钙钛矿电池及其封装方法与流程

本发明涉及太阳能电池封装，具体涉及一种钙钛矿电池及其封装方法。

背景技术：

1、钙钛矿电池作为一种新型的光伏器件，经过十几年的发展，通过配方优化和合适的制备工艺，钙钛矿太阳能电池的光伏转化效率已经突破25％，其组件的光伏转化效率也达到了22％。

2、稳定性是钙钛矿电池发展所需要克服的一大难题，其中水汽侵蚀对钙钛矿电池的影响最大，封装被认为是解决水汽侵蚀最有效的方法。

3、目前常用的封装工艺：在电芯的背电极上放置一层poe胶膜，在衬底上且位于电芯的外周侧放置一圈边缘密封体(例如橡胶材质的丁基胶)，随后在边缘密封体盖上背板玻璃，形成待封装整体，然后将上述待封装整体放置到高压釜中进行升温，使得胶膜和丁基胶熔融，进而使得衬底、电芯、胶膜和背板玻璃整体粘结，同时衬底和背板玻璃通过边缘密封体的熔融进行粘结密封；或者是将上述待封装整体进行高温加热并同时通过层压机进行施压，使得胶膜和丁基胶熔融，进而使得衬底、电芯、胶膜和背板玻璃整体粘结，同时衬底和背板玻璃通过边缘密封体的熔融进行粘结密封，由于胶膜和丁基胶的存在，需要将钙钛矿电池加热到120℃-150℃，才能将胶膜和边缘密封体融化，但120℃往上的高温，容易引起钙钛矿电池的成分和结构的变化，会导致钙钛矿太阳能电池性能的下降。

4、基于现有技术中封装过程需要进行高温高压处理工艺制得钙钛矿电池会出现性能下降的不足，特提出本方案。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提供一种钙钛矿电池及其封装方法。本技术提供的钙钛矿电池能够在常温下进行封装，避免电芯收到热损伤，同时形成一体化的密封体提升封装稳定性。

2、为此，本发明提出了一种钙钛矿电池，根据本发明的实施例，所述钙钛矿电池包括自下向上依次叠设的衬底、密封体和背板玻璃，所述衬底和所述密封体之间形成有密闭空腔，所述密闭空腔内设有电芯；所述密封体为树脂材质，所述密封体与所述衬底共同密封包覆所述电芯，且所述密闭空腔的内表面均贴合接触于所述电芯的外表面，所述衬底通过所述密封体胶接于所述背板玻璃。

3、根据本发明实施例的钙钛矿电池，衬底作为钙钛矿电池的基础结构，能够为电芯提供支撑和保护，衬底一般为透明玻璃，用于阳光入射并透过。电芯作为钙钛矿电池的核心部分，能够实现光电转换。密封体对电芯起到保护作用，可以防止外部环境(如水、氧气等)对电芯的侵害。背板玻璃覆盖在密封体的上侧，一方面可以增强钙钛矿电池的机械稳定性，另一方面可以进一步保护密封体和电芯免受外部环境的影响。进一步通过密封体与衬底共同密封包覆电芯，使得密封体将电芯完全包裹在内，可以防止外部环境中的水分、氧气等有害物质的侵入，从而保护电芯不受腐蚀或性能下降，有利于维持钙钛矿电池的长期稳定性。由此，本技术提供的钙钛矿电池具有较好的稳定性。

4、本方案中，密封体为树脂材质，密封体作为一个一体式的整体部件，与衬底共同密封包覆电芯，且密闭空腔的内表面均贴合接触于电芯的外表面，通过树脂材质形成的密封体，能够在常温或者低于电芯耐受温度以下的条件中进行电池的封装制备，无需高温加热，对电芯没有高温损伤的风险，从而保证电池的光电性能。

5、另外，一体式结构的密封体，其整体更强，还能够解决了现有技术中由于采用多种不同材质、多步骤工艺而制备的密封体存在多界面、多缝隙密封性不足的技术问题，也能够降低工艺难度。

6、再者，所述衬底通过树脂材质的密封体胶接于背板玻璃，由于树脂材质本身具有一定的弹性和柔性作用，也即衬底与背板玻璃之间具有一定的弹性缓冲空间，在夹层平面内，背板玻璃通过密封体的弹性和柔性作用能够具有一定的错位补偿量，即使电池组件中的衬底或背板玻璃受到一定的侧向作用力，也不会对密封性能造成损伤，从而极大幅度的提升电芯的密封性能。

7、另外，根据本发明上述实施例的钙钛矿电池还可以具有如下附加技术特征：

8、本发明的一些实施例中，所述密封体由覆盖在所述电芯和/或所述衬底上的液体树脂固化而成。由此，可以有效地保护电芯不受外部环境的影响，从而能够提高钙钛矿电池的长期稳定性。

9、本发明的一些实施例中，所述衬底的表面包括中间区域和环绕所述中间区域的边缘区域，所述密封体包括对应于边缘区域的外密封体和对应于中间区域的内密封体，所述外密封体围设在电芯的外周侧，且所述外密封体的内侧面与电芯的外周侧呈间距设置，所述衬底至少通过外密封体连接于背板玻璃，所述外密封体与所述衬底、所述背板玻璃之间构成有用于容纳所述内密封体的中空腔，所述内密封体与所述衬底之间形成所述密闭空腔；

10、所述外密封体包含有朝向内密封体的第一粘结面，所述内密封体包含有朝向外密封体的第二粘结面，所述第一粘结面和所述第二粘结面呈交联融合的状态粘结，且形成第一交联粘结层。由此，可以增强外密封体和内密封体之间的连接强度和连接面的密封性能，使两者形成一个整体，对外界应力的抵抗能力更强，从而提高了整个钙钛矿电池的稳定性。

11、本发明的一些实施例中，所述外密封体和所述内密封体之间还设置有环状的中间密封体，所述中间密封体设于边缘区域，所述中间密封体内撑且同时连接所述衬底和所述背板玻璃。由此，中间密封体的设置可以进一步增强外密封体和内密封体之间的连接和稳定性，防止因外部应力的作用导致密封体的变形或损坏，从而确保电池的稳定运行。

12、本发明的一些实施例中，所述中间密封体对应于所述衬底的一侧涂覆有粘结胶，所述中间密封体对应于所述背板玻璃的一侧涂覆有粘结胶。

13、本发明的一些实施例中，所述中间密封体包括朝向外密封体的第三粘结面和朝向内密封体的第四粘结面，所述第三粘结面和所述第一粘结面之间呈交联融合的状态粘结且形成第二交联粘结层，所述第四粘结面和所述第二粘结面之间呈交联融合的状态粘结且形成第三交联粘结层。由此，增强了整个密封结构的稳定性和连接面的密封性能，能够抵抗外部应力的作用，减少密封体的变形或损坏，确保钙钛矿电池的长期稳定运行。

14、本发明的第二个方面，本技术提供了一种钙钛矿电池的封装方法，该方法包括：s1：提供已经制备有电芯的衬底；s2：在电芯的上侧和电芯外周侧的衬底上侧涂覆液态树脂；s3：将背板玻璃盖覆在涂覆液态树脂的上侧；s4：将液态树脂固化后，完成钙钛矿电池的封装。由此，能够得到具有较好稳定性的钙钛矿电池。

15、本发明的一些实施例中，在步骤s1和步骤s2之间还包括：预先在衬底的边缘区域涂设至少两个间隔设置的液体胶点，将所述液体胶点固化形成至少两个间隔设置的、且能够用于承托背板玻璃间距于电芯的支撑胶柱。由此，支撑胶柱可以支撑背板玻璃，避免液体树脂在压力的作用下发生溢出的现象。

16、本发明的一些实施例中，所述支撑胶柱的高度大于电芯的厚度。由此，能够支撑背板玻璃，可以避免背板玻璃与电芯的直接接触，从而能够阻止背板玻璃损坏电芯的现象发生。

17、本发明的一些实施例中，所述支撑胶柱的材质和密封体的材质相同。由此，增强了整个密封结构的结构强度，可以抵抗外部应力的作用，减少钙钛矿密封体的变形或损坏。

18、本发明的一些实施例中，步骤s2还包括：预先制备中间密封体；将所述中间密封体套设在电芯的外周侧，且使得中间密封体的内侧面与电芯的外周侧呈间隔设置，所述中间密封体围成的空间构成第一灌胶腔；在所述衬底的周侧边缘围设边缘围挡，使得所述中间密封体与所述边缘围挡之间构成第二灌胶腔；分别向所述第一灌胶腔和所述第二灌胶腔灌入液态树脂，且使得第一灌胶腔和/或第二灌胶腔中灌入的液态树脂溢出所述中间密封体和所述边缘围挡。由此，可以提供更强的密封性能，有效地防止气体或液体的渗漏，提高电池的密封性和稳定性。

19、本发明的一些实施例中，在向所述第一灌胶腔和所述第二灌胶腔灌入液态树脂的过程中，对所述液态树脂进行加热，且所述液态树脂的温度能够使得所述中间密封体的内侧表面和外侧表面融化成液态表面。由此，可以使得中间密封体的内侧表面和外侧表面轻微熔化，从而能够与灌入的液态胶体混合形成交联的粘结面，防止出现粘结面分离的现象。

20、本发明的一些实施例中，所述加热的温度为55℃～110℃。由此，可以提供更为可靠的密封效果，有效保护电芯，防止外部环境中的水分、氧气等有害物质侵入。

21、本发明的一些实施例中，所述中间密封体的外围轮廓大于所述电芯的外围轮廓。由此，可以保护电芯不受腐蚀或性能下降，有利于维持钙钛矿电池的长期稳定性。

22、本发明的一些实施例中，所述中间密封体的高度大于所述电芯的厚度。由此，可以提供更好的保护作用，防止电芯受到外界环境的侵蚀和破坏，能够提高钙钛矿电池的稳定性。

23、本发明的一些实施例中，所述中间密封体的材质和所述密封体的材质相同。由此，增强了整个密封结构的结构强度，可以抵抗外部应力的作用，减少钙钛矿密封体的变形或损坏。

24、本发明的一些实施例中，所述方法包括：在所述衬底的外周侧边缘围设外侧围挡，在电芯的外周侧边缘围设内侧围挡，使得内侧围挡围设的区域形成第三灌胶腔，外侧围挡与内侧围挡之间围设的区域构成第四灌胶腔；分别向所述第三灌胶腔、第四灌胶腔中灌入液态树脂，且使得第三灌胶腔和/或第四灌胶腔中灌入的液态树脂溢出内侧围挡和外侧围挡；取出内侧围挡；对液态树脂固化后去除外侧围挡。由此，能够防止外部环境中的水分、氧气等有害物质侵入，从而更好地保护电池的完整性，提高钙钛矿电池的稳定性。

25、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。