一种环氧树脂的封装剂及制备和使用方法

1.本发明属于钙钛矿光伏研究中封装研究，涉及一种环氧树脂的封装剂及制备和使用方法。特别是涉及一种通过双酚a型环氧树脂实现无损封装的高效稳定钙钛矿太阳能电池。


背景技术：

2.钙钛矿太阳能电池作为第三代薄膜太阳能电池的典型代表，具有轻量化、规模化和可溶液法制备的优势，在航空航天、室内光伏等特种场合具有广泛的应用前景。然而，尽管钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已经高达25.7％，但由于钙钛矿电池在湿度，温度，光照和偏压等条件下，容易发生衰减。因此，稳定性问题是目前钙钛矿电池发展亟需解决的问题。
3.通过器件封装的方法可以有效抑制外界水汽和氧气造成的钙钛矿相变和分解问题，从而实现器件稳定性的显著提升。目前，实验室中广泛报道的钙钛矿器件的一种封装方法是利用紫外光固化树脂进行封装。然而，紫外光固化过程中脱气蒸汽会腐蚀钙钛矿，从而造成器件效率和稳定性的衰减。另一种封装策略是利用乙烯-醋酸乙烯酯、聚烯烃弹性体等热熔胶膜进行真空热压封装，然而高温真空环境会诱发钙钛矿的相分离从而导致器件效率的损失。此外，上述的两种封装工艺都依赖封装设备，封装成本较高，且封装过程中存在一定安全风险。因此，对于钙钛矿太阳能电池而言，迫切需要开发一种简单可靠的封装工艺，实现器件的高效稳定运行。


技术实现要素：

4.要解决的技术问题
5.为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种环氧树脂的封装剂及制备和使用方法。
6.技术方案
7.一种环氧树脂的封装剂，其特征在于组份重量份数为环氧树脂60-90份和固化剂10-40份。
8.所述环氧树脂基材包括但不限于为双酚a环氧树脂、双酚f环氧树脂、双酚e环氧树脂、双酚m环氧树脂、酚醛环氧树脂、氢化双酚a环氧树脂、氢化双酚f环氧树脂、脂环族环氧树脂、邻甲酚型环氧树脂。
9.所述固化剂包括但不限于为多元胺类固化剂、聚酯类固化剂或硫醇类固化剂。
10.所述环氧树脂选择为60-90份环氧树脂与10-40份二亚乙基三胺固化剂。
11.一种所述环氧树脂的封装剂的制备方法，其特征在于：将环氧树脂60-90份和固化剂10-40份，在室温下搅拌2～5min至粘稠状得到。
12.一种所述环氧树脂的封装剂的使用方法，其特征在于用于实现无损封装的高效稳定钙钛矿太阳能电池。
13.将盖板玻璃盖在待封装钙钛矿太阳能电池表面，露出待测电极；在钙钛矿电池的四周涂覆环氧树脂的封装剂，静置3～6h，环氧树脂完全固化后即完成钙钛矿电池的封装。
14.有益效果
15.本发明提出的一种环氧树脂的封装剂及制备和使用方法，首先制备了一种可室温固化的环氧树脂封装剂，所述环氧树脂封装剂由环氧树脂和固化剂。通过调控树脂材料和固化剂的比例，实现环氧树脂的室温快速固化，然后将环氧树脂用于钙钛矿器件的四周进行封装。
16.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
17.(1)相比于现有封装材料乙烯-醋酸乙烯共聚物存在易分解、易黄变且水汽阻隔性能差等问题，所采用的双酚a型环氧树脂封装材料具有出色的水氧阻隔性、热稳定性、粘接性和较低的蒸汽压，能够有效阻隔氧气和水分、提高光伏器件的运行稳定性，且该封装材料合成步骤简单，成本低廉，原料来源广泛，有利于后续规模化生产。
18.(2)相比于紫外光固化封装过程中脱气蒸汽和真空热压封装过程中真空高压环境对钙钛矿造成损坏，该双酚a型环氧树脂可实现室温下快速固化，封装过程中无需使用封装设备，同时其固化过程无小分子物质释放，有效避免了传统封装工艺对器件性能造成不良影响的问题，对于钙钛矿器件封装而言具有良好的适配性。
19.通过应用研究发现，封装后的钙钛矿电池效率损失为≤0.5％；另外，封装后的器件在50～60℃最大功率点追踪下运行1000小时保持初始效率的93％～96％，而常规封装工艺的效率损失为3％～5％，且封装后器件在50～60℃最大功率点追踪下运行1000小时仅初始效率的80％～90％。该封装工艺极具商业化前景，在保证器件效率的同时，能够实现钙钛矿设备的长期稳定运行，有助于进一步推进钙钛矿光伏器件的产业化应用。
附图说明
20.图1：是封装后的钙钛矿太阳能电池实物图
21.图2：是封装前后的钙钛矿太阳能电池光电转化效率变化图
22.图3：是封装前后钙钛矿太阳能电池的操作稳定性测试
具体实施方式
23.现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
24.本发明提供一种通过室温固化双酚a型环氧树脂实现无损封装的稳定钙钛矿太阳能电池，主要步骤如下：
25.步骤1，聚合物材料的制备：所述的室温固化双酚a型环氧树脂中主要通过环氧树脂(重量份数60-90份)和固化剂(重量份数10-40份)经过室温固化反应制备而成。其中，所述的环氧树脂优选双酚a型环氧树脂，所述的固化剂优选二亚乙基三胺；进一步的，所述环氧树脂也可选择双酚a环氧树脂、双酚f环氧树脂、双酚e环氧树脂、双酚m环氧树脂、酚醛环氧树脂、氢化双酚a环氧树脂、氢化双酚f环氧树脂、脂环族环氧树脂、邻甲酚型环氧树脂、双酚s环氧树脂、双酚芴基环氧树脂等中的至少一种。进一步的，所述固化剂为多元胺类固化剂、聚酯类固化剂、硫醇类固化剂中的至少一种。
26.室温下，将不同比例的环氧树脂(重量份数60-90份)和固化剂(重量份数10-40
份)，在室温下搅拌2～5min至粘稠状后静置。
27.步骤2，用玻璃刀裁切封装用的盖板玻璃，将裁切后的盖板玻璃盖在待封装钙钛矿太阳能电池表面，露出待测电极。在钙钛矿电池的四周涂覆上一圈双酚a型环氧树脂，静置3～6h，环氧树脂完全固化后即可完成钙钛矿电池的封装。
28.具体实施例：
29.实施例一：
30.将3g双酚a二缩水甘油醚树脂和1g固化剂二亚乙基三胺在玻璃瓶中混合，在室温下搅拌2min后，用移液枪将未完全固化的环氧树脂涂覆在盖有盖板玻璃的钙钛矿太阳能电池的四周，静置3h。等待封装材料完全固化后，即可得到封装的钙钛矿太阳能电池。
31.测试结果：封装前器件效率为21.99％，封装后器件效率为22.88％，效率衰减0.5％；封装后的器件在50-60℃最大功率点追踪下运行1000小时保持初始效率的93.1％。
32.实施例二：
33.将4g双酚a缩水甘油醚树脂和2g固化剂二亚乙基三胺在玻璃瓶中混合，在室温下搅拌3min后，用移液枪将未完全固化的环氧树脂涂覆在盖有盖板玻璃的钙钛矿太阳能电池的四周，静置4h。等待封装材料完全固化后，即可得到封装的钙钛矿太阳能电池。
34.测试结果：封装前器件效率为22.04％，封装后器件效率为21.97％，效率衰减0.4％；封装后的器件在50-60℃最大功率点追踪下运行1000小时保持初始效率的95.6％。
35.实施例三：
36.将5g双酚a缩水甘油醚树脂和1g固化剂二亚乙基三胺在玻璃瓶中混合，在室温下搅拌5min后，用移液枪将未完全固化的环氧树脂涂覆在盖有盖板玻璃的钙钛矿太阳能电池的四周，静置6h。等待封装材料完全固化，即可得到封装的钙钛矿太阳能电池。
37.测试结果：封装前器件效率为21.89％，封装后器件效率为21.78％，效率衰减0.5％；封装后的器件在50-60℃最大功率点追踪下运行1000小时保持初始效率的94.4％。
38.实施例对照组：
39.在氮气手套箱中，将无封装材料的钙钛矿电池作为对照组。
40.图1封装后钙钛矿电池的金属电极测和入射光测，基于该环氧树脂可实现钙钛矿太阳能电池的成功封装。
41.图2利用双酚a型环氧树脂进行封装，封装前后钙钛矿器件的性能没有明显的衰减，表明利用环氧树脂可以实现钙钛矿器件的高效无损封装。
42.图3将未封装和双酚a型环氧树脂封装的钙钛矿电池进行操作稳定性测试，未封装的钙钛矿器件在100小时后器件完全衰减，而基于利用双酚a型环氧树脂封装的钙钛矿电池运行1000小时后仍保持初始效率的95％以上，表明利用环氧树脂封装可实现钙钛矿器件出色的运行稳定性。
43.尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

技术特征：
1.一种环氧树脂的封装剂，其特征在于组份重量份数为环氧树脂60-90份和固化剂10-40份。2.根据权利要求1所述环氧树脂的封装剂，其特征在于所述环氧树脂基材包括但不限于为双酚a环氧树脂、双酚f环氧树脂、双酚e环氧树脂、双酚m环氧树脂、酚醛环氧树脂、氢化双酚a环氧树脂、氢化双酚f环氧树脂、脂环族环氧树脂、邻甲酚型环氧树脂。3.根据权利要求1所述环氧树脂的封装剂，其特征在于所述固化剂包括但不限于为多元胺类固化剂、聚酯类固化剂或硫醇类固化剂。4.根据权利要求1所述环氧树脂的封装剂，其特征在于所述环氧树脂选择为60-90份环氧树脂与10-40份二亚乙基三胺固化剂。5.一种权利要求1～4任一项所述环氧树脂的封装剂的制备方法，其特征在于：将环氧树脂60-90份和固化剂10-40份，在室温下搅拌2～5min至粘稠状得到。6.一种权利要求1所述环氧树脂的封装剂的使用方法，其特征在于用于实现无损封装的高效稳定钙钛矿太阳能电池。7.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于将盖板玻璃盖在待封装钙钛矿太阳能电池表面，露出待测电极；在钙钛矿电池的四周涂覆环氧树脂的封装剂，静置3～6h，环氧树脂完全固化后即完成钙钛矿电池的封装。

技术总结
本发明涉及一种环氧树脂的封装剂及制备和使用方法，首先制备了一种可室温固化的环氧树脂封装剂，所述环氧树脂封装剂由环氧树脂和固化剂。组份重量份数为环氧树脂60-90份和固化剂10-40份。环氧树脂的封装剂的制备方法，其特征在于：将环氧树脂60-90份和固化剂10-40份，在室温下搅拌2～5min至粘稠状得到。通过调控树脂材料和固化剂的比例，实现环氧树脂的室温快速固化，然后将环氧树脂用于钙钛矿器件的四周进行封装。四周进行封装。四周进行封装。


技术研发人员：李炫华 王彤 冯广鹏
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/8/9