钙钛矿光伏组件、制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种钙钛矿光伏组件，所述钙钛矿光伏组件包括钙钛矿太阳能电池，在所述钙钛矿太阳能电池光线入射一侧依次设置的石蜡密封层和第二玻璃盖板，在所述石蜡密封层和钙钛矿太阳能电池的四周设置的封装层。本发明专利技术利用熔点低、性质稳定的石蜡对钙钛矿太阳能电池进行密封阻隔水氧，液态的石蜡流平性好，利用其驱赶钙钛矿太阳能电池表面的水氧，实现对钙钛矿太阳能电池的封装。本发明专利技术提供的制备方法操作简单，密封条件宽松，常压下既可以实现，易于批量化生产，为钙钛矿的密封提供了新的思路。

【技术实现步骤摘要】
钙钛矿光伏组件、制备方法和用途
本专利技术属于半导体
，具体设计一种钙钛矿光伏组件、制备方法和用途。
技术介绍
随着能源危机和环境污染的逐渐加剧，人类对可再生能源的需求越来越大。在风电、水电、生物质能和太阳能等各种可再生能源中，太阳能是安全、无污染、不受地理条件限制、应用范围为最广、最有发展前途的一种。在各种有效利用太阳能的技术中，光伏发电无疑是最具有前景的方向之一。传统的硅基太阳能电池生产工艺较为复杂，导致成本较高，以及生产过程中的污染和能耗问题都影响了其广泛应用。作为第三代光伏组件的钙钛矿光伏组件，由于光电转换性能优异，原材料储量丰富，制备工艺简单，且可以采用低温、低成本的工艺制备高质量薄膜等诸多优点，吸引了众多科研工作者的关注。但是，器件在光照条件下的稳定性仍然是需要面临的重大挑战。钙钛矿材料内部存在很多缺陷，极易吸附环境中的水氧，在光照条件下会加速钙钛矿的离子迁移，最终导致相分离。此外，钙钛矿光伏组件的使用环境较为恶劣，更多的时间处于光照环境中，长时间光照会使光伏组件温度升高甚至引发器件着火发生火灾，组件材料老化也会大大缩短其使用寿命。由此可见，隔绝水氧，对于提高钙钛矿光伏组件的稳定性以及延长使用寿命来说至关重要。现有技术公开了采用紫外光固化胶、沙林膜以及各类树脂材料等作为钙钛矿光伏组件的封装材料，灌封后可以起到防水、防潮等作用。但此类封装材料的组分一般比较复杂，材料粘度较大，封装过程容易引入气泡，降低阻隔水氧效果。此外，封装工艺也相对繁琐，且对封装环境具有一定的要求，并非任何温度、任何环境下均可实现，高温高压封装也会对光伏组件造成损害。CN208173604U公开了一种改进的太阳能电池装置，涂覆于导光盖板表面的疏水涂层材料可以是石蜡，但其设置的目的仅在于增强防污及自洁效能，从而大幅降低维护成本。在所述专利中石蜡并未发挥隔绝水氧、提升器件稳定的作用，而用以封装的隔绝材料仍然是聚乙烯醋酸乙烯酯(EVA)或光学胶(OCA)，仍然存在上述水氧含量较高，存在光线聚焦等问题。本领域需要开发一种器件寿命更长的钙钛矿光伏组件。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种钙钛矿光伏组件，所述钙钛矿光伏组件包括钙钛矿太阳能电池，在所述钙钛矿太阳能电池光线入射一侧依次设置的石蜡密封层和第二玻璃盖板，在所述石蜡密封层和钙钛矿太阳能电池的四周周围设置的封装层。本专利技术提供的钙钛矿光伏组件选用石蜡作为密封层，并用封装层将石蜡的边缘进行封装，利用石蜡的高温流动性，去除组件表面的水氧，并在降温后固化在所述组件的表面，实现良好的水氧去除效果。优选地，所述石蜡密封层的气泡率为≤9个/cm2(例如1个/cm2、2个/cm2、3个/cm2、4个/cm2、5个/cm2、6个/cm2、7个/cm2、8个/cm2等)，气泡直径小于等于0.5mm(例如0.4mm、0.3mm、0.2mm、0.1mm等)。光伏组件的使用环境恶劣，且多数使用环境日照充足，温度高，密封件中存在的气泡在光伏组件的使用过程中容易造成聚焦，导致局部温度升高，甚至产生火灾的风险。在9个/cm2以下的气泡率能够降低光线聚焦引起的火灾风险，且能够明显降低组件表面的水氧含量，延长使用寿命。优选地，所述石蜡密封层的石蜡熔点≥45℃，例如46℃、47℃、48℃、49℃、50℃、52℃、55℃、58℃、60℃、63℃、65℃、68℃、73℃、75℃、78℃、80℃、83℃等。优选地，所述钙钛矿太阳能电池沿入射光方向包括第一玻璃盖板、第一电极层、第一传输层、钙钛矿吸光层、第二传输层和第二电极层。优选地，所述钙钛矿吸光层的化学式为ABX3，其中A包括CH3NH3+、NH2-CH＝NH2+、Cs+、Li+、C4H9NH3+、CH6N3+、Na+、Rb+和K+中的任意一种或至少两种的组合，B包括Pb2+、Sn2+、Ge2+中的任意一种或至少两种的组合，X可以是Cl-、Br-、I-、SCN-、BF4-中的任意一种或至少两种的组合。作为典型但非限制性的实例，本专利技术提供的钙钛矿吸光层的化学式可以为Rb0.09Cs0.05[(FA0.85MA0.15)Pb(I0.85Br0.15)3]、(FA0.85MA0.15)Pb(I0.85Br0.15)3、MAPbI3、(Cs0.05FA0.54MA0.41)Pb(I0.98Br0.02)3中的任意1种。优选地，所述第一电极层包括金属氧化物电极层，优选包括ITO层或FTO层。优选地，所述第二电极层包括半透明电极层或透明电极层中的任意一种或至少两种的组合，优选金属电极层或碳电极层中的任意一种或至少两种的组合；更进一步优选石墨烯电极层、碳纳米管电极层、导电聚合物电极层、金属线电极层中的任意一种或至少两种的组合；所述金属线电极层优选包括Au线电极层、Ag线电极层、Cu线电极层、Al线电极层中的任意一种。优选地，所述第二电极层设置有与所述第二电极层电连接的电极引线，所述电极引线的游离端暴露在所述石蜡密封层以外。优选地，所述电极引线粘贴在所述金属电极层上，或者所述电极引线通过焊接电连接在所述第二电极层上。优选地，所述粘贴的方式包括铜胶带粘贴和/或导电胶粘贴，优选铜胶带粘贴；示例性地，所述电极引线为金属电极引线。优选地，所述第一传输层为空穴传输层，所述第二传输层为电子传输层；或者，所述第一传输层为电子传输层，所述第二传输层为空穴传输层。优选地，所述空穴传输层包括Spiro-OMeTAD、PTAA、P3HT、CuSCN、CuI中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述电子传输层包括SnO2和/或TiO2。优选地，所述第一传输层和钙钛矿吸光层之间设置有第一界面修饰层。优选地，所述第二传输层和钙钛矿吸光层之间设置有第二界面修饰层。优选地，所述第一界面修饰层和第二界面修饰层均各自独立地选自电子阻挡层、空穴阻挡层、界面钝化层和例子阻挡层。优选地，所述封装层包括紫外封装层、硅胶封装层、胶带封装层中的任意一种，优选紫外胶封装层。示例性地，所述紫外胶封装层选自3035B紫外胶封装层或紫外固化胶TB3055。本专利技术所述的封装层可以是本领域技术人员能够获知的任何一种紫外封装层，作为优选是紫外封装层，其可以通过紫外光固化实现封装。优选地，所述封装层为2～6mm厚的紫外胶封装层，例如3mm、4mm、5mm等。本专利技术目的之二是提供一种钙钛矿光伏组件的制备方法，所述方法包括如下步骤：(1)制备钙钛矿太阳能电池；(2)常压下，将附着有石蜡的第二玻璃盖板盖在所述钙钛矿太阳能电池的第二电极层一侧，使所述石蜡覆盖所述钙钛矿太阳能电池，石蜡固化后，形成石蜡密封层；(3)在所述钙钛矿太阳能电池的四周进行封装，固化成封装层。本专利技术利用石蜡熔点低，性质稳定的特性，将其以熔融液态的形式吸附在第二玻璃盖板上，然后将吸附了石蜡的第二玻璃盖板盖在钙钛矿太阳能电池的第二电极一侧，石蜡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钙钛矿光伏组件，其特征在于，所述钙钛矿光伏组件包括钙钛矿太阳能电池，在所述钙钛矿太阳能电池光线入射一侧依次设置的石蜡密封层和第二玻璃盖板，在所述石蜡密封层和钙钛矿太阳能电池的四周设置的封装层。/n

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿光伏组件，其特征在于，所述钙钛矿光伏组件包括钙钛矿太阳能电池，在所述钙钛矿太阳能电池光线入射一侧依次设置的石蜡密封层和第二玻璃盖板，在所述石蜡密封层和钙钛矿太阳能电池的四周设置的封装层。


2.如权利要求1所述的钙钛矿光伏组件，其特征在于，所述石蜡密封层的气泡率≤9个/cm2，气泡直径小于等于0.5mm。


3.如权利要求1所述的钙钛矿光伏组件，其特征在于，所述石蜡密封层的石蜡熔点≥45℃。


4.如权利要求1所述的钙钛矿光伏组件，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池沿入射光方向包括第一玻璃盖板、第一电极层、钙钛矿吸光层和第二电极层；
优选地，所述第一电极层和钙钛矿吸收层之间设置有第一传输层；和/或，所述第二电极层和钙钛矿吸收层之间设置有第二传输层。


5.如权利要求4所述的钙钛矿光伏组件，其特征在于，所述钙钛矿吸光层的化学式为ABX3，其中A包括CH3NH3+、NH2-CH＝NH2+、Cs+、Li+、C4H9NH3+、CH6N3+、Na+、Rb+和K+中的任意一种或至少两种的组合，B包括Pb2+、Sn2+、Ge2+中的任意一种或至少两种的组合，X可以是Cl-、Br-、I-、SCN-、BF4-中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述第一电极层包括金属氧化物电极层，优选包括ITO层或FTO层；
优选地，所述第二电极层包括半透明电极层或透明电极层中的任意一种或至少两种的组合，优选金属电极层或碳电极层中的任意一种或至少两种的组合；更进一步优选石墨烯电极层、碳纳米管电极层、导电聚合物电极层、金属线电极层中的任意一种或至少两种的组合；所述金属线电极层优选包括Au线电极层、Ag线电极层、Cu线电极层、Al线电极层中的任意一种；
优选地，所述第二电极层设置有与所述第二电极层电连接的电极引线，所述电极引线的游离端暴露在所述石蜡密封层以外；
优选地，所述电极引线粘贴在所述第二电极层上，或者所述电极引线通过焊接电连接在所述第二电极层上；
优选地，所述粘贴的方式包括铜胶带粘贴和/或导电胶粘贴；
优选地，所述第一传输层为空穴传输层，所述第二传输层为电子传输层；或者，所述第一传输层为电子传输层，所述第二传输层为空穴传输层；
优选地，所述空穴传输层包括Spiro-OMeTAD、PTAA、P3HT、CuSCN、CuI中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述电子传输层包括SnO2和/或TiO2。


6.如权利要求4所述的钙钛矿光伏组件，其特征在于，所述第一传输层和钙钛矿吸光层之间设置有第一界面修饰层；
优选地，所述第二传输层和钙钛矿吸光层之间设置有第二界面修饰层。


7.如权利要求1所述的钙钛矿光伏组件，其特征在于，所述封装层包括紫外封装层、硅胶封装层、胶带封装层中的任意一种，优选紫外胶封装层；
优选地，所述封装层为2～6mm厚的紫外封装层。


8.一种钙钛矿光伏组件的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)制备钙钛矿太阳能电池；
(2)常压下，将附着有熔融态石蜡的第二玻璃盖板盖在所述钙钛矿太阳能电池的第二电极层一侧，使所述石蜡覆盖所述钙钛矿太阳能电池，石蜡固化后，形成石蜡密封层；
(3)在所述钙钛矿太阳能电池的四周进行封装，固化成封装层；
优选地，所述钙钛矿太阳能电池沿入射光方向包括第一玻璃盖板、第一电极层、第一传输层、钙钛矿吸光层、第二传输层和第二电极层；
优选地，所述钙钛矿光伏组件包括权利要求1～7之一所述的钙钛矿光伏组件。


9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述“将附着有熔融态石蜡的第二玻璃盖板盖在所述钙钛矿太阳能电池的第二电极层一侧”包括如...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈棋，马赛，李煜璟，孙于超，
申请(专利权)人：北京曜能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11