CN115966616B - 钝化叠层电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能电池技术领域，提出了钝化叠层电池及其制备方法，钝化叠层电池，包括叠层设置及串联或并联的第一电池组和第二电池组，第一电池组的侧面与第二电池组的侧面均设置有第一钝化层；第一电池组的上表面和第二电池组的下表面均设置有第二钝化层；当二者串联时，第二电池组与第一电池组叠层接触时的露出面上设置有第一钝化层；当二者并联时，第二电池组与第一电池组叠层接触时的露出面上设置有第二钝化层；第一钝化层的材料包括有机钝化材料；第二钝化层的材料包括有机钝化材料和低维导电材料。通过上述技术方案，解决了相关技术中叠层电池钝化工艺繁琐、成本较高及高温钝化破坏电池结构降低电池效率的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体的，涉及钝化叠层电池及其制备方法。
背景技术
叠层太阳能电池是指使用不同带隙的太阳能电池串联而成，结构相对简单，可以提高太阳能电池的光电转换效率。两端叠层电池与目前产业化电池结构一致，与四端叠层电池结构对比，制备成电站等走向产业化应用时无需额外增加逆变器等设备，可以与产业化工艺兼容，因此成为主要研究对象。两端叠层电池中，钙钛矿/晶硅两端叠层电池是在硅电池上直接生长钙钛矿电池，中间通过复合层连接两个子电池，实现串联结构，钙钛矿/晶硅两端叠层电池已实现32.5％的认证效率，进一步证明了这种结构电池的巨大潜力。
然而由两种不同半导体材料制成的叠层电池的侧边缺陷严重影响了电池效率的进一步提升。现有的钝化技术如SiO2钝化、a-Si:H钝化、SiNx钝化或Al2O3钝化，均与目前钙钛矿/晶体硅叠层电池工艺不兼容。即对一个子电池进行钝化时，可能需要对另一个子电池进行掩膜保护以避免电池被钝化材料污染，并且在对晶硅电池进行钝化时需要的高温工艺会破坏钙钛矿电池结构，因此现有技术对叠层电池的钝化较为困难。
发明内容
本发明提出钝化叠层电池及其制备方法，解决了相关技术中的叠层电池钝化工艺繁琐、成本较高及高温钝化破坏电池结构降低电池效率的技术问题。
本发明的技术方案如下：
本发明提出了一种钝化叠层电池，包括叠层设置的第一电池组和第二电池组，
所述第一电池组与所述第二电池组串联或并联；
所述第一电池组的侧面与所述第二电池组的侧面均设置有第一钝化层；
所述第一电池组的上表面和所述第二电池组的下表面均设置有第二钝化层；
当所述第一电池组与所述第二电池组串联时，所述第二电池组与所述第一电池组叠层接触时的露出面上设置有所述第一钝化层；
当所述第一电池组与所述第二电池组并联时，所述第二电池组与所述第一电池组叠层接触时的露出面上设置有所述第二钝化层；
所述第一钝化层的材料包括有机钝化材料；
所述第二钝化层的材料包括有机钝化材料和低维导电材料。
作为进一步的技术方案，所述第一电池组和所述第二电池组各自独立地包括一个子电池或多个并联的子电池，各所述子电池的侧面均设置所述有第一钝化层。
作为进一步的技术方案，所述第一电池组和所述第二电池组各自独立地包括硅电池、钙钛矿电池、砷化镓电池、铜铟镓硒电池、染料敏化电池和有机聚合物电池。
作为进一步的技术方案，所述有机钝化材料包括含有磺酸基、磷酸基或羧酸基的有机化合物。
所述含有磺酸基的有机化合物包括Nafion、全氟磺酸、聚苯乙烯磺酸中的一种或几种；
所述含有磷酸基的有机化合物包括2PACz、MeO-2PACz、磷酸二丁酯中的一种或几种；
所述含有羧酸基的有机化合物包括巯基丙酸、4-吡啶羧酸、芴-9-羧酸、芴-1-羧酸中的一种或几种。
作为进一步的技术方案，所述低维导电材料包括聚-3,4-乙烯二氧噻吩导电聚合物纳米粒子、碳纳米管、石墨烯、MoS2、黑磷、WSe2纳米管、六方氮化硼和MXene。
作为进一步的技术方案，所述钝化叠层电池还包括与第二电池组叠层设置的第三电池组，所述第三电池组与所述第二电池组串联或并联；
所述第三电池组的侧面设置有所述第一钝化层；
当所述第三电池组与所述第二电池组串联时，所述第二电池组与所述第三电池组叠层接触时的露出面上设置有所述第一钝化层；
当所述第三电池组与所述第二电池组并联时，所述第二电池组与所述第三电池组叠层接触时的露出面上设置有所述第二钝化层；
所述第三电池组的下表面均设置有所述第二钝化层。
本发明还提出了所述钝化叠层电池的制备方法，包括以下步骤：
S1、在第二电池组上叠层串联或并联第一电池组，得到叠层电池；
S2、配制第一钝化层的材料溶液和第二钝化层的材料溶液；
S3、当第二电池组与第一电池组串联时，在常温常压条件下，采用涂覆工艺将一钝化层的材料溶液涂覆在第一电池组的侧面、第二电池组的侧面、第二电池组和第一电池组的叠层接触时的露出面上，制备第一钝化层；在常温常压下，采用涂覆工艺将第二钝化层的材料溶液涂覆在第一电池组的上表面和第二电池组的下表面上，制备第二钝化层，得到钝化叠层电池；
或，当第二电池组与第一电池组并联时，在常温常压条件下，采用涂覆工艺将一钝化层的材料溶液涂覆在第一电池组的侧面、第二电池组的侧面上，制备第一钝化层；在常温常压下，采用涂覆工艺将第二钝化层的材料溶液涂覆在第一电池组的上表面、第二电池组的下表面、第二电池组和第一电池组的叠层接触时的露出面上，制备第二钝化层，得到钝化叠层电池。
作为进一步的技术方案，所述涂覆工艺包括喷涂、旋涂、刮涂、印刷或滴涂中的一种。
作为进一步的技术方案，所述第一钝化层的材料溶液包括有机钝化材料和溶剂，所述第一钝化层的材料溶液的质量浓度为0.3％-6.0％；所述溶剂包括水、甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或几种。
作为进一步的技术方案，所述第二钝化层的材料溶液包括有机钝化材料、低维导电材料和溶剂，所述有机钝化材料、低维导电材料和溶剂的质量比为(50-1000):(0.4-1.6):(0-950)，所述溶剂包括水、甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或几种。
本发明的工作原理及有益效果为：
1、本发明的叠层电池，在第一电池组的侧面、第二电池组的侧面以及第二电池组和第一电池组的叠层接触时的露出面上均设置有第一钝化层，在对第一电池组的侧面进行钝化时，不需要第二电池组的侧面以及露出面进行掩膜保护以避免电池被钝化材料污染，从而使得钝化工艺更加简单，成本低廉。
2、本发明中，在第一电池组的侧面、第二电池组的侧面以及露出面上均设置有第一钝化层，在第一电池组的侧面、第二电池组的侧面以及露出面上形成偶极子有序排列，取向一致，形成极化场，通过第一电池组侧面和第二电池组侧面的铁电极化场驱动少子远离第一电池组侧面、第二电池组侧面以及露出面，从而实现钝化第一电池组侧面、第二电池组侧面和露出面中悬挂键和缺陷态的目的，降低了第一电池组侧面、第二电池组侧面和露出面的载流子复合，提升了光伏叠层电池的开路电压以及填充因子，进而提高了叠层电池的输出功率。
3、本发明中，在第二电池组与第一电池组叠层接触时的露出面上设置第一钝化层，避免了该露出面因缺少透明电极保护而发生析氢现象进而减弱钝化效果的问题，减少了载流子的界面复合，从而提高了叠层电池效率。
4、本发明中，第一钝化层的材料包括有机钝化材料，一方面，该有机钝化材料可通过溶液化制备涂覆在第一电池组的侧面、第二电池组的侧面以及露出面上，形成第一钝化层，该钝化过程在常温常压下进行，无需高温高压真空，避免了钝化过程对叠层电池结构的破坏，从而提高了叠层电池效率；另一方面，该有机钝化材料对含不同半导体材料的第一电池组和第二电池组的侧面同时钝化，且钝化效果好。
5、本发明中，第二钝化层的设置，不仅可实现对第一电池组的上表面和第二电池组的下表面的钝化作用，还能实现导电功能，第二钝化层与电极电连接，减少了与电极的界面复合，还增大了电流收集效果，从而进一步提高了叠层电池效率，同时，不需要对钝化层开孔就能实现电导通，钝化方法简单。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例1的钝化叠层电池结构示意图；
图2为本发明实施例2的钝化叠层电池结构示意图；
图3为本发明实施例3的钝化叠层电池结构示意图；
图4为本发明实施例4的钝化叠层电池结构示意图；
图中：1-第一电池组，2-第二电池组，3-第一钝化层，4-第二钝化层，5-露出面，6-第三电池组。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，钝化叠层电池，包括相互串联且叠层设置的第一电池组1和第二电池组2，用于将照射到第一电池组1和第二电池组2的受光面上的光转化为电能并输出；
第一电池组1包括一个钙钛矿电池子电池，第二电池组2包括一个硅电池子电池；
第一电池组1的侧面、第二电池组2的侧面、第二电池组2与第一电池组1叠层接触时的露出面5上均设置有第一钝化层3，第一钝化层3的材料包括有机钝化材料；
首先，在第一电池组1的侧面、第二电池组2的侧面以及露出面5上均设置有第一钝化层3，在第一电池组1的侧面、第二电池组2的侧面以及露出面5上形成偶极子有序排列，取向一致，形成极化场，通过第一电池组1侧面和第二电池组2侧面的铁电极化场驱动少子远离第一电池组1侧面、第二电池组2侧面以及露出面5，从而实现钝化第一电池组1侧面、第二电池组2侧面和露出面5中悬挂键和缺陷态的目的，降低了第一电池组1侧面、第二电池组2侧面和露出面5的载流子复合，提升了光伏叠层电池的开路电压以及填充因子，进而提高了叠层电池的输出功率。
其次，由于第一电池组1的侧面、第二电池组2的侧面以及露出面5均设置有第一钝化层3，在对第一电池组1的侧面进行钝化时，不需要第二电池组2的侧面以及露出面5进行掩膜保护以避免电池被钝化材料污染，从而使得钝化工艺更加简单，成本低廉；
第三，在第二电池组2与第一电池组1叠层接触时的露出面5上设置第一钝化层3，避免了该露出面5因缺少透明电极保护而发生析氢现象进而减弱钝化效果的问题，减少了载流子的界面复合，从而提高了叠层电池效率。
第四，第一钝化层3的材料包括有机钝化材料，有机钝化材料可通过溶液化制备涂覆在第一电池组1的侧面、第二电池组2的侧面以及露出面5上，形成第一钝化层3，该钝化过程在常温常压下进行，无需高温高压真空，避免了钝化过程对叠层电池结构的破坏，从而提高了叠层电池效率。
第一电池组1的上表面和所述第二电池组2的下表面均设置有第二钝化层4，第二钝化层4的材料包括有机钝化材料和低维导电材料；
第二钝化层4的设置，不仅可实现对第一电池组1的上表面和第二电池组2的下表面的钝化作用，还能实现导电功能，第二钝化层4与电极电连接，减少了与电极的界面复合，还增大了电流收集效果，从而进一步提高了叠层电池效率，同时，不需要对钝化层开孔就能实现电导通，钝化方法简单。
光照射到电池上时，会产生光生少数载流子(简称少子)，少子包括电子和空穴，电池的前后表面缺陷、侧面缺陷还有体缺陷越少，少子与缺陷复合越少，并且前后表面缺陷越少，电池的开路电压和填充因子越高，少子前后表面复合速率越小，少子寿命越长，则电池收集到的光生少子越多，效率越高，有效少子寿命的计算公式如下：
上式中，τeff为有效少子寿命，τbulk为电池的体少子寿命，τl为电池的侧面少子寿命，W为电池的厚度，Sf和Sb分别为电池的前表面复合速率和后表面复合速率。
本实施例中，对叠层电池的侧面、露出面5、上下表面等处缺陷进行钝化，减小了前表面复合速率Sf、后表面复合速率Sb，增大了侧面少子寿命τl，通过上述有效少子寿命公式可知，叠层电池的有效少子寿命、开路电压、填充因子和效率均会增大。
因此，本实施例中钝化了叠层电池的侧面、露出面5、上下表面等处缺陷，提高了叠层电池的开路电压、填充因子和效率等，该叠层电池的制备方法操作简单，且形成的钝化层均匀一致，可以实现工业化大批量制备。
实施例2
如图2所示，钝化叠层电池，包括相互并联且叠层设置的第一电池组1和第二电池组2，用于将照射到第一电池组1和第二电池组2的受光面上的光转化为电能并输出；
第一电池组1包括一个钙钛矿电池子电池，第二电池组2包括一个硅电池子电池；
第一电池组1的侧面、第二电池组2的侧面均设置有第一钝化层3，第一钝化层3的材料包括有机钝化材料；
在第一电池组1的侧面、第二电池组2的侧面上均设置有第一钝化层3，在第一电池组1的侧面、第二电池组2的侧面形成偶极子有序排列，取向一致，形成极化场，通过第一电池组1侧面和第二电池组2侧面的铁电极化场驱动少子远离第一电池组1侧面、第二电池组2侧面，从而实现钝化第一电池组1侧面、第二电池组2侧面中悬挂键和缺陷态的目的，降低了第一电池组1侧面、第二电池组2侧面的载流子复合，提升了光伏叠层电池的开路电压以及填充因子，进而提高了叠层电池的输出功率。
第一电池组1的上表面、第二电池组2的下表面以及第二电池组2与第一电池组1叠层接触时的露出面5上均设置有第二钝化层4，第二钝化层4的材料包括有机钝化材料和低维导电材料；
第二钝化层4的设置，不仅可实现对第一电池组1的上表面和第二电池组2的下表面以及露出面5的钝化作用，还能实现导电功能，第一电池组1的上表面、第二电池组2的下表面与一个共用电极电连接，第二电池组2与第一电池组1叠层接触时的露出面5作为另一个共用电极从而实现并联，避免了该露出面5的电极遮光，从而充分利用了照射到露出面5上的光，极大的增大了叠层电池的光电流。
实施例3
如图3所示，钝化叠层电池，包括相互串联且叠层设置的第一电池组1和第二电池组2，用于将照射到第一电池组1和第二电池组2的受光面上的光转化为电能并输出；
第一电池组1包括两个相互并联的砷化镓电池子电池，第二电池组2包括一个铜铟镓硒电池子电池，相互并联的子电池需满足电压匹配条件，即所有并联子电池均具有近似的电压，而总电流是并联子电池电流之和；
第一电池组1的侧面、第二电池组2的侧面、第二电池组2与第一电池组1叠层接触时的露出面5上均设置有第一钝化层3，第一钝化层3的材料包括有机钝化材料；
第一电池组1的上表面和所述第二电池组2的下表面均设置有第二钝化层4，第二钝化层4的材料包括有机钝化材料和低维导电材料。
实施例4
如图4所示，钝化叠层电池，包括叠层设置的第一电池组1、第二电池组2和第三电池组6，第一电池组1与第二电池组2、第三电池组6串联；
第一电池组1包括一个染料敏化电池子电池，第二电池组2包括一个硅电池子电池，第三电池组6包括一个有机聚合物子电池；
第一电池组1的侧面与第二电池组2的侧面、第三电池组6的侧面、第二电池组2与第一电池组1叠层接触时的露出面5以及第二电池组2与第三电池组6叠层接触时的露出面5上均设置有第一钝化层3，第一钝化层3的材料包括有机钝化材料；
第一电池组1的上表面和第三电池组6的下表面均设置有第二钝化层4，第二钝化层4的材料包括有机钝化材料和低维导电材料。
本实施例中，叠层电池为三层结构，在第一电池组1、第二电池组2和第三电池组6的侧面均设置有第一钝化层3，在对第一电池组1的侧面进行钝化时，不需要第二电池组2的侧面以及露出面5、第三电池组6的侧面进行掩膜保护以避免电池被钝化材料污染，从而使得钝化工艺更加简单，成本低廉。叠层电池包括至少两个串联或并联的电池组，四层、五层及更多层结构的叠层电池的工作原理与二层、三层结构的叠层电池一致，此处不再赘述。
实施例5
钝化叠层电池的结构如图1所示，其制备方法，包括以下步骤：
S1、在第二电池组2硅电池上叠层串联第一电池组1钙钛矿电池，得到叠层电池；硅电池的表面积为2.5cm*2.5cm，钙钛矿电池的表面积为1cm*1cm；
S2、配制第一钝化层3的材料溶液：将0.3g聚苯乙烯磺酸溶于99.7g乙醇中，得到质量浓度为0.3％的第一钝化层3的材料溶液；
配制第二钝化层4的材料溶液：将5g聚苯乙烯磺酸溶于95g乙醇中，加入0.04g碳纳米管，混合均匀，得到第二钝化层4的材料溶液；
S3、在常温常压条件下，采用涂覆工艺将一钝化层3的材料溶液涂覆在第一电池组1的侧面、第二电池组2的侧面、第二电池组2和第一电池组1的叠层接触时的露出面5上，制备第一钝化层3；在常温常压下，采用涂覆工艺将第二钝化层4的材料溶液涂覆在第一电池组1的上表面和第二电池组2的下表面上，制备第二钝化层4，得到钝化叠层电池，最高效率为26.07％，短路电流为17.16mA/cm2，开路电压为1.87V，填充因子为81.05％。
对比例1
本对比例的钝化叠层电池与实施例5的区别仅在于不包括第二钝化层4，即钝化叠层电池的制备方法，包括以下步骤：
S1、在第二电池组2硅电池上叠层串联第一电池组1钙钛矿电池，得到叠层电池；硅电池的表面积为2.5cm*2.5cm，钙钛矿电池的表面积为1cm*1cm；
S2、配制第一钝化层3的材料溶液：将0.3g聚苯乙烯磺酸溶于99.7g乙醇中，得到质量浓度为0.3％的第一钝化层3的材料溶液；
S3、在常温常压条件下，采用涂覆工艺将第一钝化层3的材料溶液涂覆在第一电池组1的侧面、第二电池组2的侧面、第二电池组2和第一电池组1的叠层接触时的露出面5上，制备第一钝化层3，得到钝化叠层电池，最高效率为24.50％，短路电流为17.15mA/cm2，开路电压为1.83V，填充因子为78.06％。
对比例2
本对比例的钝化叠层电池与实施例5的区别仅在于不包括第一钝化层3，即钝化叠层电池的制备方法，包括以下步骤：
S1、在第二电池组2硅电池上叠层串联第一电池组1钙钛矿电池，得到叠层电池；硅电池的表面积为2.5cm*2.5cm，钙钛矿电池的表面积为1cm*1cm；
S2、配制第二钝化层4的材料溶液：将5g聚苯乙烯磺酸溶于95g乙醇中，加入0.04g碳纳米管，混合均匀，得到第二钝化层4的材料溶液；
S3在常温常压下，采用涂覆工艺将第二钝化层4的材料溶液涂覆在第一电池组1的上表面和第二电池组2的下表面上，制备第二钝化层4，得到钝化叠层电池，最高效率为25.34％，短路电流为17.26mA/cm2，开路电压为1.84V，填充因子为79.72％。
对比例3
本对比例的叠层电池与实施例5的区别仅在于不包括第一钝化层3和第二钝化层4，即叠层电池的制备方法，包括以下步骤：在第二电池组2硅电池上叠层串联第一电池组1钙钛矿电池，得到叠层电池；硅电池的表面积为2.5cm*2.5cm，钙钛矿电池的表面积为1cm*1cm，得到叠层电池，最高效率22.23％，短路电流为17.17mA/cm2，开路电压为1.80V，填充因子为71.95％。
实施例5和对比例1-3的数据汇总如下表：
| 组别 | 开路电压(V) | 短路电流(mA/cm2) | 填充因子(％) | 最高效率(％) |
| 实施例5 | 1.87 | 17.16 | 81.05 | 26.07 |
| 对比例1 | 1.83 | 17.15 | 78.06 | 24.50 |
| 对比例2 | 1.84 | 17.26 | 79.72 | 25.34 |
| 对比例3 | 1.80 | 17.17 | 71.95 | 22.23 |
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种钝化叠层电池，其特征在于，包括叠层设置的第一电池组（1）和第二电池组（2），
所述第一电池组（1）与所述第二电池组（2）串联或并联；
所述第一电池组（1）的侧面与所述第二电池组（2）的侧面均设置有第一钝化层（3）；
所述第一电池组（1）的上表面和所述第二电池组（2）的下表面均设置有第二钝化层（4）；
当所述第一电池组（1）与所述第二电池组（2）串联时，所述第二电池组（2）与所述第一电池组（1）叠层接触时的露出面（5）上设置有所述第一钝化层（3）；
当所述第一电池组（1）与所述第二电池组（2）并联时，所述第二电池组（2）与所述第一电池组（1）叠层接触时的露出面（5）上设置有所述第二钝化层（4）；
所述第一钝化层（3）的材料包括有机钝化材料；
所述第二钝化层（4）的材料包括有机钝化材料和低维导电材料；
所述第一电池组（1）和所述第二电池组（2）各自独立地包括一个子电池或多个并联的子电池，各所述子电池的侧面均设置有所述第一钝化层（3）。
2.根据权利要求1所述的钝化叠层电池，其特征在于，所述第一电池组（1）和所述第二电池组（2）各自独立地包括硅电池、钙钛矿电池、砷化镓电池、铜铟镓硒电池、染料敏化电池和有机聚合物电池。
3.根据权利要求1所述的钝化叠层电池，其特征在于，所述有机钝化材料包括含有磺酸基、磷酸基或羧酸基的有机化合物；
所述含有磺酸基的有机化合物包括Nafion、全氟磺酸、聚苯乙烯磺酸中的一种或几种；
所述含有磷酸基的有机化合物包括2PACz、MeO-2PACz、磷酸二丁酯中的一种或几种；
所述含有羧酸基的有机化合物包括巯基丙酸、4-吡啶羧酸、芴-9-羧酸、芴-1-羧酸中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的钝化叠层电池，其特征在于，所述低维导电材料包括聚-3,4-乙烯二氧噻吩导电聚合物纳米粒子、碳纳米管、石墨烯、MoS2、黑磷、WSe2纳米管、六方氮化硼和MXene。
5.根据权利要求1所述的钝化叠层电池，其特征在于，所述钝化叠层电池还包括与第二电池组（2）叠层设置的第三电池组（6），所述第三电池组（6）与所述第二电池组（2）串联或并联；
所述第三电池组（6）的侧面设置有所述第一钝化层（3）；
当所述第三电池组（6）与所述第二电池组（2）串联时，所述第二电池组（2）与所述第三电池组（6）叠层接触时的露出面（5）上设置有所述第一钝化层（3）；
当所述第三电池组（6）与所述第二电池组（2）并联时，所述第二电池组（2）与所述第三电池组（6）叠层接触时的露出面（5）上设置有所述第二钝化层（4）；
所述第三电池组（6）的下表面均设置有所述第二钝化层（4）。
6.如权利要求1所述的钝化叠层电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在第二电池组（2）上叠层串联或并联第一电池组（1），得到叠层电池；
S2、配制第一钝化层（3）的材料溶液和第二钝化层（4）的材料溶液；
S3、当第二电池组（2）与第一电池组（1）串联时，在常温常压条件下，采用涂覆工艺将第一钝化层（3）的材料溶液涂覆在第一电池组（1）的侧面、第二电池组（2）的侧面、第二电池组（2）和第一电池组（1）的叠层接触时的露出面（5）上，制备第一钝化层（3）；在常温常压条件下，采用涂覆工艺将第二钝化层（4）的材料溶液涂覆在第一电池组（1）的上表面和第二电池组（2）的下表面上，制备第二钝化层（4），得到钝化叠层电池；
或，当第二电池组（2）与第一电池组（1）并联时，在常温常压条件下，采用涂覆工艺将一钝化层的材料溶液涂覆在第一电池组（1）的侧面、第二电池组（2）的侧面上，制备第一钝化层（3）；在常温常压条件下，采用涂覆工艺将第二钝化层（4）的材料溶液涂覆在第一电池组（1）的上表面、第二电池组（2）的下表面、第二电池组（2）和第一电池组（1）的叠层接触时的露出面（5）上，制备第二钝化层（4），得到钝化叠层电池。
7.根据权利要求6所述的钝化叠层电池的制备方法，其特征在于，所述涂覆工艺包括喷涂、旋涂、刮涂、印刷或滴涂中的一种。
8.根据权利要求6所述的钝化叠层电池的制备方法，其特征在于，所述第一钝化层（3）的材料溶液包括有机钝化材料和溶剂，所述第一钝化层（3）的材料溶液的质量浓度为0.3%-6.0%；所述溶剂包括水、甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或几种。
9.根据权利要求6所述的钝化叠层电池的制备方法，其特征在于，所述第二钝化层（4）的材料溶液包括有机钝化材料、低维导电材料和溶剂，所述有机钝化材料、低维导电材料和溶剂的质量比为（50-1000）:（0.4-1.6）:（0-950），所述溶剂包括水、甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或几种。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102263293A (zh) * | 2010-05-25 | 2011-11-30 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于制造薄层电池组的方法和装置 |
| CN113193002A (zh) * | 2021-04-08 | 2021-07-30 | 电子科技大学 | 一种钙钛矿/硅叠层太阳能电池及其制备方法 |
| US11125707B1 (en) * | 2020-08-18 | 2021-09-21 | Element Energy, Inc. | Methods and systems for in-situ impedance spectroscopy analysis of battery cells in multi-cell battery packs |
| CN113690328A (zh) * | 2021-10-25 | 2021-11-23 | 晶科能源(海宁)有限公司 | 太阳能电池及其制备方法、光伏组件 |
| CN114122165A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-03-01 | 河北大学 | 一种光伏组件的制作方法及光伏组件 |
| CN114665021A (zh) * | 2020-12-05 | 2022-06-24 | 杭州纤纳光电科技有限公司 | 一种四端子钙钛矿与晶硅叠层电池组件及其制备方法 |
| CN115275019A (zh) * | 2022-08-08 | 2022-11-01 | 宣城先进光伏技术有限公司 | 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11127979B2 (en) * | 2018-03-16 | 2021-09-21 | Uchicago Argonne, Llc | Polyfluorinated carbonate electrolyte for high-voltage lithium batteries |
| KR102520478B1 (ko) * | 2020-09-18 | 2023-04-10 | 한화솔루션 주식회사 | 태양광 발전 시스템, 및 이의 모니터링 장치와 방법 |
-
2023
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102263293A (zh) * | 2010-05-25 | 2011-11-30 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于制造薄层电池组的方法和装置 |
| US11125707B1 (en) * | 2020-08-18 | 2021-09-21 | Element Energy, Inc. | Methods and systems for in-situ impedance spectroscopy analysis of battery cells in multi-cell battery packs |
| CN114665021A (zh) * | 2020-12-05 | 2022-06-24 | 杭州纤纳光电科技有限公司 | 一种四端子钙钛矿与晶硅叠层电池组件及其制备方法 |
| CN113193002A (zh) * | 2021-04-08 | 2021-07-30 | 电子科技大学 | 一种钙钛矿/硅叠层太阳能电池及其制备方法 |
| CN113690328A (zh) * | 2021-10-25 | 2021-11-23 | 晶科能源(海宁)有限公司 | 太阳能电池及其制备方法、光伏组件 |
| CN114122165A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-03-01 | 河北大学 | 一种光伏组件的制作方法及光伏组件 |
| CN115275019A (zh) * | 2022-08-08 | 2022-11-01 | 宣城先进光伏技术有限公司 | 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法 |
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