一种内部串联的钙钛矿太阳能电池组件及其制备方法与流程

本发明属于太阳能电池结构及制备，特别涉及一种内部串联的钙钛矿太阳能电池组件及其制备方法。

背景技术：

1、现有的内部串联钙钛矿太阳能电池组件的连接通常需要使用汇流带，但是汇流带的使用存在一定缺陷，主要体现在以下几方面：1、封装工艺中，放置汇流带时容易划伤背电极膜层，甚至造成局部短路，导致电池效率严重下降。2、汇流带的引入还会加剧基板与背板之间的受力不均匀，降低组件的整体强度，削弱抗冲击性能。3、从成本方面考虑，组件的内部串联将使用较多的汇流带，增加了汇流带与背电极膜层之间接触不良的概率。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种内部串联的钙钛矿太阳能电池组件及其制备方法，在现有的工艺技术上，将一块完整的钙钛矿太阳能组件切割成若干节相同的小电池元，通过适当的激光划线工艺让钙钛矿太阳能电池组件的后电极层成为连接各小电池元之间的导线，实现钙钛矿太阳能电池组件的串联效果，以替代传统的汇流带。

2、本发明是这样实现的，提供一种内部同侧串联的钙钛矿太阳能电池组件，包括多个纵向排列的子电池组，相邻两个子电池组的正负极性的位置相反，每个子电池组包括横向排列的正极引出节、负极引出节和多个电池元，正极引出节和负极引出节分别设置在每个子电池组的前后两侧，多个电池元位于正极引出节与负极引出节之间，相邻两个子电池组的负极引出节与正极引出节之间仅分别通过中间连接带相互导电连接，其余部分则通过中间绝缘带相互绝缘；所述正极引出节、负极引出节和多个电池元的内部结构从下往上分别依次包括基底、前电极层、吸光层和后电极层，相邻两个电池元之间，以及电池元与正极引出节之间，以及电池元与负极引出节之间，分别通过由p1划线、p2划线、p3划线组成的划线组相互分隔成内部导电连接的子电池组；其中，p1划线将前电极层划断，p1划线的槽底部露出基底，p2划线靠近同组的p1划线且划断吸光层，p2划线的槽底露出前电极层，在p2划线的槽内填充导电材料，p3划线靠近p2划线且同时划断后电极层和吸光层，p3划线的槽底露出前电极层；在位于最左侧的子电池组的正极引出节的后电极层表面导电敷设正极汇流带，在位于最右侧的子电池组的负极引出节的后电极层表面导电敷设负极汇流带，正极汇流带与负极汇流带同时位于钙钛矿太阳能电池组件的同一侧。

3、本发明是这样实现的，还提供一种内部异侧串联的钙钛矿太阳能电池组件，包括多个纵向排列的子电池组，相邻两个子电池组的正负极性的位置相同，每个子电池组包括横向排列的正极引出节、负极引出节和多个电池元，正极引出节和负极引出节分别设置在每个子电池组的前后两侧，多个电池元位于正极引出节与负极引出节之间，相邻两个子电池组的负极引出节与正极引出节之间分别仅通过串联连接带相互导电连接，在串联连接带的两侧分别设置绝缘槽与其相邻的子电池组之间相互绝缘；所述正极引出节、负极引出节和多个电池元的内部结构从下往上分别依次包括基底、前电极层、吸光层和后电极层，相邻两个电池元之间，以及电池元与正极引出节之间，以及电池元与负极引出节之间，分别通过由p1划线、p2划线、p3划线组成的划线组相互分隔成内部导电连接的子电池组；其中，p1划线将前电极层划断，p1划线的槽底部露出基底，p2划线靠近同组的p1划线且划断吸光层，p2划线的槽底露出前电极层，在p2划线的槽内填充导电材料，p3划线靠近p2划线且同时划断后电极层和吸光层，p3划线的槽底露出前电极层；在位于最左侧的子电池组的正极引出节的后电极层表面导电敷设正极汇流带，在位于最右侧的子电池组的负极引出节的后电极层表面导电敷设负极汇流带，正极汇流带与负极汇流带分别位于钙钛矿太阳能电池组件的前后两侧。

4、本发明是这样实现的，还提供一种内部串联的钙钛矿太阳能电池组件，其内部同时包括如前所述的内部同侧串联的钙钛矿太阳能电池组件和如前所述的内部异侧串联的钙钛矿太阳能电池组件。

5、本发明是这样实现的，还提供一种如前所述的内部同侧串联的钙钛矿太阳能电池组件的制备方法，包括如下步骤：

6、步骤一、在基底上制备前电极层，在前电极层上每个电池元所在位置进行p1划线，p1划线划断前电极层，在p1划线的槽底部露出基底；

7、步骤二、在前电极层和p1划线槽内敷设吸光层，在吸光层上靠近p1划线所在位置进行p2划线，p2划线将吸光层划断，在p2划线的槽底部露出前电极层；

8、步骤三、在吸光层和p2划线槽内敷设后电极层，在后电极层上靠近p2划线所在位置进行p3划线，p3划线将后电极层和吸光层划断，在p3划线的槽底部露出前电极层，得到子电池组的横向排列的正极引出节、负极引出节和多个电池元；

9、步骤四、在后电极层上的中间绝缘带所在位置进行p4划线，p4划线使得中间绝缘带露出其底部的基底，在后电极层上保留中间连接带所在位置；

10、步骤五、对子电池组所在区域的四周边缘进行清边，清边区域露出其底部的基底，得到多个纵向排列且依次通过中间连接带串联在一起的子电池组，相邻两个子电池组的正负极性的位置相反；

11、步骤六、在位于最左侧的子电池组的正极引出节所在的后电极层表面导电敷设正极汇流带，在位于最右侧的子电池组的负极引出节所在的后电极层表面导电敷设负极汇流带，正极汇流带与负极汇流带同时位于钙钛矿太阳能电池组件的同一侧。

12、本发明是这样实现的，还提供一种如前所述的内部异侧串联的钙钛矿太阳能电池组件的制备方法，包括如下步骤：

13、步骤1、在基底上制备前电极层，在前电极层上每个电池元所在位置进行p1划线，p1划线划断前电极层，在p1划线的槽底部露出基底；

14、步骤2、在前电极层和p1划线槽内敷设吸光层，在吸光层上靠近p1划线所在位置进行p2划线，p2划线将吸光层划断，在p2划线的槽底部露出前电极层；

15、步骤3、在吸光层和p2划线槽内敷设后电极层，在后电极层上靠近p2划线所在位置进行p3划线，p3划线将后电极层和吸光层划断，在p3划线的槽底部露出前电极层，得到子电池组的横向排列的正极引出节、负极引出节和多个电池元；

16、步骤4、在后电极层上绝缘槽所在位置进行p4划线，p4划线使得绝缘槽露出其底部的基底，在后电极层上保留串联连接带所在位置；

17、步骤5、对子电池组所在位置的四周边缘进行清边，露出其底部的基底，得到多个纵向排列且依次通过串联连接带串联在一起的子电池组，相邻两个子电池组的正负极性的位置相同；

18、步骤6、在位于最左侧的子电池组的正极引出节所在的后电极层表面导电敷设正极汇流带，在位于最右侧的子电池组的负极引出节所在的后电极层表面导电敷设负极汇流带，正极汇流带与负极汇流带同时位于钙钛矿太阳能电池组件的前后两侧。

19、本发明是这样实现的，还提供一种如前所述的内部串联的钙钛矿太阳能电池组件的制备方法，包括如下步骤：

20、步骤a、在基底上制备前电极层，在前电极层上每个电池元所在位置进行p1划线，p1划线划断前电极层，在p1划线的槽底部露出基底；

21、步骤b、在前电极层和p1划线槽内敷设吸光层，在吸光层上靠近p1划线所在位置进行p2划线，p2划线将吸光层划断，在p2划线的槽底部露出前电极层；

22、步骤c、在吸光层和p2划线槽内敷设后电极层，在后电极层上靠近p2划线所在位置进行p3划线，p3划线将后电极层和吸光层划断，在p3划线的槽底部露出前电极层，得到子电池组的横向排列的正极引出节、负极引出节和多个电池元；

23、步骤d、在后电极层上分为内部同侧串联的钙钛矿太阳能子电池组区域和内部异侧串联的钙钛矿太阳能子电池组区域，在内部同侧串联的钙钛矿太阳能子电池组所在区域内的后电极层上的中间绝缘带所在位置进行p4划线，p4划线使得中间绝缘带露出其底部的基底，在后电极层上保留中间连接带所在位置；对子电池组所在区域的四周边缘进行清边，清边区域露出其底部的基底，得到多个纵向排列且依次通过中间连接带串联在一起的子电池组，相邻两个子电池组的正负极性的位置相反；在内部异侧串联的钙钛矿太阳能子电池组所在区域内的后电极层上绝缘槽所在位置进行p4′划线，p4′划线使得绝缘槽露出其底部的基底，在后电极层上保留串联连接带所在位置；对子电池组所在区域的四周边缘进行清边，清边区域露出其底部的基底，得到多个纵向排列且依次通过串联连接带串联在一起的子电池组，相邻两个子电池组的正负极性的位置相同；

24、步骤e、根据需要使用连接带将制备的内部同侧串联的子电池组与内部异侧串联的子电池组进行串联，再在其中一个子电池组的正极引出节所在的后电极层表面导电敷设正极汇流带，在其中另一个子电池组的负极引出节所在的后电极层表面导电敷设负极汇流带。

25、与现有技术相比，本发明的内部串联的钙钛矿太阳能电池组件及其制备方法，钙钛矿太阳能电池组件包括多个纵向排列的子电池组，每个子电池组包括横向排列的正极引出节、负极引出节和多个电池元，所述正极引出节、负极引出节和多个电池元的内部结构从下往上分别依次包括基底、前电极层、吸光层和后电极层。本发明通过适当的激光划线工艺让后电极层成为连接各子电池组之间的导线，实现钙钛矿太阳能电池组件的串联效果，以替代传统的汇流带，实现不通过汇流带而进行钙钛矿太阳能电池组件的子电池组之间的内部串联，避免了在封装工艺中使用汇流带方式串联而划伤后电极层薄膜，甚至导致钙钛矿太阳能电池组件内部短路，降低钙钛矿太阳能电池的发电效率等问题。同时，由于通过利用后电极层作为膜层导线代替了汇流带进行钙钛矿太阳能电池组件的子电池组之间的连接，极大减少了汇流带的使用，也有效避免使用汇流带串联而存在接触不良的问题。另外，此方式可以继续拓展，即在同一块组件上进行数块小组件的串联，根据具体尺寸和排布方式可以同时使用本发明所述的串联方式。在一些特殊场所对太阳能电池的面积和电压有要求的情况下，通过组件的内部串联，也能较好的满足要求，为钙钛矿太阳能薄膜电池的应用拓展了新的市场。