本發(fā)明屬于光伏，具體涉及一種大面積柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、柔性鈣鈦礦太陽(yáng)電池具有效率高、重量輕、可彎曲等特點(diǎn)，現(xiàn)有的大面積電池制備流程中廣泛都是運(yùn)用柔性基底貼附在剛性玻璃表面，鈣鈦礦對(duì)于柔性的平整度要求極高，因此對(duì)于柔性基底和剛性玻璃的分離要求極高，然而很多專利中將柔性基底與剛性基底分離的流程進(jìn)行簡(jiǎn)化，導(dǎo)致制得的柔性鈣鈦礦太陽(yáng)電池的光電性能明顯差于剛性鈣鈦礦太陽(yáng)電池。

2、大面積柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池制備的技術(shù)難點(diǎn)之一就是柔性與剛性的分離，如果通過加熱分離，則鈣鈦礦不能承受過熱的溫度，而如果通過卷取的話，則對(duì)結(jié)晶后的鈣鈦礦有損傷。

3、因此，亟需提供一種分離柔性基底與剛性基底的方法，以使得柔性基底分離后鈣鈦礦無損傷，且制得的大面積柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池具有優(yōu)異的光轉(zhuǎn)換效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種大面積柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明通過引入一種具有特定組分的uv膠水，該uv膠水具有優(yōu)異的耐高溫性能、粘結(jié)性和防水性能，使得柔性基底可以在剛性基底上實(shí)現(xiàn)平整粘貼，且在二者分離時(shí)不僅柔性基底上無uv膠水的殘留，而且分離過程無需加熱或卷動(dòng)，不會(huì)對(duì)鈣鈦礦造成損傷，基于此得到的大面積柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池具有優(yōu)異的光轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。

2、為達(dá)到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種大面積柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

4、(1)將uv膠水涂覆在柔性基底的一側(cè)表面上，然后將所述柔性基底貼在剛性基底上，通過uv膠水實(shí)現(xiàn)粘貼。

5、(2)在所述柔性基底遠(yuǎn)離所述剛性基底的一側(cè)表面上依次沉積導(dǎo)電層、第一電荷傳輸層、鈣鈦礦層、第二電荷傳輸層和電極層。

6、(3)對(duì)uv膠水進(jìn)行光解，并在電極層上設(shè)置一層聚合物膜，使得所述聚合物膜和柔性基底四周貼合后，進(jìn)行封口式熱熔，完成封裝，得到所述大面積柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。

7、其中，所述uv膠水包括聚酯類有機(jī)物、環(huán)氧丙烯酸酯、聚烯烴-硫醇體系和光引發(fā)劑。

8、本發(fā)明通過引入一種具有特定組分的uv膠水，該uv膠水具有優(yōu)異的耐高溫性能、粘結(jié)性和防水性能，使得柔性基底可以在剛性基底上實(shí)現(xiàn)平整粘貼，且在二者分離時(shí)不僅柔性基底上無uv膠水的殘留，而且分離過程無需加熱或卷動(dòng)，不會(huì)對(duì)鈣鈦礦造成損傷，基于此得到的大面積柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池具有優(yōu)異的光轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。

9、本發(fā)明引入的uv膠水具有以下優(yōu)勢(shì)：1)能承受住600℃以上的高溫循環(huán)烘烤且不失去其粘性(如果失去粘性，會(huì)使柔性襯底上翹，致使鈣鈦礦內(nèi)部結(jié)構(gòu)被破壞)。2)在能接受高溫烘烤的情況下，實(shí)現(xiàn)良好的防水性能。3)具有優(yōu)異的耐強(qiáng)酸性。

10、需要說明的是，本發(fā)明提供的大面積柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的有效面積可以是686cm2。

11、需要說明的是，聚合物膜是直接貼合在電極層表面上的。

12、優(yōu)選地，所述uv膠水包括如下質(zhì)量百分含量的組分：

13、聚酯類有機(jī)物45-55％，例如可以是45％、46％、47％、48％、49％、50％、51％、52％、53％、54％或55％等，聚烯烴-硫醇體系5-15％，例如可以是5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％或15％等，光引發(fā)劑2-10％，例如可以是2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％等，余量為環(huán)氧丙烯酸酯。

14、本發(fā)明中，各組分在上述范圍內(nèi)所制得的uv膠水具有優(yōu)異的耐高溫和粘結(jié)性，在進(jìn)行柔性基底和剛性基底分離時(shí)可以實(shí)現(xiàn)充分的光解，無殘留，使得分離后的柔性基底具有高透過率。若聚酯類有機(jī)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)過小，則固化速度可能減慢，其含量不足可能導(dǎo)致反應(yīng)不充分，uv膠水的機(jī)械性能和耐久性可能下降，包括硬度、強(qiáng)度和耐磨損性，并且uv膠水的耐化學(xué)性和耐環(huán)境性可能減弱，膠水的粘度可能降低，影響其涂布性能和粘接能力。若聚酯類有機(jī)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)過大，則固化速度可能過快，導(dǎo)致操作時(shí)間窗口變窄，不利于施工，并且膠水可能變得過于堅(jiān)硬和脆性，導(dǎo)致柔韌性和耐沖擊性下降，此外可能導(dǎo)致粘度增加，使得uv膠水難以涂布均勻，尤其是在細(xì)小間隙或薄層中的應(yīng)用，最后，成本增加。若聚烯烴-硫醇體系的質(zhì)量分?jǐn)?shù)過小，則交聯(lián)密度可能降低，影響uv膠水的機(jī)械性能和耐化學(xué)性，其次，固化速度可能減慢，因?yàn)榱虼蓟鶊F(tuán)有助于加速固化過程，其次，粘接強(qiáng)度可能下降，因?yàn)榻宦?lián)網(wǎng)絡(luò)不充分，影響粘接界面，并且，uv膠水的耐熱性和耐久性可能減弱。若聚烯烴-硫醇體系的質(zhì)量分?jǐn)?shù)過大，則固化速度可能過快，使得施工難度增加，其次，交聯(lián)密度可能過高，導(dǎo)致膠水變脆，柔韌性和耐沖擊性下降，并且粘度可能顯著增加，影響膠水的流動(dòng)性和涂布性能。

15、優(yōu)選地，所述聚酯類有機(jī)物包括不飽和聚酯、聚丙烯酸酯或聚氨酯丙烯酸酯中的任意一種或至少兩種的組合，優(yōu)選為不飽和聚酯、聚丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯的組合。

16、本發(fā)明中，采用不飽和聚酯、聚丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯的組合，更有利于實(shí)現(xiàn)uv膠水在光解時(shí)不殘留在基底表面。

17、優(yōu)選地，以所述聚酯類有機(jī)物的質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述不飽和聚酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-50％，例如可以是10％、20％、30％、40％或50％等，聚丙烯酸酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20-60％，例如可以是20％、30％、40％、50％或60％等，所述聚氨酯丙烯酸酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-40％，例如可以是10％、20％、30％或40％等。

18、優(yōu)選地，所述光引發(fā)劑包括安息香衍生物、聯(lián)苯甲酰衍生物、α-羧基酮類化合物、α-氨基酮類化合物、膦氧化合物、二苯甲酮或硫雜蒽酮中的任意一種或至少兩種的組合。

19、優(yōu)選地，步驟(1)所述涂覆的方式包括狹縫涂布法或旋涂法。

20、優(yōu)選地，步驟(1)所述柔性基底的材質(zhì)包括pet(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、pen(聚萘二甲酸乙二醇酯)或pi(聚酰亞胺)中的任意一種。

21、優(yōu)選地，步驟(1)所述剛性基底包括玻璃基底。

22、優(yōu)選地，步驟(2)所述導(dǎo)電層包括fto(摻氟氧化錫)層。

23、優(yōu)選地，步驟(2)所述第一電荷傳輸層和第二電荷傳輸層傳輸?shù)碾姾呻娦韵喾础?/p>

24、優(yōu)選地，步驟(2)所述第一電荷傳輸層為空穴傳輸層，所述空穴傳輸層包括氧化鎳層。

25、需要說明的是，本發(fā)明對(duì)空穴傳輸層的沉積方法不限定，示例性的，例如可以是物理氣相沉積法，如磁控濺射法等。

26、優(yōu)選地，步驟(2)所述第二電荷傳輸層為電子傳輸層，所述電子傳輸層包括氧化錫層和/或c60層。

27、需要說明的是，本發(fā)明對(duì)電子傳輸層的沉積方法不限定，示例性的，例如可以是熱蒸鍍法、旋涂法等。

28、優(yōu)選地，步驟(2)所述鈣鈦礦層包括有機(jī)鈣鈦礦層、有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦層或無機(jī)鈣鈦礦層中的任意一種。

29、需要說明的是，鈣鈦礦層的化學(xué)通式為abx3，其中，a為甲脒離子、甲胺離子或銫離子中的任意一種或至少兩種的組合，b為鉛離子和/或錫離子，x為氯離子、溴離子或碘離子中的任意一種或至少兩種的組合。

30、需要說明的是，本發(fā)明對(duì)鈣鈦礦層的沉積方法不限定，示例性的，例如可以是旋涂法、狹縫涂布法等。

31、優(yōu)選地，步驟(2)所述電極層為金屬電極層。示例性的，例如可以是金電極層或銀電極層等。

32、需要說明的是，本發(fā)明對(duì)電極層的沉積方法不限定，示例性的，例如可以是物理氣相沉積法，如熱蒸鍍法等。

33、優(yōu)選地，步驟(3)所述聚合物膜的材質(zhì)與所述柔性基底的材質(zhì)相同。

34、優(yōu)選地，步驟(2)所述依次沉積導(dǎo)電層、第一電荷傳輸層、鈣鈦礦層、第二電荷傳輸層和電極層的具體步驟包括：

35、(a)在柔性基底遠(yuǎn)離所述剛性基底的一側(cè)表面上沉積導(dǎo)電層，然后在導(dǎo)電層遠(yuǎn)離所述柔性基底的一側(cè)表面進(jìn)行第一次激光劃刻，形成多個(gè)均勻間隔的第一劃槽；其中，在所述第一劃槽內(nèi)導(dǎo)電層被去除。

36、(b)在進(jìn)行第一次激光劃刻后的導(dǎo)電層表面依次沉積第一電荷傳輸層、鈣鈦礦層和第二電荷傳輸層，然后在第二電荷傳輸層遠(yuǎn)離所述柔性基底的一側(cè)表面進(jìn)行第二次激光劃刻，形成多個(gè)均勻間隔的第二劃槽；其中，在所述第二劃槽內(nèi)第一電荷傳輸層、鈣鈦礦層和第二電荷傳輸層被去除，所述第二劃槽位于所述第一劃槽的一側(cè)，且與所述第一劃槽之間存在間隔。

37、(c)在進(jìn)行第二次激光劃刻后的第二電荷傳輸層表面沉積電極層，然后在電極層遠(yuǎn)離所述柔性基底的一側(cè)表面進(jìn)行第三次激光劃刻，形成多個(gè)均勻間隔的第三劃槽；其中，在所述第三劃槽內(nèi)第一電荷傳輸層、鈣鈦礦層、第二電荷傳輸層和電極層被去除，所述第三劃槽位于所述第二劃槽的一側(cè)，且與所述第二劃槽之間存在間隔，所述第二劃槽位于所述第一劃槽和所述第三劃槽之間。

38、優(yōu)選地，步驟(3)所述封口式熱熔的具體步驟包括：

39、先對(duì)聚合物膜和柔性基底四周貼合后的三個(gè)方向進(jìn)行熱熔，然后通過未熱熔的開口依次進(jìn)行抽真空、通惰性氣體和抽真空，隨后對(duì)開口進(jìn)行熱熔。

40、本發(fā)明采用上述方法進(jìn)行封口式熱熔可以減少封裝器件內(nèi)的水氧，有利于減緩器件內(nèi)部鈣鈦礦的分解，提高大面積鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性，完美解決了無法通過指定區(qū)域高溫封口的問題。

41、優(yōu)選地，所述制備方法包括以下步驟：

42、(1)制備uv膠水：

43、將聚丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、不飽和聚酯、環(huán)氧丙烯酸酯、聚烯烴-硫醇體系和光引發(fā)劑混合，得到所述uv膠水；其中，聚丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯和不飽和聚酯的總占比為45-55％，聚烯烴-硫醇體系的占比為5-15％，光引發(fā)劑的占比為2-10％，余量為環(huán)氧丙烯酸酯。

44、(2)采用狹縫涂布法將uv膠水涂布在柔性基底的一側(cè)表面上，然后將所述柔性基底貼在玻璃基底上，通過uv膠水實(shí)現(xiàn)粘貼。

45、(3)在柔性基底遠(yuǎn)離所述剛性基底的一側(cè)表面上沉積fto層，然后在fto層遠(yuǎn)離所述柔性基底的一側(cè)表面進(jìn)行第一次激光劃刻，形成多個(gè)均勻間隔的第一劃槽；其中，在所述第一劃槽內(nèi)fto層被去除；所述第一次激光劃刻采用波長(zhǎng)為1064nm的激光，激光入射方式為垂直于fto層的表面；相鄰所述第一劃槽之間的間隔為25-35μm(例如可以是25μm、30μm或35μm等)。

46、(4)在進(jìn)行第一次激光劃刻后的fto層表面依次沉積厚度為15-25nm(需要說明的是，此厚度指的是非劃槽內(nèi)的層厚，以下同理)的空穴傳輸層、厚度為500-600nm(例如可以是500nm、520nm、540nm、560nm、580nm或600nm等)的鈣鈦礦層和厚度為30-40nm(例如可以是30nm、32nm、34nm、36nm、38nm或40nm等)的電子傳輸層，然后在電子傳輸層遠(yuǎn)離所述柔性基底的一側(cè)表面進(jìn)行第二次激光劃刻，形成多個(gè)均勻間隔的第二劃槽；其中，在所述第二劃槽內(nèi)空穴傳輸層、鈣鈦礦層和電子傳輸層被去除，所述第二劃槽位于所述第一劃槽的一側(cè)，且與所述第一劃槽之間存在間隔；所述第二次激光劃刻采用波長(zhǎng)為532nm的激光，激光入射方式為垂直于電子傳輸層的表面；相鄰所述第二劃槽之間的間隔為45-55μm(例如可以是45μm、50μm或55μm等)，所述第二劃槽與所述第一劃槽之間的間隔為10-20μm(例如可以是10μm、15μm或20μm等)。

47、(5)在進(jìn)行第二次激光劃刻后的電子傳輸層表面沉積厚度為80-120nm(例如可以是80nm、100nm或120nm等)的金屬電極層，然后在金屬電極層遠(yuǎn)離所述柔性基底的一側(cè)表面進(jìn)行第三次激光劃刻，形成多個(gè)均勻間隔的第三劃槽；其中，在所述第三劃槽內(nèi)空穴傳輸層、鈣鈦礦層、電子傳輸層和金屬電極層被去除，所述第三劃槽位于所述第二劃槽的一側(cè)，且與所述第二劃槽之間存在間隔，所述第二劃槽位于所述第一劃槽和所述第三劃槽之間；所述第三次激光劃刻采用波長(zhǎng)為355nm的激光，激光入射方式為垂直于金屬電極層的表面；相鄰所述第三劃槽之間的間隔為35-45μm(例如可以是35μm、40μm或45μm等)，所述第二劃槽與所述第三劃槽之間的間隔為25-35μm(例如可以是25μm、30μm或35μm等)。

48、(6)利用解uv機(jī)，對(duì)uv膠水進(jìn)行光解，使得uv膠水失去粘性，脫離柔性基底，然后在金屬電極層上設(shè)置一層聚合物膜，使得所述聚合物膜和柔性基底四周貼合后，進(jìn)行封口式熱熔，即先對(duì)聚合物膜和柔性基底四周貼合后的三個(gè)方向進(jìn)行熱熔，然后通過未熱熔的開口依次進(jìn)行抽真空、通惰性氣體和抽真空，隨后對(duì)開口熱熔封口，完成封裝，得到所述大面積柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。

49、第二方面，本發(fā)明提供一種大面積柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，所述大面積柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池采用如第一方面所述的制備方法制備得到。

50、第三方面，本發(fā)明提供一種光伏組件，所述光伏組件包括如第二方面所述的大面積柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。

51、本發(fā)明所述的數(shù)值范圍不僅包括上述列舉的點(diǎn)值，還包括沒有列舉出的上述數(shù)值范圍之間的任意的點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。

52、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

53、(1)本發(fā)明通過引入一種具有特定組分的uv膠水，該uv膠水具有優(yōu)異的耐高溫性能、粘結(jié)性和防水性能，使得柔性基底可以在剛性基底上實(shí)現(xiàn)平整粘貼，且在二者分離時(shí)不僅柔性基底上無uv膠水的殘留，而且分離過程無需加熱或卷動(dòng)，不會(huì)對(duì)鈣鈦礦造成損傷，基于此得到的大面積柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池具有優(yōu)異的光轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。

54、(2)本發(fā)明提供的制備方法中柔性基底和剛性基底分離后剛性基底可以循環(huán)使用，有利于降低成本。