一种应用于钙钛矿太阳能电池的铅吸附涂层的制备方法

本发明属于钙钛矿太阳能电池，尤其涉及一种应用于钙钛矿太阳能电池的铅吸附涂层的制备方法。

背景技术：

1、金属卤化物钙钛矿材料因其独特的光学和电学特性，使其成为广泛应用于光电领域的一类优秀材料，因此成本低、效率高的钙钛矿光电器件成为新的研究热点，技术研究正在不断深入。现阶段，钙钛矿光电器件仍存在一定技术缺陷。

2、铅独特的电子排布构型使之成为构建高效率和良好稳定性的钙钛矿光电器件必不可少的组成部分。铅是环境中毒性最大的重元素之一，由于其不可生物降解的性质，极易通过食物链富集至人体体内，造成伤害。所以要实现钙钛矿光电器件大面积的商业化，铅的毒性是必须要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决钙钛矿太阳能电池封装器件破损后所存在的铅泄露问题，降低铅离子泄露到环境中所带来的公共健康风险，提高了钙钛矿太阳能电池的安全和环保能力，推动钙钛矿太阳能电池的商业化进程，促进钙钛矿光伏与建筑的一体化集成。本发明所制备的铅吸附涂层能与多种封装材料结合，具有良好的兼容性，在保留原有封装材料优势的同时降低器件破损后铅泄露风险，在不增加器件制备步骤的同时可以获得低污染的钙钛矿太阳能电池。

2、为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

3、本发明的技术方案之一：

4、本发明提供一种应用于钙钛矿太阳能电池的铅吸附涂层的制备方法，包括以下步骤：

5、将改性剂加入聚乙烯醇水溶液中，搅拌均匀，静置除泡，得到混合溶液；

6、将封装材料清洗、干燥后平铺于基板上，紫外臭氧处理后，将所述混合溶液刮涂在所述封装材料上，干燥至恒重，从所述基板上取下涂层，得到应用于钙钛矿太阳能电池的铅吸附涂层。

7、进一步地，所述聚乙烯醇水溶液的制备方法如下：将聚乙烯醇加入去离子水中，加热溶解，得到聚乙烯醇水溶液。加热是为了使聚乙烯醇更好地溶解在去离子水中，本发明对加热温度不做限制，加热温度足够使聚乙烯醇溶解就可以，例如加热温度可以是75℃、80℃或90℃。

8、进一步地，所述改性剂为磺基琥珀酸或巯基琥珀酸，本发明的改性剂是具有功能基团的琥珀酸类化合物，改性原理为利用改性剂中的琥珀酸与聚乙烯醇存在的羟基进行交联反应，交联改性后生成的酯基使改性聚乙烯醇的耐水性增加，功能基团和生成的酯基为铅离子提供吸附位点，从而降低铅离子的泄露。

9、进一步地，聚乙烯醇与改性剂的质量比为(3～4)∶(1.5～2.75)。

10、进一步地，所述封装材料包括乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva)、乙烯-辛烯共聚物(poe)、聚氟乙烯复合膜(tpt)、玻璃、环氧树脂和聚二甲基硅氧烷(pdms)中的一种。

11、进一步地，所述紫外臭氧处理的时间为10min。

12、本发明提供根据上述方法制备得到的应用于钙钛矿太阳能电池的铅吸附涂层。

13、本发明还提供所述的铅吸附涂层在防止钙钛矿太阳能电池铅泄露中的应用。本发明通过将对铅离子有化学吸附作用的涂层结合到封装层，可以有效地解决破损钙钛矿光电器件中铅离子的泄露问题，降低其对环境的污染，推动钙钛矿光电器件商业化进程。

14、本发明还提供一种利用所述的铅吸附涂层封装钙钛矿太阳能电池的方法，利用所述铅吸附涂层对钙钛矿太阳能电池进行边缘封装。

15、进一步地，封装时还使用了封装胶。

16、进一步地，所述封装胶为uv胶、热熔胶和硅酮中的一种。

17、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

18、本发明提供了一种由改性聚乙烯醇制备的铅吸附涂层，该涂层可与钙钛矿太阳能电池传统的封装材料结合并制备出一种普遍适用的具有铅吸附功能的封装材料。使用改性剂改性聚乙烯醇得到铅吸附涂层前驱液后，将其刮涂在封装材料表面制备出高均匀度的铅吸附涂层，该涂层具有优越的透光度和铅吸附能力，封装后的破损钛矿太阳能器件铅泄露量降低，同时涂层不会对钙钛矿太阳能电池造成任何损坏，用含有该涂层的封装材料封装后即可得到低铅泄露率的钙钛矿太阳能电池。

技术特征：

1.一种应用于钙钛矿太阳能电池的铅吸附涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的应用于钙钛矿太阳能电池的铅吸附涂层的制备方法，其特征在于，所述改性剂为磺基琥珀酸或巯基琥珀酸。

3.根据权利要求1所述的应用于钙钛矿太阳能电池的铅吸附涂层的制备方法，其特征在于，所述封装材料包括乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、聚氟乙烯复合膜、玻璃、环氧树脂和聚二甲基硅氧烷中的一种。

4.根据权利要求1所述的应用于钙钛矿太阳能电池的铅吸附涂层的制备方法，其特征在于，所述紫外臭氧处理的时间为10min。

5.一种应用于钙钛矿太阳能电池的铅吸附涂层，其特征在于，根据权利要求1～4任一项所述的制备方法制备得到。

6.权利要求5所述的铅吸附涂层在防止钙钛矿太阳能电池铅泄露中的应用。

7.一种利用所述的铅吸附涂层封装钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，利用权利要求5所述铅吸附涂层对钙钛矿太阳能电池进行边缘封装。

8.根据权利要求7所述的利用所述的铅吸附涂层封装钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，封装时还使用了封装胶。

9.根据权利要求8所述的利用所述的铅吸附涂层封装钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，所述封装胶为uv胶、热熔胶和硅酮中的一种。

技术总结本发明公开了一种应用于钙钛矿太阳能电池的铅吸附涂层的制备方法，属于钙钛矿太阳能电池技术领域，本发明提供了一种由改性聚乙烯醇制备的铅吸附涂层，该涂层可与钙钛矿太阳能电池传统的封装材料结合并制备出一种普遍适用的具有铅吸附功能的封装材料。使用改性剂改性聚乙烯醇得到铅吸附涂层前驱液后，将其刮涂在封装材料表面制备出高均匀度的铅吸附涂层，该涂层具有优越的透光度和铅吸附能力，封装后的破损钛矿太阳能器件铅泄露量降低，同时涂层不会对钙钛矿太阳能电池造成任何损坏，用含有该涂层的封装材料封装后即可得到低铅泄露率的钙钛矿太阳能电池。技术研发人员：张飞,张宗旭受保护的技术使用者：天津大学技术研发日：技术公布日：2024/6/26