一种钙钛矿太阳能电池组件的封装方法与流程

本发明涉及钙钛矿太阳能电池，具体涉及一种钙钛矿太阳能电池组件的封装方法。

背景技术：

1、作为第三代太阳能电池，钙钛矿太阳能电池具有优异的光吸收系数、开路电压高、电荷载流子迁移率高、扩散长度大和较长的载流子寿命等优点。另外钙钛矿太阳能电池的制造工艺简单，有较为低廉的原材料成本。钙钛矿太阳能电池经过十几年的发展，已从最初的报道的3.8％的光电转化效率到现在26.1％的光电转化效率。体现了钙钛矿太阳能电池的巨大发展潜力。

2、钙钛矿太阳能电池材料暴露在空气中时，会与空气中的水分发生反应并造成吸光层的降解，这也是制约钙钛矿太阳能电池稳定性的一大重要因素。通常为解决隔绝外界空气中的水和氧气对钙钛矿太阳能电池的影响，会使用封装手段对钙钛矿太阳能电池本体进行封装处理。传统使用封装手段是利用低温形变不强的封装胶材夹在电池本体与封装基材之间，边缘处利用需要高温粘接性强的封装胶材，这样的封装在高温高压下可以有效的隔绝空气中的水和氧对吸光层材料的侵蚀。但是通常这种压力和温度会对电池本体材料造成劣化，造成器件性能的降低。但是如果使用不会损伤电池本体材料的温度与压力，封装的效果就会达不到预期效果。同时，两种封装材料的厚度需要做匹配，热压过后可能由于封装胶材形变的原因冷却后在内部产生应力，对封装效果也会起到一定的负作用。

3、因此，为了解决这种封装模式所带来的问题，需要提出一种新的钙钛矿太阳能电池组件的封装方法。

技术实现思路

1、本发明旨在解决上述现有技术问题之一，为此本发明提出一种钙钛矿太阳能电池组件的封装方法，本发明的封装方法可有效解决封装过程中不同封装胶的厚度匹配与封装温度过高的问题，同时本发明的外边框u型槽可以有效保证封装的可靠性和电池器件的整体强度。

2、本发明的发明构思为：本发明的封装方法可将不同封装胶材分开封装，直接作用于钙钛矿太阳能电池本体材料的第一封装胶材具有低温可熔的特点，使边缘密封处的封装胶材与外边框结构成为一体，可有效包裹侧边接缝处。另外，在进行加热压合的过程中由于外边框u型槽的阻隔，高温不会直接作用于钙钛矿太阳能电池材料本体。因此，本发明既达到了封装效果也对电池本体材料损伤降到最低。同时，外边框u型槽内部还具有缓冲材料，可以有效保护器件整体强度。

3、本发明的第一方面提供一种钙钛矿太阳能电池组件的封装方法。

4、具体的，所述封装方法使用了封装装置，所述封装装置包括恒温加热机构和压强控制机构；

5、所述封装方法包括以下步骤：

6、将封装基材放置在封装装置的加热面上方；

7、将第一封装胶材固定在封装基材上方；

8、将钙钛矿太阳能电池本体固定在第一封装胶材上方；

9、调节封装装置的加热面温度为t1；通过压强控制机构控制加热面与恒温面之间的压强p1；控制压合时间s1；

10、压合完成后，清除封装基材与钙钛矿太阳能电池本体四周溢出的第一封装胶材，制得封装基材、第一封装胶材与钙钛矿太阳能电池本体所组成的y1；

11、将钙钛矿太阳能电池正负极接线嵌入外边框u型槽后穿过，制得外边框u型槽、y1与接线所组成的y2；

12、将y2放置在封装装置的加热面上，调节加热面温度t2，通过压强控制机构控制加热面与恒温面之间的压强p2，控制压合时间s2，使u型槽内的第二封装胶材融化形变，制得钙钛矿太阳能电池组件。

13、优选的，所述恒温面为软体材料，在热压过程中可有效贴合材料本体。

14、优选的，所述t1为60～120℃；所述p1为0.1～0.35mpa。

15、优选的，所述t2为90～200℃；所述p2为0.15～0.5mpa。

16、进一步优选的，所述t2-t1＞10℃；所述p2-p1＞0.01mpa。

17、优选的，所述压合时间s1和s2为0.1～3600s。

18、进一步优选的，所述压合时间s1和s2为0.1～100s。

19、更进一步优选的，所述压合时间s1和s2为1～60s。

20、优选的，所述封装基材包括玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的至少一种。

21、优选的，所述第一封装胶材包括聚烯烃、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯酸系共聚物、硅烷化聚醚、聚氨酯中的至少一种。

22、优选的，所述第二封装胶材包括聚异丁烯、聚烯烃、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯酸系共聚物、硅烷化聚醚、聚氨酯中的至少一种。

23、优选的，所述外边框u型槽的材料为abs可塑性塑料、表面氧化的铝合金材料或、塑钢型材料中的任意一种。

24、优选的，所述外边框u型槽还包括缓冲材料；所述缓冲材料为聚苯乙烯泡沫塑料、聚乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、聚丙烯泡沫塑料中的任意一种。

25、外边框u型槽为可变形的u型槽样式，u型槽内壁侧和底部附着第二封装胶材，其缓冲材料在u型槽的底部。

26、优选的，所述钙钛矿太阳能电池本体包括钙钛矿单结太阳能电池、钙钛矿-硅叠层太阳能电池、钙钛矿-铜铟镓硒叠层太阳能电池中的至少一种。

27、本发明的第二方面提供一种钙钛矿太阳能电池组件。

28、具体的，所述钙钛矿太阳能电池组件由第一方面提供的封装方法制得。

29、相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

30、(1)通过两步热压方式，将第一封装胶材与第二封装胶材分步热压，可以使钙钛矿太阳能电池本体受到的直接压强和温度控制在相对较小的水平；可有效降低在封装过程中钙钛矿本体材料受高温高压所导致的劣化；

31、(2)相比传统封装方法是将两种封装胶材一起进行热压，需要匹配两者厚度问题，热压后可能会导致由于细微的厚度不均所在粘接处所产生的应力问题，不利于封装器件长时间的密封性；本发明封装方法中钙钛矿太阳能电池本体与封装基材之间仅有一层封装材料，第二封装材料主要在作用于二次热压过程，作用的区域为钙钛矿太阳能电池与封装基材接缝处的边缘，不存在厚度不均匀所产生的问题；

32、(3)外边框u型槽内边设计的封装胶材可有效的保护器件的密封性，外边框u型槽与钙钛矿太阳能电池本体以及封装基材的结合也可有效解决传统外边框结构在使用过程中出现器件之间的晃动问题，导致器件长时间使用产生损伤；

33、(4)外边框u型槽底部设计有缓冲材料，可有效保护器件在生产运输中由于外力作用对电池产生的损伤。

技术特征：

1.一种钙钛矿太阳能电池组件的封装方法，其特征在于，所述封装方法使用了封装装置，所述封装装置包括恒温加热机构和压强控制机构；

2.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述t1为60～120℃；所述p1为0.1～0.35mpa。

3.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述t2为90～200℃；所述p2为0.15～0.5mpa。

4.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述封装基材包括玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述第一封装胶材包括聚烯烃、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯酸系共聚物、硅烷化聚醚、聚氨酯中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述第二封装胶材包括聚异丁烯、聚烯烃、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯酸系共聚物、硅烷化聚醚、聚氨酯中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述外边框u型槽的材料为abs可塑性塑料、表面氧化的铝合金材料或、塑钢型材料中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述外边框u型槽还包括缓冲材料；所述缓冲材料为聚苯乙烯泡沫塑料、聚乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、聚丙烯泡沫塑料中的任意一种。

9.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池本体包括钙钛矿单结太阳能电池、钙钛矿-硅叠层太阳能电池、钙钛矿-铜铟镓硒叠层太阳能电池中的至少一种。

10.一种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由权利要求1至9中任一所述封装方法制得。

技术总结
本发明涉及钙钛矿太阳能电池技术领域，公开了一种钙钛矿太阳能电池组件的封装方法。封装方法使用了封装装置，封装装置包括恒温加热机构和压强控制机构；包括以下步骤：通过控制温度T1以及压强P1，将封装基材、第一封装胶材与钙钛矿太阳能电池本体组成Y1；将钙钛矿太阳能电池正负极接线嵌入外边框U型槽后穿过，制得外边框U型槽、Y1与接线所组成的Y2；将Y2放置在封装装置的加热面上，调节加热面温度T2，通过压强控制机构控制加热面与恒温面之间的压强P2，控制压合时间S2，使U型槽内的第二封装胶材融化形变，制得钙钛矿太阳能电池组件。通过两步热压方式，可有效降低在封装过程中钙钛矿本体材料受高温高压所导致的劣化。

技术研发人员：祝本家,徐觅,黄福志,程一兵
受保护的技术使用者：佛山仙湖实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24