CN220733363U - 一种钙钛矿电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种钙钛矿电池。该钙钛矿电池包含盖板玻璃、顶电极、底电极，其中，所述盖板玻璃上设有第一孔和第二孔，所述第一电极设于所述第一孔内，所述第二电极设于所述第二孔内；所述第一电极与所述顶电极连接；所述第二电极与所述底电极连接。本实用新型提供的光伏钙钛矿电池采用特殊的电极引出结构能够实现合金电极导电与密封一体化，能够满足钙钛矿电极引出严格的密封要求，最大程度地提高水氧阻隔，从而提高钙钛矿电池的稳定性，有效确保钙钛矿电池的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种钙钛矿电池，属于太阳能电池技术领域。
背景技术
目前光伏市场是以晶体硅太阳能电池为主，但高能耗的生产工艺导致能源资源的快速消耗将使社会无法承受，也必将制约着光伏产业更大规模的发展。钙钛矿结构的太阳能电池工艺简单、潜在效率极高、材料成本极低，被认为是取代硅基太阳能的第三代光伏发电技术。但是钙钛矿电池也存在一些缺点，主要在于钙钛矿层和/或其他功能层在氧、湿气、热、光、电等外部应力作用下的降解，稳定性较差，导致钙钛矿电池在暴露在空气中造成不可逆的破坏，这也限制了钙钛矿电池的商业化进程。造成钙钛矿电池降解的空气主要来自于电极引出的封口及电池的封边漏气，故钙钛矿电池的电极引出封装是关键问题。
现有的钙钛矿电极引出方法主要沿用晶体硅太阳能电池方式，如图1和图2所示，钙钛矿薄膜涂布于面板玻璃14与盖板玻璃13之间，玻璃边缘密封，用导电带11将钙钛矿电池电极从面板玻璃侧边引出，并用密封胶12进行密封。这种电极引出方式可满足传统的晶体硅太阳能电池需求，因为晶体硅对于水、氧等容忍度高，但是对于水、氧非常的敏感的钙钛矿，这种方式的封装效果不理想，易引起钙钛矿氧化分解。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种钙钛矿电池，该钙钛矿电池采用不同的引出结构，能够满足钙钛矿电极引出严格的密封要求。
为达到上述目的，本实用新型提供了一种钙钛矿电池，包含盖板玻璃、顶电极、底电极，其中，所述盖板玻璃上设有第一孔和第二孔，所述第一孔内设有第一电极，所述第二孔内设有第二电极；
所述第一电极与所述顶电极连接；
所述第二电极与所述底电极连接。
根据本实用新型的具体实施方案，优选地，所述第一孔为锥形孔或台阶孔。
根据本实用新型的具体实施方案，优选地，所述第二孔为锥形孔或台阶孔。
根据本实用新型的具体实施方案，优选地，所述台阶孔由位于下部的小孔和位于上部的大孔组成。
根据本实用新型的具体实施方案，优选地，所述小孔的直径为0.5mm-3mm，所述大孔的直径为4mm-12mm，所述大孔的深度为0.1mm-1mm。所述小孔的深度可以由盖板玻璃的厚度以及打孔的深度决定。
根据本实用新型的具体实施方案，优选地，所述钙钛矿电池包括依次设置的盖板玻璃、顶电极、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层、底电极和面板玻璃；所述顶电极为导电带，所述底电极为FTO/ITO层。
根据本实用新型的具体实施方案，优选地，所述第二电极贯穿所述盖板玻璃、顶电极、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层，然后与所述底电极连接。
根据本实用新型的具体实施方案，优选地，所述第二电极不与所述顶电极、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层连接。
根据本实用新型的具体实施方案，优选地，所述第一电极密封所述第一孔。
根据本实用新型的具体实施方案，优选地，所述第二电极密封所述第二孔。
根据本实用新型的具体实施方案，优选地，所述第一电极的材质为Sn-Ag-Cu合金、Sn-Cu合金、Sn-Zn合金或Sn-In合金等低温金属焊料。
根据本实用新型的具体实施方案，优选地，所述第二电极的材质为Sn-Ag-Cu合金、Sn-Cu合金、Sn-Zn合金或Sn-In合金等低温金属焊料。
根据本实用新型的具体实施方案，优选地，所述顶电极为铜箔、银箔或铝箔等。
根据本实用新型的具体实施方案，优选地，所述钙钛矿层的材质为ABX3的化合物。
根据本实用新型的具体实施方案，优选地，所述电子传输层的材质为致密金属氧化物，例如TiO2或SnO2等。
根据本实用新型的具体实施方案，优选地，所述空穴传输层的材质为2,2',7,7'-四(N,N-对甲氧苯胺基)-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)等。
根据本实用新型的具体实施方案，优选地，所述第一孔、第二孔由CNC制成或激光打孔的方式制成。
本实用新型提供的光伏钙钛矿电池的引出结构能够确保电极引出时的电阻值小、内耗低，可以增加电池的输出效率。这种钙钛矿电池的引出结构的整个实施过程操作简单，成本低，适合批量生产。
本实用新型提供的光伏钙钛矿电池采用特殊的电极引出结构能够实现合金电极导电与密封一体化，能够满足钙钛矿电极引出严格的密封要求，最大程度地提高水氧阻隔，从而提高钙钛矿电池的稳定性，有效确保钙钛矿电池的使用寿命。
附图说明
图1为现有的钙钛矿电池的电极引出方法示意图。
图2为现有的钙钛矿电池的电极引出方法示意图。
图3为实施例1提供的钙钛矿电池的盖板玻璃一侧的示意图。
图4为实施例1提供的钙钛矿电池的侧面示意图。
图5为图4中的A区域的放大示意图。
图6为图4中的B区域的放大示意图。
主要附图标号说明：
导电带11、密封胶12、盖板玻璃13、面板玻璃14；
盖板玻璃21、面板玻璃22、第一电极231、第二电极232、顶电极24、空穴传输层25、钙钛矿层26、电子传输层27、底电极28、第一孔291、第二孔292。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本实用新型的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本实用新型的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种钙钛矿电池，其包括依次设置的盖板玻璃21、顶电极24、空穴传输层25、钙钛矿层26、电子传输层27、底电极28和面板玻璃22；其中：
盖板玻璃21上设有第一孔291、第二孔292，分别为台阶孔，如图3所示，其中，台阶孔由位于下部的小孔和上部的大孔组成，小孔的直径为1.8mm，大孔的直径为7.8mm，大孔的深度为0.5mm；
第一孔291内设有第一电极231、第二孔292内设有第二电极232，如图4所示；
第一电极231与顶电极24连接，并实现对于第一孔291的密封，如图5所示；
第二电极232穿过顶电极24、空穴传输层25、钙钛矿层26、电子传输层27直接与底电极28连接，如图6所示；
其中，顶电极24为导电带，具体为银箔；
空穴传输层25的材质为2,2',7,7'-四(N,N-对甲氧苯胺基)-9,9'-螺二芴；
钙钛矿层26的材质为MAPbI3；
电子传输层27的材质为TiO2；
底电极28为FTO/ITO层；
第一电极231的材质为Sn-In合金；
第二电极232的材质为Sn-In合金。
本实施例提供的钙钛矿电池可以是按照以下方式获得的：
在盖板玻璃21上形成第一孔291、第二孔292，分别为台阶孔，对盖板玻璃21施加超声波振动，去除玻璃表面的氧化物，使表层的杂质分散；
用超声波电烙铁对第一孔291、第二孔292进行金属化处理，例如采用Sn-In合金进行，使金属与盖板玻璃21形成牢固的连接；
将第一电极231、第二电极232的合金材料分别置于第一孔291、第二孔292中，用高频加热机感应加热，使合金材料熔化；将高频感应加热器关闭后，台阶孔的合金会逐渐冷却下来，重新形成固态，形成第一电极231、第二电极232，并与玻璃均匀牢固地粘结在一起，将第一孔291、第二孔292牢牢堵住，使得第一孔291、第二孔292处于密封状态；对第一孔291、第二孔292进行氦气检漏，漏率小于1×10-13Pa·m3/s；对第一电极231、第二电极232进行电阻检测，其值＜1欧姆，无论是密封性或导电性均符合使用需求。
本实施例提供的钙钛矿电池的电极引出结构的导电原理如下：
由于钙钛矿本身存在光电效应，在接受太阳光照射时，被束缚在原子核外的电子由于吸收了光子的能量而被激发，最终形成自由电子；由于物质整体上趋向于维持电中性，电子被激发的同时会随之产生一个额外的带正电的空穴作为对应物，即钙钛矿功能层会吸收光子产生电子-空穴对；每当钙钛矿太阳能电池接受到太阳光照射，内电场中产生的空穴和电子会进行定向迁移，其中空穴通过空穴传输层25传输至顶电极24(导电带)，自由电子通过电子传输层27传输至底电极28(FTO/ITO层)；顶电极24通过收集空穴形成阳极，底电极28通过收集电子形成阴极，并最终在钙钛矿太阳能电池内部形成了电势差；第一电极231和第二电极232分别与顶电极24和底电极28连接并引出电池外，当阴极和阳极在外部导通时，回路中会产生光电流。
Claims (10)
1.一种钙钛矿电池，包含盖板玻璃、顶电极、底电极，其特征在于，所述盖板玻璃上设有第一孔和第二孔，所述第一孔内设有第一电极，所述第二孔内设有第二电极；
所述第一电极与所述顶电极连接；
所述第二电极与所述底电极连接。
2.根据权利要求1所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述第一孔为锥形孔或台阶孔，所述第二孔为锥形孔或台阶孔。
3.根据权利要求2所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述台阶孔由位于下部的小孔和位于上部的大孔组成。
4.根据权利要求3所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述小孔的直径为0.5mm-3mm，所述大孔的直径为4mm-12mm，所述大孔的深度为0.1mm-1mm。
5.根据权利要求1所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述钙钛矿电池包括依次设置的盖板玻璃、顶电极、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层、底电极和面板玻璃；
所述顶电极为导电带，所述底电极为FTO/ITO层。
6.根据权利要求5所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述第二电极贯穿所述盖板玻璃、顶电极、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层，然后与所述底电极连接。
7.根据权利要求6所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述第二电极不与所述顶电极、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层连接。
8.根据权利要求1所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述第一电极密封所述第一孔，所述第二电极密封所述第二孔。
9.根据权利要求1所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述第一电极的材质为Sn-Ag-Cu合金、Sn-Cu合金、Sn-Zn合金或Sn-In合金；
所述第二电极的材质为Sn-Ag-Cu合金、Sn-Cu合金、Sn-Zn合金或Sn-In合金。
10.根据权利要求1所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述顶电极为铜箔、银箔或铝箔。
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