糖类材料在封装钙钛矿太阳能电池中的应用及封装方法技术

本发明专利技术公开了一种糖类材料在封装钙钛矿太阳能电池中的应用及封装方法。将熔融状态糖类材料均匀涂布在封装盖板的一面上，然后将封装盖板有糖类材料的一面覆盖到预先制备好的钙钛矿太阳能电池顶电极上，冷却凝固即完成封装。本发明专利技术将糖类材料应用于封装钙钛矿太阳能电池中，由熔融态冷却至固态的时间短、封装速度快，且无需额外加压，熔融状态的糖类材料利用盖板重量即可快速高效地排除钙钛矿太阳能电池和盖板材料之间的空气；糖类封装材料绿色环保，价格便宜；封装工艺简单，重复性高，且对钙钛矿太阳能电池本征性能影响很小，且能显著提高电池的光照稳定性，具有工业化应用前景。具有工业化应用前景。

【技术实现步骤摘要】
糖类材料在封装钙钛矿太阳能电池中的应用及封装方法


[0001]本专利技术属于钙钛矿太阳能电池领域，具体涉及一种糖类材料在封装钙钛矿太阳能电池中的应用及封装方法。

技术介绍

[0002]近年来，基于钙钛矿型金属卤化物吸光材料的钙钛矿太阳能电池，成为了一项备受瞩目的可再生能源技术。这种新型的太阳能电池，具有光电转换效率高、原材料成本低、易于生产制备等特点。
[0003]然而，相对于传统太阳能电池中的晶硅等半导体材料，钙钛矿太阳能电池中的钙钛矿材料还存在着一定的稳定性问题。稳定性问题最典型的表现是，钙钛矿材料在氧气、水分、极性有机溶剂等环境下，会分解破坏。为此，可以通过各种封装技术，把钙钛矿太阳能电池内部的材料与外部的水、氧、溶剂环境隔离开，以增强钙钛矿太阳能电池的稳定性。
[0004]目前较为常用的封装技术，传承自晶硅太阳能电池领域，即把钙钛矿太阳能电池、高分子封装胶膜和封装盖板依次叠放，再利用真空层压技术将三者结合在一起(ACS Applied Materials&Interfaces,2017,9(30):25073
‑
25081)。这种真空层压的方法，对于封装设备的依赖较高，操作较为复杂。201910728362.5公布了一种利用石蜡封装钙钛矿太阳能电池的方法，石蜡在高温下的流动性可以有效去除玻璃盖板和钙钛矿太阳能电池材料之间的水氧。
[0005]然而，钙钛矿太阳能电池在工作过程中，温度会升高，可能导致高分子胶膜或石蜡封装材料软化，进而影响稳定性。因此，如何在封装的同时提高钙钛矿太阳能电池的稳定性，是当务之急。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种糖类材料在封装钙钛矿太阳能电池中的应用及封装方法，该封装材料绿色环保成本低，且封装工艺简单，重复性高，对器件的本征稳定性影响很小，且能显著提高电池的光照稳定性，具有工业化应用前景。
[0007]提供一种糖类材料在封装钙钛矿太阳能电池中的应用。
[0008]按上述方案，所述糖类材料为在100
‑
200℃熔融，冷却后凝固成型的糖类化合物固体。
[0009]按上述方案，所述糖类材料为单糖、二糖或糖醇；优选为冰糖或艾素糖。
[0010]按上述方案，所述应用具体为：将熔融状态糖类材料均匀涂布在封装盖板的一面上，然后将封装盖板有糖类材料的一面覆盖到预先制备好的钙钛矿太阳能电池顶电极上，冷却凝固即完成封装。
[0011]按上述方案，所述钙钛矿太阳能电池，基本结构包括透明导电基底、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层及顶电极层。
[0012]提供一种钙钛矿太阳能电池的糖类材料封装方法，包括以下步骤：
[0013]步骤1.将糖类材料升温熔化，形成具有流动性的熔融状态；
[0014]步骤2.将熔融状态糖类材料均匀涂布在适当大小的封装盖板的一面上，形成封装层；
[0015]步骤3.将所述封装层覆盖到预先制备好的钙钛矿太阳能电池上，其中具有熔融糖类材料的一面与钙钛矿太阳能电池的顶电极一面接触；
[0016]步骤4.待所述熔融状糖类材料冷却为固体后即封装完成。
[0017]按上述方案，所述封装层厚度为0.5～2mm。
[0018]按上述方案，所述封装盖板为气密性材料。优选为玻璃或陶瓷。
[0019]按上述方案，所述步骤3中，用镊子夹住所述封装盖板的一边，覆盖有熔融状态糖类材料的一面朝下，对边先与钙钛矿太阳能电池顶电极面的一边接触，再降低封装盖板另一边的高度使其整体覆盖。
[0020]本专利技术具有以下有益效果：
[0021]1.本专利技术将糖类材料应用于封装钙钛矿太阳能电池中，糖类材料分子具有多羟基结构，分子间作用力更强，结晶性好，因此与钙钛矿太阳能电池材料、封装盖板之间的结合力更强；同时糖类材料的熔点更高，不容易软化失效；而糖类材料热膨胀系数更小，能够抑制钙钛矿太阳能电池内部材料在工作状态下的热膨胀，从而显著提高电池的光照稳定性。
[0022]2.本专利技术提供一种以糖类材料为封装材料的钙钛矿太阳能电池的封装方法，由熔融态冷却至固态的时间短、封装速度快，且无需额外加压，熔融状态的糖类材料利用盖板重量即可快速高效地排除钙钛矿太阳能电池和盖板材料之间的空气；糖类封装材料绿色环保，价格便宜；封装工艺简单，重复性高，且对钙钛矿太阳能电池本征性能影响很小，且能显著提高电池的光照稳定性，具有工业化应用前景。
具体实施方式
[0023]以下实施例进一步阐释本专利技术的技术方案，但不作为对本专利技术保护范围的限制，如所述封装材料和方法可以应用于不限于本实例所述的一种钙钛矿太阳能电池器件结构，所述封装材料不限于本实例所述的两种糖类，而是具有类似性质的固体。
[0024]以下实施例和所用钙钛矿太阳能电池，具有以下结构：
[0025]实施例1：
[0026]提供一种钙钛矿太阳能电池的糖类材料封装方法，包括以下步骤：
[0027]1)制备一块钙钛矿太阳能电池，从光照面开始的结构依次为FTO导电玻璃、20纳米的SnO2电子传输层、300纳米的FAPbI3钙钛矿层(FA为甲脒基团)、200纳米的有机空穴传输层，并真空蒸镀一层80纳米的金薄膜作为顶电极。
[0028]2)取一定量冰糖在热台上升温至185℃左右熔化，用盖板玻璃的一面蘸取熔化的冰糖，待熔融冰糖流平后将冰糖面贴在上述钙钛矿太阳能电池的金电极上，冰糖冷却凝固后即完成封装；其中冰糖层冷却后厚度为1mm。
[0029]在标准太阳光下，持续测试封装好的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率等参数。
[0030]实施例2：
[0031]提供一种钙钛矿太阳能电池的糖类材料封装方法，包括以下步骤：
[0032]1)制备一块钙钛矿太阳能电池，从光照面开始的结构依次为FTO导电玻璃、20纳米
的SnO2电子传输层、300纳米的FAPbI3钙钛矿层(FA为甲脒基团)、200纳米的有机空穴传输层，并真空蒸镀一层150纳米的银薄膜作为顶电极。
[0033]2)取一定量艾素糖在热台上升温至170℃左右熔化，用盖板玻璃的一面蘸取熔化的艾素糖，待熔融艾素糖流平后将艾素糖面贴在钙钛矿太阳能电池的银电极上，艾素糖冷却凝固后即完成封装；其中艾素糖层冷却后厚度为1mm。
[0034]在标准太阳光下，持续测试封装好的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率等参数。
[0035]对比例1：
[0036]提供一种钙钛矿太阳能电池的胶膜封装方法，包括以下步骤：
[0037]1)钙钛矿太阳能电池同实施例2。
[0038]2)在钙钛矿太阳能电池的顶电极上，先放置一层适当大小的PIB(聚异丁烯)胶膜，再盖一块适当大小的盖版玻璃，然后放入层压机内层压封装。抽真空时间150秒，层压时间150秒，温度85℃，压力80kPa；所得胶膜封装层厚度为1mm。
[0039]在标准太阳光下，持续测试封装好的钙钛矿太阳能电池的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种糖类材料在封装钙钛矿太阳能电池中的应用。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述糖类材料为在100
‑
200℃熔融，冷却后凝固成型的糖类化合物固体。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述糖类材料为单糖、二糖或糖醇。4.根据权利要求2或3所述的应用，其特征在于，所述糖类材料为冰糖或艾素糖。5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述应用具体为：将熔融状态糖类材料均匀涂布在封装盖板的一面上，然后将封装盖板有糖类材料的一面覆盖到预先制备好的钙钛矿太阳能电池顶电极上，冷却凝固即完成封装。6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池，基本结构包括透明导电基底、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层及顶电极层。7.一种钙钛矿太阳能电池的糖类材料封装方...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖俊彦，段秋月，王聪，程一兵，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：