一种基于钙钛矿太阳能电池的光伏组件及其封装方法技术

本发明专利技术提供一种基于钙钛矿太阳能电池的光伏组件及其封装方法，该光伏组件包括：层压件和安装在所述层压件周围的边框，所述层压件包括依次叠置的保护层、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，其中，一个电池片上的底电极与相邻的另一个电池片的顶电极连接，或者，相邻两个电池片的底电极相连、顶电极相连，所述填充层填充在相邻的所述电池片之间。

A Photovoltaic Module Based on Perovskite Solar Cell and Its Packaging Method

The invention provides a photovoltaic module based on a perovskite solar cell and a packaging method thereof. The photovoltaic module comprises a laminate and a frame mounted around the laminate. The laminate comprises a protective layer, a first bonding layer, a perovskite solar cell string and a filling layer, a second bonding layer, and a back which are stacked in turn. The perovskite solar cell series comprises a plurality of perovskite solar cell sheets, in which the bottom electrode on one battery sheet is connected with the top electrode of the adjacent another battery sheet, or the bottom electrode of the adjacent two battery sheets is connected with the top electrode, and the filling layer is filled between the adjacent battery sheets.

【技术实现步骤摘要】
一种基于钙钛矿太阳能电池的光伏组件及其封装方法
本专利技术属于光伏发电技术和光伏建筑一体化领域，具体地，涉及一种基于钙钛矿太阳能电池的光伏组件及其封装方法。
技术介绍
目前，晶硅太阳能电池产业化技术已经非常成熟，然而与传统能源相比，较高的发电成本制约了晶硅太阳能电池的大规模普及。近年来，钙钛矿太阳能电池发展迅速，其优点十分突出：1、有机-无机杂化钙钛矿材料制作简单、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、可制备柔性、透明电池。因此，钙钛矿太阳能电池及相关材料已成为光伏领域研究热点，目前获得了超过23％的光电转换效率，应用前景十分广阔。然而，典型的钙钛矿太阳能电池结构中，使用金属作为顶电极、Spiro-OMeTAD(2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴)作为空穴传输层。但金属材料价格昂贵，且制作工艺设备要求高；空穴传输层稳定性不佳，价格昂贵。新型碳材料成为了很好的一个替换材料。其能级与金属接近、且拥有良好的空穴收集能力。单体钙钛矿太阳能电池的稳定性不佳，且单体面积小，发电量少，电流电压不满足常见器件的供电要求，且作为基板的导电玻璃非钢化玻璃，不适用于光伏建筑一体化等应用需求。例如：专利文献1和专利文献2分别公开了一种钙钛矿太阳能电池的封装结构，防止漏电，并提高电池耐久性能。但是，现有封装技术只是保护电池，不能灵活调控开路电压和电流密度。现有技术文献：专利文献1：中国专利公开CN207217595U；专利文献2：中国专利公开CN207009453U。
技术实现思路
鉴于以上所述，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种基于钙钛矿太阳能电池的光伏组件及其封装方法，能够提高光伏组件的性能。一方面，本专利技术所提供的基于钙钛矿太阳能电池的光伏组件包括：层压件和安装在所述层压件周围的边框，所述层压件包括依次叠置的保护层、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，其中，一个电池片上的底电极与相邻的另一个电池片的顶电极连接，或者，相邻两个电池片的底电极相连、顶电极相连，所述填充层填充在相邻的所述电池片之间。根据本专利技术，可提高光伏组件整体的电流电压和发电量，且组件方便安装，同时能够提高单体钙钛矿太阳能电池的稳定性，以延长光伏组件的寿命。具体而言，通过将多个电池片相连，可以制作成高电压、高电流组件，且保护层和背板层能够提高电池机械抗压能力，第一粘结层、填充层、第二粘结层起到粘结，固定电池，以及防护作用。具有良好的密封性，使得电池能够防风、防水、隔绝大气条件下环境对太阳能电池片的腐蚀。由此，根据本专利技术的开路电压和电流密度可灵活调控的钙钛矿太阳能组件，不但解决了电池的封装问题，而且电池器件本身将具有广泛的用途。又，本专利技术中，所述第一粘结层与所述钙钛矿太阳能电池串的正面直接接触且填充在所述钙钛矿太阳能电池串的正面与所述保护层之间，所述第二粘结层与所述钙钛矿太阳能电池串的背面及背面上的栅极、节点、汇流带直接接触，且填充在其与所述背板层之间。根据本专利技术，能够有利于起到粘结，固定电池，以及防护作用。具有良好的密封性，使得电池能够防风、防水、隔绝大气条件下环境对太阳能电池片的腐蚀。又，本专利技术中，相邻的所述电池片之间通过连接件相连，所述连接件从一个电池片的底电极或底电极节点连接到相邻的另一个电池片的顶电极或顶电极节点；或者，通过所述连接件分别将相邻两个电池片的底电极或底电极节点相连、顶电极或顶电极节点相连。优选地，所述连接件包括镀锡铜带或导电胶，其宽度为0.5mm～10mm。根据本专利技术，能够有利于延长组件寿命，同时提高发电量。具体地，若宽度太窄，相邻的所述电池片之间会产生气泡，空气中的水、氧会影响组件寿命；若宽度太宽，组件有效利用面积减少，相同面积发电量降低。又，本专利技术中，所述电池片排布成n×m的矩阵形成，其中n为列数，m为行数。根据本专利技术，可以有利于实现电池片的串联连接。因串联组件必须是正极与负极相连，两行之间串联若是同向，则下一行一端的负极要连接到上一行另一端的正极，连接线跨度是一个组件的长度，连接线增长，电阻增大，而且用量提高，成本高，并且两行间间距要加大，以便连接线不会接触到电池片。但如本专利技术这样两行交替排列，则下一行一端的负极可以直接连接到上一行同一端的正极。又，本专利技术中，所述电池片包括：依次设置的底电极及过渡层、钙钛矿层、过渡层及顶电极，其中底电极和钙钛矿层之间的过渡层是电子传输层，顶电极和钙钛矿层之间的过渡层是空穴传输层。又，本专利技术中，在所述保护层的表面设有紫外线阻挡层，从而可有效防止太阳光中紫外线对电池的伤害，可以保护电池不被紫外光照劣化，保证组件运行稳定可靠。优选地，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。紫外线阻挡层的厚度可以为0.1μm～5mm。又，本专利技术中，所述第一粘结层、所述填充层、所述第二粘结层的材质各自可分别为聚乙烯辛烯共弹性体、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇缩丁醛、和/或有机硅树脂，可根据不同的钙钛矿吸光层耐温性能，调节固化温度。以免在层压时，高温影响到钙钛矿吸光层，导致性能降低。所述保护层和背板层可分别包括TPT、TPE、BBF、APE、超白玻璃或含氟材料。所述边框可为铝合金边框。保护层的厚度优选为0.1μm～10mm。第一层粘结层和/或所述第二层粘结层的厚度优选为0.1～5mm；填充层厚度与电池串中的电池片厚度相当。另一方面，本专利技术还提供了一种上述基于钙钛矿太阳能电池的光伏组件的封装方法，包括：(1)将保护层、第一粘结层、钙钛矿太阳能电池串及填充层、第二粘结层、背板层按照一定的层次敷设后放入层压机内；(2)在层压机内，加热使所述第一粘结层、填充层和第二粘结层熔化，以将保护层、钙钛矿太阳能电池串、和背板层粘结在一起，冷却后取出层压件；(3)将边框安装固定在所述层压件的周围。优选地，可根据钙钛矿太阳能电池串的不同的钙钛矿吸光层耐温性能，调节所述第一粘结层、填充层和第二粘结层的固化温度。优选地，层压温度范围100℃～150℃；层压时间15min～30min。根据下述具体实施方式并参考附图，将更好地理解本专利技术的上述内容及其它目的、特征和优点。附图说明图1为本专利技术一个实施形态的基于钙钛矿太阳能电池的光伏组件的剖面结构示意图；图2为本专利技术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3为本专利技术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4为本专利技术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；图5为本专利技术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、上盖板(保护层)；3、正面胶膜层(第一粘结层)；4a、钙钛矿太阳能电池片；4b、间隔胶膜层(填充层)；5、背面胶膜层(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对本专利技术的具体实施方式进行详细说明本专利技术。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专利技术，并不用于限制本专利技术。图中的尺寸，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于钙钛矿太阳能电池的光伏组件，其特征在于，包括层压件和安装在所述层压件周围的边框，所述层压件包括依次叠置的保护层、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，其中，一个电池片上的底电极与相邻的另一个电池片的顶电极连接；或者，相邻两个电池片的底电极相连、顶电极相连，所述填充层填充在相邻的所述电池片之间。

【技术特征摘要】
1.一种基于钙钛矿太阳能电池的光伏组件，其特征在于，包括层压件和安装在所述层压件周围的边框，所述层压件包括依次叠置的保护层、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，其中，一个电池片上的底电极与相邻的另一个电池片的顶电极连接；或者，相邻两个电池片的底电极相连、顶电极相连，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所述的基于钙钛矿太阳能电池的光伏组件，其特征在于，所述第一粘结层与所述钙钛矿太阳能电池串的正面直接接触且填充在所述钙钛矿太阳能电池串的正面与所述保护层之间，所述第二粘结层与所述钙钛矿太阳能电池串的背面及背面上的栅极、节点、汇流带直接接触，且填充在其与所述背板层之间。3.根据权利要求1或2所述的基于钙钛矿太阳能电池的光伏组件，其特征在于，相邻的所述电池片之间通过连接件相连，所述连接件从一个电池片的底电极或底电极节点连接到相邻的另一个电池片的顶电极或顶电极节点；或者，通过所述连接件分别将相邻两个电池片的底电极或底电极节点相连、顶电极或顶电极节点相连；优选地，所述连接件包括镀锡铜带或导电胶，其宽度为0.5mm~10mm。4.根据权利要求1-3中任一项所述的基于钙钛矿太阳能电池的光伏组件，其特征在于，所述电池片排布成n×m的矩阵形成，其中n为列数，m为行数。5.根据权利要求1-4中任一项所述的基于钙钛矿太阳能电池的光伏组件，其特征在于，所述电池片包括：依次设置的底电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨松旺，陈宗琦，邵君，赵庆宝，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31