CN117279407A - 一种用于柔性钙钛矿电池的一体化减反低温封装电极结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于柔性钙钛矿电池的一体化减反低温封装电极结构，所述封装电极结构由热塑聚烯烃类胶膜通过热辊压的方式压合于柔性钙钛矿电池的正反两面而形成，位于所述柔性钙钛矿电池正面的所述热塑聚烯烃类胶膜用于将镀银铜栅线压合在所述柔性钙钛矿电池正面的透明导电层上，所述柔性钙钛矿电池的透明导电层与所述镀银铜栅线形成欧姆接触。本发明的技术方案在解决低温封装的同时，利用封装胶膜的折射率和厚度的设计，在满足封装要求的同时增加了减反效果。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，具体而言，尤其涉及一种用于柔性钙钛矿电池的一体化减反低温封装电极结构。
背景技术
柔性光伏电池具有轻质、连续卷到卷加工性、易于加工储存、易于运输安装等优势，在可穿戴电子产品、便携式充电器、远程电源、汽车和飞行物等新兴领域具有巨大的潜在应用价值，减反膜是一类能够减少入射光反射率的结构，能够改变入射光的角度或光学干涉行为的一类薄膜。柔性钙钛矿太阳电池是一种新型的太阳能电池，其特点是具有高效率、低成本、可弯曲、可卷曲等优点。钙钛矿太阳电池采用钙钛矿材料作为光电转换层，与传统硅基太阳电池相比，其能够更高效地吸收太阳能，并产生更多的电能。此外，钙钛矿太阳电池的制造工艺相对简单，成本较低，因此被视为可大规模商用的太阳能电池。而柔性钙钛矿太阳电池则是在钙钛矿太阳电池的基础上，采用柔性材料作为基底，使其具有可弯曲、可卷曲的特性，适用于一些特殊应用场景，如卷帘门、帐篷、背包等。总的来说，柔性钙钛矿太阳电池具有高效率、低成本、可弯曲、可卷曲等优点，未来有望被广泛应用于户外、建筑等领域。
虽然柔性钙钛矿太阳电池具有许多优点，但目前仍面临一些问题：
稳定性问题：钙钛矿材料对湿度、氧气等环境因素较为敏感，容易发生分解、腐蚀等问题，影响其稳定性和寿命。
基底问题：由于柔性钙钛矿太阳电池需要采用柔性基底作为支撑，因此需要解决基底的柔韧性、厚度等问题，以确保电池的可弯曲、可卷曲性能。
温度耐受问题：钙钛矿层电池的耐受温度在150℃以下。
以上问题增加了钙钛矿太阳电池组件的制造难度，通常组件的封装技术，对温度的要求一般在150℃以上，所以常规的封装技术无法满足钙钛矿组件的封装要求。
发明内容
根据上述提出常规的封装技术无法满足钙钛矿组件的封装要求的技术问题，而提供一种本发明提供的用于柔性钙钛矿电池的一体化减反低温封装电极结构，在解决低温封装的同时，利用封装胶膜的折射率和厚度的设计，在满足封装要求的同时增加了减反效果，一体化的电极栅线简化了工艺流程，不仅解决了钙钛矿的低温封装难题，同时提高了电池的效率，简化了工艺流程，降低了生产成本。
本发明采用的技术手段如下：
一种用于柔性钙钛矿电池的一体化减反低温封装电极结构，所述封装电极结构由热塑聚烯烃类胶膜通过热辊压的方式压合于柔性钙钛矿电池的正反两面而形成，位于所述柔性钙钛矿电池正面的所述热塑聚烯烃类胶膜用于将镀银铜栅线压合在所述柔性钙钛矿电池正面的透明导电层上，所述柔性钙钛矿电池的透明导电层与所述镀银铜栅线形成欧姆接触。
进一步地，通过热辊压的方式压合于所述柔性钙钛矿电池正面的所述热塑聚烯烃类胶膜所采用的辊压辊表面具有纳米波纹状微结构，位于所述柔性钙钛矿电池正面的所述热塑聚烯烃类胶膜表面通过所述辊压辊形成了纳米陷光结构。
进一步地，所述陷光结构为金字塔状或球状，宽度为2um-20um。
进一步地，所述柔性钙钛矿电池的透明导电层与所述镀银铜栅线形成串联电阻<20Ω的欧姆接触。
进一步地，所述镀银铜栅线的直径为5um-500um。
进一步地，所述热塑聚烯烃类胶膜的厚度为50um-250um，折射率为1.5-2.5，透过率≥85％。
进一步地，在进行压合之前，对所述热塑聚烯烃类胶膜进行预热处理，预热温度为110℃-150℃，预热时间为5-15min。
进一步地，在进行压合时，将预热处理后的所述热塑聚烯烃类胶膜与所述柔性钙钛矿电池贴合在一起，并对所述柔性钙钛矿电池的边缘进行绝缘处理，然后通过辊压机，将所述热塑聚烯烃类胶膜分别压合于所述柔性钙钛矿电池的正反两面，辊压温度为120℃-160℃。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明提供的用于柔性钙钛矿电池的一体化减反低温封装电极结构，具有重复性好、制备过程简单、不涉及溶剂和高温、能够实现宽波段减反等优点，可低温制备，同时具有耐热氧老化，阻隔水氧的性能，减少了工艺步骤，避免了工艺对器件的损伤。
2、本发明提供的用于柔性钙钛矿电池的一体化减反低温封装电极结构，在解决低温封装的同时，通过对封装胶膜的折射率和厚度的设计，在满足封装要求的同时增加了减反效果，一体化的电极栅线简化了工艺流程，不仅解决了钙钛矿的低温封装难题，提高了电池的稳定性，同时提高了电池的效率，简化看工艺流程，降低了生产成本。
基于上述理由本发明可在太阳能电池领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述用于柔性钙钛矿电池的一体化减反低温封装电极结构示意图。
图2为薄膜的增透原理示意图。
图中：1、封装电极结构；2、柔性钙钛矿电池；3、热塑聚烯烃类胶膜；4、镀银铜栅线；5、纳米陷光结构。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
1、封装电极结构；2、柔性钙钛矿电池；3、热塑聚烯烃类胶膜；4、镀银铜栅线；5、纳米陷光结构。
如图1所示，本发明提供了一种用于柔性钙钛矿电池的一体化减反低温封装电极结构，所述封装电极结构1由热塑聚烯烃类胶膜3通过热辊压的方式压合于柔性钙钛矿电池2的正反两面而形成，位于所述柔性钙钛矿电池2正面的所述热塑聚烯烃类胶膜3用于将镀银铜栅线4压合在所述柔性钙钛矿电池2正面的透明导电层上，所述柔性钙钛矿电池2的透明导电层与所述镀银铜栅线4形成欧姆接触。
进一步地，通过热辊压的方式压合于所述柔性钙钛矿电池2正面的所述热塑聚烯烃类胶膜3所采用的辊压辊表面具有纳米波纹状微结构，位于所述柔性钙钛矿电池2正面的所述热塑聚烯烃类胶膜3表面通过所述辊压辊形成了纳米陷光结构5。
进一步地，所述陷光结构5为金字塔状或球状，宽度为2um-20um。
进一步地，所述封装电极结构3通过压合于所述柔性钙钛矿电池2正反两面的所述热塑聚烯烃类胶膜3将所述柔性钙钛矿电池2夹在中间，形成了一体化结构，从而对所述柔性钙钛矿电池2形成了密封，防止水氧的侵蚀。
进一步地，所述柔性钙钛矿电池2的透明导电层与所述镀银铜栅线4形成串联电阻<20Ω的欧姆接触。
进一步地，所述镀银铜栅线4的直径为5um-500um，优选50um。
进一步地，采用电镀和刻蚀的方式得到所述镀银铜栅线4。
进一步地，所述热塑聚烯烃类胶膜3的厚度为50um-250um，折射率为1.5-2.5，透过率≥85％。
进一步地，在进行压合之前，对所述热塑聚烯烃类胶膜3进行预热处理，改变其透过率，预热温度为110℃-150℃，优选140℃，预热时间为5-15min，优选10min。
进一步地，在进行压合时，将预热处理后的所述热塑聚烯烃类胶膜3与所述柔性钙钛矿电池2贴合在一起，并对所述柔性钙钛矿电池2的边缘进行绝缘处理，防止发生短路，然后通过辊压机，将所述热塑聚烯烃类胶膜3分别压合于所述柔性钙钛矿电池2的正反两面，辊压温度为120℃-160℃，优选125℃，使所述热塑聚烯烃类胶膜3融化后再固化，使所述热塑聚烯烃类胶膜3压合于所述柔性钙钛矿电池2背面，并将所述镀银铜栅线4压合在所述柔性钙钛矿电池2的透明导电层上。
薄膜的增透原理如图2所示，折射率计算：使相对相移在光束反射在薄膜上、下边界180度之间偏移；破坏性干扰发生在两反射光束之间，在它们退出表面之前才同时取消；镀膜的光学厚度必须是四分之一波长的奇数(1/4，其中L是设计波长或峰值性能的优化波长)，以实现反射光束之间一个半波长所需的路径差异，从而导致其取消；对于确定两光束完全取消所需薄膜的折射指数方程式是：
其中，nf是薄膜的折射指数，n0是空气(或入射材料)的折射指数，ns基片的折射指数；
基于以上原理，本发明通过对压合的热塑聚烯烃类胶膜的厚度、折射率的调整使其与柔性钙钛矿电池的透明导电层的折射率相匹配，根据干涉原理从而进一步实现减反效果；本发明具有重复性好、制备过程简单、不涉及溶剂和高温、能够实现宽波段减反等优点，可低温制备，同时具有耐热氧老化，阻隔水氧的性能，减少了工艺步骤，避免了工艺对器件的损伤；本发明在解决低温封装的同时，通过对封装胶膜的折射率和厚度的设计，在满足封装要求的同时增加了减反效果，一体化的电极栅线简化了工艺流程，不仅解决了钙钛矿的低温封装难题，提高了电池的稳定性，同时提高了电池的效率，简化看工艺流程，降低了生产成本。
实施例1
本实施例采用本发明提供的一体化减反低温封装电极结构封装柔性钙钛矿电池，具体包括以下步骤：
1、打开辊压机，将辊压压机温度设置为120℃，稳定在120摄氏度需要10分钟左右；打开真空烘箱，将温度设置为140℃；
2、待烘箱温度稳定在140℃时，将太阳能电池栅线前板(镀银铜栅线)置于烘箱中退火五分钟，太阳能电池栅线前板可玻璃化，由原料的磨砂状转变为透明；
3、将柔性钙钛矿电池进行绝缘化处理，将柔性钙钛矿电池四周裸露的底电极用胶带封上，防止其与镀银铜栅线接触；
4、将太阳能电池栅线前板与柔性钙钛矿电池对准贴合好，防止错位；
5、设置辊压机转动速度为S-1，温度为120℃，将贴合好的太阳能电池栅线前板与柔性钙钛矿电池一起送入辊压机进行热辊压，由热塑聚烯烃类胶膜压合于柔性钙钛矿电池的正反两面而形成本发明所述的封装电极结构。
对比例为采用一般封装结构封装同一种柔性钙钛矿电池，分别对封装后的电池进行开路电压(Voc)、短路电流(Jsc)、填充因子(FF)和光电转换效率(PCE)的性能测试，结果如下表所示，可以看出，采用本发明提供的封装电极结构封装的电池，PCE性能增益接近10％。
| 器件 | Voc | Jsc(mA/cm2) | FF | PCE | |
| 对比例 | 一般封装 | 1.03 | 22.1 | 0.8 | 18.5 |
| 实施例1 | 一体化封装 | 1.05 | 24.5 | 0.8 | 20.5 |
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种用于柔性钙钛矿电池的一体化减反低温封装电极结构，其特征在于，所述封装电极结构由热塑聚烯烃类胶膜通过热辊压的方式压合于柔性钙钛矿电池的正反两面而形成，位于所述柔性钙钛矿电池正面的所述热塑聚烯烃类胶膜用于将镀银铜栅线压合在所述柔性钙钛矿电池正面的透明导电层上，所述柔性钙钛矿电池的透明导电层与所述镀银铜栅线形成欧姆接触。
2.根据权利要求1所述的用于柔性钙钛矿电池的一体化减反低温封装电极结构，其特征在于，通过热辊压的方式压合于所述柔性钙钛矿电池正面的所述热塑聚烯烃类胶膜所采用的辊压辊表面具有纳米波纹状微结构，位于所述柔性钙钛矿电池正面的所述热塑聚烯烃类胶膜表面通过所述辊压辊形成了纳米陷光结构。
3.根据权利要求2所述的用于柔性钙钛矿电池的一体化减反低温封装电极结构，其特征在于，所述陷光结构为金字塔状或球状，宽度为2um-20um。
4.根据权利要求1所述的用于柔性钙钛矿电池的一体化减反低温封装电极结构，其特征在于，所述柔性钙钛矿电池的透明导电层与所述镀银铜栅线形成串联电阻<20Ω的欧姆接触。
5.根据权利要求1所述的用于柔性钙钛矿电池的一体化减反低温封装电极结构，其特征在于，所述镀银铜栅线的直径为5um-500um。
6.根据权利要求1所述的用于柔性钙钛矿电池的一体化减反低温封装电极结构，其特征在于，所述热塑聚烯烃类胶膜的厚度为50um-250um，折射率为1.5-2.5，透过率≥85％。
7.根据权利要求1所述的用于柔性钙钛矿电池的一体化减反低温封装电极结构，其特征在于，在进行压合之前，对所述热塑聚烯烃类胶膜进行预热处理，预热温度为110℃-150℃，预热时间为5-15min。
8.根据权利要求7所述的用于柔性钙钛矿电池的一体化减反低温封装电极结构，其特征在于，在进行压合时，将预热处理后的所述热塑聚烯烃类胶膜与所述柔性钙钛矿电池贴合在一起，并对所述柔性钙钛矿电池的边缘进行绝缘处理，然后通过辊压机，将所述热塑聚烯烃类胶膜分别压合于所述柔性钙钛矿电池的正反两面，辊压温度为120℃-160℃。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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