一种高效的柔性钙钛矿太阳能电池封装方法

本发明涉及柔性钙钛矿太阳能电池封装，尤其涉及一种高效的柔性钙钛矿太阳能电池封装方法。

背景技术：

1、柔性钙钛矿太阳能电池是一种备受关注的新型太阳能电池。相比传统的硅太阳能电池，柔性钙钛矿太阳能电池采用柔性基底能够适应各种弯曲表面，极大的扩展了太阳能电池的应用领域。柔性钙钛矿太阳能电池不仅具有优异的光电转换效率，同时具有更轻的质量和更薄的厚度，因此具有更高的能质比，在可穿戴设备、建筑材料和航天航空等领域的应用具有广阔的前景。柔性钙钛矿太阳能电池实际应用中面临的一个主要挑战是其稳定性较差。钙钛矿材料对水分敏感，容易吸湿并与水发生反应，导致钙钛矿吸光层结构和性能发生变化。水分还会导致钙钛矿太阳能电池层间的离子迁移，从而引起电池的性能下降和退化。氧气也对钙钛矿太阳能电池的稳定性产生影响。氧气会与钙钛矿材料中的有机阳离子进行氧化反应，同时引起金属电极的氧化，进而引起电池性能的急速衰减。因此对柔性钙钛矿太阳能电池进行封装至关重要。

2、常见的封装方法采用加热或紫外固化技术，操作复杂且可能对钙钛矿太阳能电池性能产生影响。同时常见的封装材料如玻璃，很可能在弯折过程中产生损坏，不适用于柔性钙钛矿太阳能电池的封装。

技术实现思路

1、本发明提供一种高效的柔性钙钛矿太阳能电池封装方法，以解决上述问题。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

3、一种高效的柔性钙钛矿太阳能电池封装方法，包括以下步骤：

4、s1、对可黏附pet薄膜进行预处理：所述可黏附pet薄膜包括由上至下依次设置的所述基底pet、丙烯酸胶层以及可分离pet层；

5、采用清洗剂清洗可黏附pet薄膜的基底pet表面后，进行冲洗、吹干；

6、s2、首次沉积二氧化硅层：将洁净的可黏附pet薄膜固定在基板上，基底pet朝向二氧化硅靶材的方向，采用磁控溅射法在所述基底pet表面沉积厚度为300～400nm的二氧化硅层；

7、s3、首次沉积聚四氟乙烯层：以四氟乙烯为靶材，采用磁控溅射法在s2中制备的二氧化硅层上沉积厚度为200～300nm的聚四氟乙烯层；

8、s4、第二次沉积二氧化硅层：以二氧化硅为靶材，采用磁控溅射法在s3中制备的聚四氟乙烯层上沉积厚度为200～300nm的二氧化硅层；

9、s5、第二次沉积聚四氟乙烯层：以四氟乙烯为靶材，采用磁控溅射法在s4中制备的二氧化硅层上沉积厚度为200～300nm的聚四氟乙烯层，完成可黏附pet薄膜的改性；

10、s6、柔性钙钛矿太阳能电池的封装：将改性后的可黏附pet薄膜的可分离pet层与所述基底pet和所述丙烯酸胶层分离后，得到改性后的基底pet薄膜，将所述改性后的基底pet薄膜在外部压力下附着在柔性钙钛矿太阳能电池的金属电极侧。

11、进一步地，在s2和s4中，所述磁控溅射法的参数均包括：二氧化硅靶材直径50.8mm，纯度99.99％，使用射频溅射，靶材距基板距离25～35cm，功率设置为120～130w，氩气气压0.5～1.5pa，氧气含量10～30％；预溅射时间3～5min；其中，在s2中，正式溅射时间60～90min，在s4中，正式溅射时间50～70min。

12、进一步地，在s3和s5中，所述磁控溅射法的参数均包括：聚四氟乙烯靶材直径50.8mm，纯度99.999％；使用射频溅射，靶材距基板距离25～35cm，功率设置为70～90w，氩气气压0.5～1.5pa；预溅射时间3～5min，正式溅射时间30～60min。

13、进一步地，s1中，所述冲洗、吹干的具体过程为：依次使用去离子水、异丙醇、乙醇溶剂冲洗基底pet表面，最后用n2将基底pet表面吹干。

14、进一步地，所述丙烯酸胶层的厚度为5～10μm；所述基底pet厚度1-8μm；可分离pet层40-60μm。

15、进一步地，s6中，施加的所述外部压力的具体方式为卷对卷辊压方式，改性后的基底pet薄膜两侧的两个压力轮的压力均为0.2mpa。

16、进一步地，s6中，所述柔性钙钛矿太阳能电池的制备方法的步骤为：以pet/ito作为柔性导电薄膜，经刻蚀、清洗、烘干处理后，依次在柔性导电薄膜上沉积电子传输层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层以及金属电极。

17、进一步地，所述刻蚀、清洗、烘干的具体方式为：将锌粉与水形成的浆糊状的锌浆均匀覆盖在空白ito上；将0.5～1mol/l的盐酸均匀缓慢地滴加到锌浆干燥后形成的锌层的表面上，刻蚀ito以获得电极图案；然后依次用去离子水、乙醇、异丙醇超声清洗10～15min；清洗完成后，用n2吹干；最后用紫外臭氧清洗机进行15～20min表面臭氧处理。

18、进一步地，沉积所述电子传输层的方法为：将sno2与超纯水按1:3体积比混合，超声30～60s；之后将sno2前驱体溶液旋涂于ito基底上，旋涂结束后置于100～150℃热板上退火1～2h，形成sno2基底，得到电子传输层；

19、沉积所述钙钛矿光吸收层的方法为：将mabr、pbbr2、macl、fai、pbi2溶解在dmso和dmf的溶剂中得到钙钛矿溶前驱体溶液，将所述钙钛矿溶前驱体溶液旋涂在sno2基底上，80～100℃退火45s后得到钙钛矿薄膜；

20、沉积所述空穴传输层的方法为：将空穴传输层前驱体溶液滴在钙钛矿薄膜上，完成空穴传输层的制备，所述空穴传输层前驱体溶液包括spiro-meotad、litfsi的乙腈溶液、fk209的乙腈溶液和四叔丁基吡啶的氯苯溶液；

21、沉积所述金属电极的方法为：采用真空蒸镀，在所述空穴传输层上蒸镀金属电极。

22、本发明的有益效果是：

23、本发明中公开的一种高效的柔性钙钛矿太阳能电池封装方法，通过在带有丙烯酸胶粘剂的pet薄膜上依次重复交替磁控溅射二氧化硅和聚四氟乙烯制备封装薄膜，能够在对柔性钙钛矿太阳能电池实现水氧阻隔效果的同时，无需额外的固化过程即可将封装薄膜附着在柔性钙钛矿太阳能电池上，操作简单，方法高效，成本低，对柔性钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和力学性能没有明显负面效果，而且，通过使用本方法对钙钛矿太阳能电池进行封装，能够保证钙钛矿太阳能电池的长期的稳定性。

技术特征：

1.一种高效的柔性钙钛矿太阳能电池封装方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高效的柔性钙钛矿太阳能电池封装方法，其特征在于，在s2和s4中，所述磁控溅射法的参数均包括：二氧化硅靶材直径50.8mm，纯度99.99％，使用射频溅射，靶材距基板距离25～35cm，功率设置为120～130w，氩气气压0.5～1.5pa，氧气含量10～30％；预溅射时间3～5min；其中，在s2中，正式溅射时间60～90min，在s4中，正式溅射时间50～70min。

3.根据权利要求1所述的一种高效的柔性钙钛矿太阳能电池封装方法，其特征在于，在s3和s5中，所述磁控溅射法的参数均包括：聚四氟乙烯靶材直径50.8mm，纯度99.999％；使用射频溅射，靶材距基板距离为25～35cm，功率设置为70～90w，氩气气压0.5～1.5pa；预溅射时间3～5min，正式溅射时间30～60min。

4.根据权利要求1所述的一种高效的柔性钙钛矿太阳能电池封装方法，其特征在于，s1中，所述冲洗、吹干的具体过程为：依次使用去离子水、异丙醇、乙醇溶剂冲洗基底pet表面，最后用n2将基底pet表面吹干。

5.根据权利要求1所述的一种高效的柔性钙钛矿太阳能电池封装方法，其特征在于，所述丙烯酸胶层的厚度为5～10μm；所述基底pet厚度1-8μm；可分离pet层40-60μm。

6.根据权利要求1所述的一种高效的柔性钙钛矿太阳能电池封装方法，其特征在于，s6中，施加的所述外部压力的具体方式为卷对卷辊压方式，改性后的基底pet薄膜两侧的两个压力轮的压力均为0.2mpa。

7.根据权利要求1所述的一种高效的柔性钙钛矿太阳能电池封装方法，其特征在于，s6中，所述柔性钙钛矿太阳能电池的制备方法的步骤为：以pet/ito作为柔性导电薄膜，经刻蚀、清洗、烘干处理后，依次在柔性导电薄膜上沉积电子传输层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层以及金属电极。

8.根据权利要求7所述的一种高效的柔性钙钛矿太阳能电池封装方法，其特征在于，所述刻蚀、清洗、烘干的具体方式为：将锌粉与水形成的浆糊状的锌浆均匀覆盖在空白ito上；将0.5～1mol/l的盐酸均匀缓慢地滴加到锌浆干燥后形成的锌层的表面上，刻蚀ito以获得电极图案；然后依次用去离子水、乙醇、异丙醇超声清洗10～15min；清洗完成后，用n2吹干；最后用紫外臭氧清洗机进行15～20min表面臭氧处理。

9.根据权利要求7所述的一种高效的柔性钙钛矿太阳能电池封装方法，其特征在于，沉积所述电子传输层的方法为：将sno2与超纯水按1:3体积比混合，超声30～60s；之后将sno2前驱体溶液旋涂于ito基底上，旋涂结束后置于100～150℃热板上退火1～2h，形成sno2基底，得到电子传输层；

技术总结本发明公开了一种高效的柔性钙钛矿太阳能电池封装方法，包括S1、对可黏附PET薄膜进行预处理：所述可黏附PET薄膜包括由上至下依次设置的所述基底PET、丙烯酸胶层以及可分离PET层；S2、首次沉积300～400nm的二氧化硅层；S3、首次沉积200～300nm聚四氟乙烯层；S4、第二次沉积200～300nm二氧化硅层；S5、第二次沉积200～300nm聚四氟乙烯层，完成可黏附PET薄膜的改性；S6、柔性钙钛矿太阳能电池的封装。本发明中公开的一种高效的柔性钙钛矿太阳能电池封装方法，通过在带有丙烯酸胶粘剂的PET薄膜上依次重复交替磁控溅射二氧化硅和聚四氟乙烯制备封装薄膜，在实现水氧阻隔效果的同时，无需额外的固化过程即可将封装薄膜附着在柔性钙钛矿太阳能电池上，操作简单，方法高效，且成本低，对柔性钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和力学性能没有明显负面效果，而且，通过使用本方法对钙钛矿太阳能电池进行封装，能够保证钙钛矿太阳能电池的长期的稳定性。技术研发人员：吴丹阳受保护的技术使用者：大连海事大学技术研发日：技术公布日：2024/9/12