【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光伏电池回收，具体涉及利用热分离和化学清洁工艺从报废钙钛矿/硅叠层太阳能电池中回收得到具有正常无损耗能量转换效率的硅底电池的方法及电池。
技术介绍
1、为了提升能量转换效率（pce）降低度电成本，钙钛矿/硅叠层串联太阳能电池已经被广泛研究，经认证的纪录pce已达到33.7%，远高于晶体硅太阳能电池。钙钛矿/硅叠层电池以低成本实现的高pce是降低光伏系统平准化电力成本的强大驱动力。尽管器件效率高，制造成本低，但叠层电池的长期稳定性仍然是该技术的主要挑战之一。叠层电池较低的稳定性主要原因是受宽带隙钙钛矿子电池部分中卤化物相偏析影响，单结钙钛矿太阳能电池的最佳稳定性仍然不如硅太阳能电池。硅电池的平均使用寿命为20-25年，在钙钛矿/硅叠层结构中使用寿命会更长，因为钙钛矿宽带隙子电池可以屏蔽紫外线并将总光强度降低一半。因此，即使在不久的将来可以将宽带隙钙钛矿太阳能电池的稳定性提高到20-25年，底部硅电池仍然可以在钙钛矿/硅叠层电池的寿命终止时重复使用，回收硅底电池并重复利用是降低成本的一个有效方案。
2、近年来，硅光伏组件的回收利用受到越来越多的关注，因为这可以缩短成本回收期。目前回收硅电池的方法主要为使用溶液溶解掉钙钛矿层来获得底层硅电池，如专利技术专利cn114871254b和文献acs energy lett. 2023, 8, 3, 1639–1644中采用二甲基甲酰胺（dmf）等极性溶剂和碘化物溶液溶解钙钛矿薄膜的方法来除去老化的钙钛矿子电池部分，均会发生化学反应导致副产物生成增加硅绒面表面清洗难度
技术实现思路
1、鉴于现有技术无法完整清除钙钛矿层，回收钙钛矿/硅串联电池中钙钛矿子电池以外的硅底电池部分并维持其能量转换效率的问题，本专利技术的目的在于提供一种从钙钛矿/硅串联太阳能电池中回收硅底电池，并维持其原有能量转换效率使之能够重复利用的方法。和其他回收硅底电池的方法不同，本方案采用无法溶解钙钛矿材料的溶剂溶解叠层电池中钙钛矿子电池和硅底电池的物理连结部分，即钙钛矿子电池的空穴传输层部分，达到完整剥离钙钛矿薄膜得到裸露的硅底电池的效果。在本回收方案中所有参与的原料无需与钙钛矿发生反应，无钙钛矿溶解副产物生成，硅底电池绒面表面清理难度低，原料成本低。
2、本专利技术的第一方面提供了一种晶硅钙钛矿叠层太阳能电池的回收处理方法，通过收集包括单个串联电池或串联光伏组件在内的老化报废钙钛矿/硅叠层串联太阳能电池，然后对封装材料和玻璃进行加热机械分层，然后进行物理清洁过程以分离和提取功能组件，最后从串联电池中回收得到功能完好的硅太阳能电池。具体包括如下步骤：
3、（1）提供一封装的串联电池，所述封装的串联电池由下到上依次包括硅底电池、有机空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层、顶电极以及封装玻璃，首先通过热处理从所述封装的串联电池中去除所述封装玻璃，得到无封装的串联电池；
4、所述硅底电池包括：底电极、透明电极层、p型基底掺杂层、基底钝化层、硅衬底、基底表面钝化层、n型基底掺杂层；
5、（2）然后将所述无封装的串联电池在室温下浸没到有机溶剂中，待所述有机空穴传输层溶解，钙钛矿吸收层自然脱离硅底电池并漂浮在有机溶剂中，得到所述硅底电池。
6、（3）将分离出来的所述硅底电池使用溶剂漂洗两次以上，随后将所述硅底电池转移到热台上加热退火。
7、进一步的，所述的步骤（1）中用于热处理的设备包括不限于加热台、烘箱、热风枪等，热处理温度范围为100 ~ 350 ℃；热处理时间范围为1~60 min。步骤（1）目的在于去除封装的串联电池的外部封装玻璃，以便与溶剂更好的浸入钙钛矿吸收层和硅底电池界面。同时，热处理方法不会破坏硅晶体结构保证硅底电池的正常效率。
8、进一步的，所述的步骤（2）中有机溶剂为氯苯(cb)，浸泡时间为0~24 h，所述有机空穴传输层的材料为聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺] (ptaa)、[2-(3,6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸 (meo-2pacz)、6,13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯(tips-pentacene)、聚-3己基噻吩 (p3ht)、2,2",7,7"-四[ n , n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-ometad)中的至少一种材料组成。在步骤（2）中，当无封装的串联电池浸没在所述有机溶剂中时，所述有机空穴传输层部分逐渐溶解，钙钛矿吸收层以顶电极作为骨架，附着在所述顶电池上一并完整脱离硅底电池。在p-i-n型钙钛矿/硅叠层电池中，钙钛矿子电池层位于硅底电池顶部，以有机空穴传输层作为和硅底电池的连结部分构成叠层电池，在所述方法中，有机溶剂溶解连结部分的有机空穴传输层材料而不溶解钙钛矿材料，随后钙钛矿层完整脱落，达到获得表面完整无残留钙钛矿材料的硅底电池的效果。
9、进一步的，所述的步骤（3）中溶剂为氯苯，所述的加热退火温度为100~650 ℃，加热退火时间为0~12 h。
10、本专利技术还提供一种由上述回收处理方法得到的硅底电池制备的电池，由下到上依次包括：硅底电池、顶电极以及封装玻璃；
11、所述硅底电池包括：底电极、透明电极层、p型基底掺杂层、基底钝化层、硅衬底、基底表面钝化层、n型基底掺杂层；
12、在一个实施例中，所述硅底电池与所述顶电极之间还包括：有机空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层，组成晶硅钙钛矿叠层太阳能电池结构。
13、所述有机空穴传输层的材料为聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺] (ptaa)、[2-(3,6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸 (meo-2pacz)、6,13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯 (tips-pentacene)、聚-3己基噻吩 (p3ht)、2,2",7,7"-四[ n , n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-ometad)中的至少一种材料组成。
14、在其他实施方式中，所述硅底电池与有机空穴传输层之间设置有无机空穴传输层，即表面附着有所述无机空穴传输层的所述硅底电池由上述回收处理方法得到，所述无机空穴传输层为氧化镍(niox)、氧化钼(moox)、碘化亚铜(cui)、硫氰酸亚铜(cuscn)中的至少一种组成。
15、所述钙钛矿吸收层为abx3结构，a位为有机阳离子，包括ch3nh3 +(ma+)、nh2ch＝nh2+(fa+)、ch3ch2nh3+或cs+中的至少一种；b位是金本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种晶硅钙钛矿叠层太阳能电池的回收处理方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的一种晶硅钙钛矿叠层太阳能电池的回收处理方法，其特征在于，所述的步骤（1）中用于热处理的设备包括加热台、烘箱或热风枪，热处理温度范围为100~ 350 ℃；热处理时间范围为1~60 min。
3.根据权利要求1所述的一种晶硅钙钛矿叠层太阳能电池的回收处理方法，其特征在于，所述的步骤（2）中有机溶剂为氯苯(CB)，浸泡时间为0~24 h。
4.根据权利要求1所述的一种晶硅钙钛矿叠层太阳能电池的回收处理方法，其特征在于，所述有机空穴传输层为聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺] (PTAA)、[2-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸 (Meo-2PACz)、6,13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯(TIPS-pentacene)、聚-3己基噻吩 (P3HT)、2,2",7,7"-四[ N , N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-oMeTAD)中的至少一种材料组成。
5.根据权利要求1所述的
6.一种电池，其特征在于，由下到上依次包括：硅底电池、顶电极以及封装玻璃；所述硅底电池由权利要求1~5任一项所述的晶硅钙钛矿叠层太阳能电池的回收处理方法得到。
7.根据权利要求6所述的一种电池，其特征在于，所述硅底电池包括：底电极、透明电极层、P型基底掺杂层、基底钝化层、硅衬底、基底表面钝化层、N型基底掺杂层。
8.根据权利要求6~7任一项所述的一种电池，其特征在于，所述硅底电池与所述顶电极之间还包括：有机空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层，组成晶硅钙钛矿叠层太阳能电池结构。
9.根据权利要求8所述的一种电池，其特征在于，所述有机空穴传输层的材料为聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺] (PTAA)、[2-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸(Meo-2PACz)、6,13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯 (TIPS-pentacene)、聚-3己基噻吩 (P3HT)、2,2",7,7"-四[ N , N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-oMeTAD)中的至少一种材料组成。
10.根据权利要求8所述的一种电池，其特征在于，所述硅底电池与有机空穴传输层之间设置有无机空穴传输层，所述无机空穴传输层为氧化镍(NiOx)、氧化钼(MoOx)、碘化亚铜(CuI)、硫氰酸亚铜(CuSCN)中的至少一种组成。
11.根据权利要求8所述的一种电池，其特征在于，所述钙钛矿吸收层为ABX3结构，A位为有机阳离子，包括CH3NH3+(MA+)、NH2CH＝NH2+(FA+)、CH3CH2NH3+或Cs+中的至少一种；B位是金属阳离子，包括Pb2+、Sn2+中的至少一种；X位是卤素阴离子，包括F-、Cl-、Br-、I-中的至少一种。
12.根据权利要求8所述的一种电池，其特征在于，所述电子传输层为氧化锌(ZnO)、二氧化锡(SnO2)、二氧化钛(TiO2)、[6,6] -苯基C61丁酸甲酯(PC61BM)、C60、2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲啰啉(BCP)中的至少一种。
13.根据权利要求8所述的一种电池，其特征在于，所述顶电极为银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)、铝(Al)、碳(C)中的至少一种。
...【技术特征摘要】
1.一种晶硅钙钛矿叠层太阳能电池的回收处理方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的一种晶硅钙钛矿叠层太阳能电池的回收处理方法，其特征在于，所述的步骤（1）中用于热处理的设备包括加热台、烘箱或热风枪，热处理温度范围为100~ 350 ℃；热处理时间范围为1~60 min。
3.根据权利要求1所述的一种晶硅钙钛矿叠层太阳能电池的回收处理方法，其特征在于，所述的步骤（2）中有机溶剂为氯苯(cb)，浸泡时间为0~24 h。
4.根据权利要求1所述的一种晶硅钙钛矿叠层太阳能电池的回收处理方法，其特征在于，所述有机空穴传输层为聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺] (ptaa)、[2-(3,6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸 (meo-2pacz)、6,13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯(tips-pentacene)、聚-3己基噻吩 (p3ht)、2,2",7,7"-四[ n , n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-ometad)中的至少一种材料组成。
5.根据权利要求1所述的一种晶硅钙钛矿叠层太阳能电池的回收处理方法，其特征在于，所述的步骤（3）中溶剂为氯苯，所述的加热退火温度为100~650 ℃，加热退火时间为0~12 h。
6.一种电池，其特征在于，由下到上依次包括：硅底电池、顶电极以及封装玻璃；所述硅底电池由权利要求1~5任一项所述的晶硅钙钛矿叠层太阳能电池的回收处理方法得到。
7.根据权利要求6所述的一种电池，其特征在于，所述硅底电池包括：底电极、透明电极层、p型基底掺杂层、基底钝化层、硅衬底、基底表面钝化层、n型基底掺杂层。
8.根据权利要求6~7任一项所述的一种电池，其特征在于，所述硅...
【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，段磊平，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：深圳黑晶光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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