本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池，特別涉及一種鈣鈦礦電池及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、目前，隨著全球生態(tài)環(huán)境和能源短缺問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，太陽(yáng)能光伏發(fā)電受到各國(guó)普遍關(guān)注。近年來(lái)，鈣鈦礦太陽(yáng)電池的新型電池技術(shù)引起了科研人員的廣泛關(guān)注，其電池轉(zhuǎn)換效率在短短的數(shù)年時(shí)間內(nèi)迅速提升。鈣鈦礦是一種具有與礦物鈣鈦氧化物(catio3)相同的晶體結(jié)構(gòu)的材料，鈣鈦礦電池是以有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合型鈣鈦礦材料作為吸光材料，配合電子和空穴傳輸?shù)男滦吞?yáng)能電池。作為第三代太陽(yáng)能電池技術(shù)，鈣鈦礦電池具有轉(zhuǎn)化效率高、生產(chǎn)成本低、柔性好、清潔廉價(jià)等優(yōu)勢(shì)，在光伏、新能源、消費(fèi)電子等領(lǐng)域應(yīng)用前景可期。

2、如圖1所示，圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的鈣鈦礦電池的結(jié)構(gòu)示意圖?，F(xiàn)階段的鈣鈦礦電池組件的封裝方式是延續(xù)非晶薄膜電池的封裝方式，即在電池及組件的制作過(guò)程中采用3道激光蝕刻劃線工序。其中，激光蝕刻劃線p1是劃穿透明導(dǎo)電氧化物層，激光蝕刻劃線p2是劃穿空穴傳輸層、鈣鈦礦吸收層、電子傳輸層，激光蝕刻劃線p3是劃穿金屬電極層，從p1開(kāi)始是3次平行激光蝕刻劃線（p1-p3），使材料氣化并形成槽線，將整面膜層分割成一個(gè)個(gè)相互串聯(lián)的寬約4-12mm的子電池，從而形成阻斷電流導(dǎo)通的單獨(dú)模塊，通過(guò)三次激光蝕刻劃線實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦電池的切割和串聯(lián)。

3、死區(qū)是激光蝕刻劃線后的產(chǎn)物，激光蝕刻劃線的核心技術(shù)指標(biāo)是將死區(qū)做到最小。激光蝕刻劃線工藝將鈣鈦礦模組分割成多個(gè)相互串聯(lián)的子電池。每個(gè)子電池中都存在p1、p2、p3線，p1線最外側(cè)到p3線最外側(cè)的區(qū)域是不能發(fā)電的，稱作死區(qū)。剩下的區(qū)域是有效發(fā)電區(qū)。其中，死區(qū)寬度越大，電池中發(fā)電無(wú)效區(qū)占比越大，子電池的效率也就越低，因此，鈣鈦礦光伏電池激光蝕刻劃線工序，其中一個(gè)核心技術(shù)指標(biāo)就是將死區(qū)做到最小。除產(chǎn)品本身設(shè)計(jì)線寬對(duì)死區(qū)寬度有影響外，線與線的間距需盡量縮小，但是p1/p2/p3線之間，不可相交或并線，因此激光設(shè)備加工系統(tǒng)的控制精度越高，死區(qū)越小，對(duì)鈣鈦礦電池的效率影響越小。

4、此外，鈣鈦礦電池的生產(chǎn)線是至少同時(shí)三道激光，增加了生產(chǎn)線的投入成本，同時(shí)，生產(chǎn)線必須會(huì)很長(zhǎng)，所需場(chǎng)地會(huì)增大。由于三道激光工藝，在p3之前的工藝若有異常，內(nèi)層結(jié)構(gòu)已經(jīng)被上層結(jié)構(gòu)覆蓋，則會(huì)導(dǎo)致良品率很難控制。

5、因此，現(xiàn)有技術(shù)需要進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、現(xiàn)有技術(shù)中，鈣鈦礦電池的生產(chǎn)線是至少同時(shí)三道激光，增加了生產(chǎn)線的投入成本，同時(shí)，生產(chǎn)線必須會(huì)很長(zhǎng)，所需場(chǎng)地會(huì)增大。由于三道激光工藝，在p3之前的工藝若有異常，內(nèi)層結(jié)構(gòu)已經(jīng)被上層結(jié)構(gòu)覆蓋，則會(huì)導(dǎo)致良品率很難控制，因此，本發(fā)明提供一種鈣鈦礦電池及其制備方法用于解決上述問(wèn)題。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種鈣鈦礦電池，其包括多個(gè)子電池區(qū)域，每一所述子電池區(qū)域包括相鄰設(shè)置的有效發(fā)電區(qū)和死區(qū)，所述有效發(fā)電區(qū)包括依次疊設(shè)的玻璃層、透明導(dǎo)電氧化物層、電子傳輸層、鈣鈦礦層、空穴傳輸層和金屬電極層，所述死區(qū)包括一道激光蝕刻劃線通道、設(shè)置在所述激光蝕刻劃線通道底部的空穴傳輸層和金屬電極層，所述激光蝕刻劃線通道貫穿所述透明導(dǎo)電氧化物層、電子傳輸層、鈣鈦礦層、空穴傳輸層和金屬電極層，相鄰所述激光蝕刻劃線通道為等距平行設(shè)置，所述鈣鈦礦電池還包括外部導(dǎo)線，所述外部導(dǎo)線用于串聯(lián)所述死區(qū)的金屬電極層和相鄰的子電池的所述透明導(dǎo)電氧化物層。

3、在一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述死區(qū)的透明導(dǎo)電氧化物層上設(shè)置預(yù)留接線區(qū)，所述預(yù)留接線區(qū)用于安裝所述外部導(dǎo)線的連接端塊。

4、在一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述外部導(dǎo)線為矩陣式排列的導(dǎo)線形成的導(dǎo)線組，所述導(dǎo)線以相同間隔設(shè)置，相鄰所述外部導(dǎo)線的間距與相鄰所述激光蝕刻劃線通道的間距相同。

5、在一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述導(dǎo)線組與所述預(yù)留接線區(qū)通過(guò)粘貼連接或卡合連接。

6、在一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述透明導(dǎo)電氧化物層為摻雜氟的氧化錫透明導(dǎo)電層鋼化玻璃或氧化銦錫導(dǎo)電層。

7、在一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述鈣鈦礦電池還包括與所述金屬電極層上方連接的封裝層，所述封裝層包括隔離層，所述隔離層用于阻擋外界水和氧進(jìn)入所述金屬電極層。

8、第二方面，本發(fā)明還提供一種鈣鈦礦電池的制備方法，其用于制備上述的鈣鈦礦電池，其具體包括以下步驟：

9、s1、依次制備并疊加制備透明玻璃層、導(dǎo)電氧化物層、空穴傳輸層、鈣鈦礦吸收層、電子傳輸層和金屬電極層，得到電池片；

10、s2、對(duì)所述電池片進(jìn)行激光蝕刻劃線，得到貫穿所述透明導(dǎo)電氧化物層、電子傳輸層、鈣鈦礦層、空穴傳輸層和金屬電極層的激光蝕刻劃線通道；

11、s3、制備矩陣式排列的導(dǎo)線形成的導(dǎo)線組；

12、s4、將所述導(dǎo)線組與所述電池片進(jìn)行組裝；

13、s5、對(duì)所述電池片的邊緣進(jìn)行激光清邊，封裝，得到所述鈣鈦礦電池。

14、在一種實(shí)現(xiàn)方式中，在s3中，所述導(dǎo)線以相同間隔設(shè)置，相鄰所述外部導(dǎo)線的間距與相鄰所述激光蝕刻劃線通道的間距相同。

15、在一種實(shí)現(xiàn)方式中，在s4中，具體的安裝步驟為：將所述導(dǎo)線組一端通過(guò)所述激光蝕刻劃線通道安裝在所述透明導(dǎo)電氧化物層上方，另一端安裝在相鄰的子電池的所述金屬電極層的上方。

16、在一種實(shí)現(xiàn)方式中，在s5中，還包括：激光清邊處理前，在所述金屬電極層上方設(shè)置封裝層，所述封裝層采用鋁、氧化鋁材料、熔膠膠膜材料、六甲基二硅醚和三氟甲苯中的一種或多種制成。

17、有益效果：本發(fā)明提供的鈣鈦礦電池的制備方法中只需要一次平行激光蝕刻劃線工序，能夠降低工藝難度，增加產(chǎn)品良率；降低了對(duì)生產(chǎn)加工設(shè)備的要求，降低生產(chǎn)線的投入成本；同時(shí)，減少了死區(qū)的寬度，降低電池中發(fā)電無(wú)效區(qū)的占比，能夠提高子電池的效率；提供一種結(jié)構(gòu)不同的且效率較好的鈣鈦礦電池。

技術(shù)特征：

1.一種鈣鈦礦電池，其特征在于，其包括多個(gè)子電池區(qū)域，每一所述子電池區(qū)域包括相鄰設(shè)置的有效發(fā)電區(qū)和死區(qū)，所述有效發(fā)電區(qū)包括依次疊設(shè)的玻璃層、透明導(dǎo)電氧化物層、電子傳輸層、鈣鈦礦層、空穴傳輸層和金屬電極層，所述死區(qū)包括一道激光蝕刻劃線通道、設(shè)置在所述激光蝕刻劃線通道底部的空穴傳輸層和金屬電極層，所述激光蝕刻劃線通道貫穿所述透明導(dǎo)電氧化物層、電子傳輸層、鈣鈦礦層、空穴傳輸層和金屬電極層，相鄰所述激光蝕刻劃線通道為等距平行設(shè)置，所述鈣鈦礦電池還包括外部導(dǎo)線，所述外部導(dǎo)線用于串聯(lián)所述死區(qū)的金屬電極層和相鄰的子電池的所述透明導(dǎo)電氧化物層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦電池，其特征在于，所述死區(qū)的透明導(dǎo)電氧化物層上設(shè)置預(yù)留接線區(qū)，所述預(yù)留接線區(qū)用于安裝所述外部導(dǎo)線的連接端塊。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈣鈦礦電池，其特征在于，所述外部導(dǎo)線為矩陣式排列的導(dǎo)線形成的導(dǎo)線組，所述導(dǎo)線以相同間隔設(shè)置，相鄰所述外部導(dǎo)線的間距與相鄰所述激光蝕刻劃線通道的間距相同。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鈣鈦礦電池，其特征在于，所述導(dǎo)線組與所述預(yù)留接線區(qū)通過(guò)粘貼連接或卡合連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦電池，其特征在于，所述透明導(dǎo)電氧化物層為摻雜氟的氧化錫透明導(dǎo)電層鋼化玻璃或氧化銦錫導(dǎo)電層。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦電池，其特征在于，所述鈣鈦礦電池還包括與所述金屬電極層上方連接的封裝層，所述封裝層包括隔離層，所述隔離層用于阻擋外界水和氧進(jìn)入所述金屬電極層。

7.一種鈣鈦礦電池的制備方法，其特征在于，用于制備權(quán)利要求1~6任意一項(xiàng)所述的鈣鈦礦電池，其具體包括以下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鈣鈦礦電池的制備方法，其特征在于，在s3中，所述導(dǎo)線以相同間隔設(shè)置，相鄰所述外部導(dǎo)線的間距與相鄰所述激光蝕刻劃線通道的間距相同。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鈣鈦礦電池的制備方法，其特征在于，在s4中，具體的安裝步驟為：將所述導(dǎo)線組一端通過(guò)所述激光蝕刻劃線通道安裝在所述透明導(dǎo)電氧化物層上方，另一端安裝在相鄰的子電池的所述金屬電極層的上方。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鈣鈦礦電池的制備方法，其特征在于，在s5中，還包括：激光清邊處理前，在所述金屬電極層上方設(shè)置封裝層，所述封裝層采用鋁、氧化鋁材料、熔膠膠膜材料、六甲基二硅醚和三氟甲苯中的一種或多種制成。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種鈣鈦礦電池及其制備方法。鈣鈦礦電池包括多個(gè)子電池區(qū)域，每一子電池區(qū)域包括相鄰設(shè)置的有效發(fā)電區(qū)和死區(qū)，有效發(fā)電區(qū)包括依次疊設(shè)的玻璃層、透明導(dǎo)電氧化物層、電子傳輸層、鈣鈦礦層、空穴傳輸層和金屬電極層，死區(qū)包括一道激光蝕刻劃線通道、設(shè)置在激光蝕刻劃線通道底部的空穴傳輸層和金屬電極層，激光蝕刻劃線通道貫穿透明導(dǎo)電氧化物層、電子傳輸層、鈣鈦礦層、空穴傳輸層和金屬電極層，相鄰激光蝕刻劃線通道為等距平行設(shè)置，鈣鈦礦電池還包括外部導(dǎo)線，外部導(dǎo)線用于串聯(lián)死區(qū)的金屬電極層和所述透明導(dǎo)電氧化物層。本發(fā)明降低了電池中發(fā)電無(wú)效區(qū)的占比，能夠提高子電池的效率；提供一種結(jié)構(gòu)不同的且效率較好的鈣鈦礦電池。

技術(shù)研發(fā)人員：朱龍山,舒楊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳御光新材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21