可知：有紫外阻挡层会影响光透过率，降低组件初期电流。但100h光老化后，没有紫外阻挡电池裂化，没有效率；有紫外阻挡层的电池仍有90％的效率。

产业应用性：本实用新型的钙钛矿太阳能电池组件可通过调整内部单片电池数量以及电池的连接方式来获得合适的电压和电流，且可有效防止太阳光中紫外线对电池的伤害，保证组件运行稳定可靠，可以广泛应用于钙钛矿太阳能电池领域。

Claims (10)

1.一种钙钛矿太阳能电池组件，其特征在于，包括：依次叠置的透明保护层、第一粘结层、钙钛矿太阳能电池串及填充层、第二粘结层、和背板层，所述钙钛矿太阳能电池串包括多个钙钛矿太阳能电池片，所述填充层填充在相邻的所述电池片之间。

2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池组件，其特征在于，在所述透明保护层的表面设有紫外线阻挡层，所述紫外线阻挡层包括防紫外贴膜、防紫外镀膜和/或防紫外涂膜。

3.根据权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池组件，其特征在于，所述紫外线阻挡层的厚度为0.1μm~5mm。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的钙钛矿太阳能电池组件，其特征在于，所述透明保护层为高通过率玻璃、透明塑料板、透明塑料膜。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的钙钛矿太阳能电池组件，其特征在于，所述透明保护层的厚度为0.1μm～10mm。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的钙钛矿太阳能电池组件，其特征在于，所述第一粘结层、所述填充层、和/或所述第二粘结层为聚乙烯辛烯共弹性体膜、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物膜、聚乙烯醇缩丁醛膜、和/或有机硅树脂；所述第一粘结层和/或所述第二粘结层的厚度为20μm～5mm；所述填充层的厚度与所述钙钛矿太阳能电池串中的电池片厚度相当。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的钙钛矿太阳能电池组件，其特征在于，所述多个钙钛矿太阳能电池片，通过连接件将正负极串联和/或并联连接。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的钙钛矿太阳能电池组件，其特征在于，所述背板层为高透过率玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯结构、聚氟乙烯复合膜结构、热塑性弹性体结构、和/或氟涂层结构。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的钙钛矿太阳能电池组件，其特征在于，在所述钛矿太阳能电池组件的正极和负极分别引出正极接线端子和负极接线端子，接入接线盒。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的钙钛矿太阳能电池组件，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池组件通过将各层层压的方式形成。