薄膜封装结构、其制备方法及太阳能电池与流程

1.本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种薄膜封装结构、其制备方法及太阳能电池。


背景技术：

2.钙钛矿太阳能电池的光电转换效率从2009年的3.8％迅速跃升到23.7％，与商业化太阳能电池效率相当。廉价的原材料和简单的制备工艺，使得钙钛矿电池在过去几年受到了前所未有的关注。传统刚性衬底太阳能电池已经可以满足大多数使用场景，后续如果以柔性衬底代替刚性衬底，将使电池具有重量轻、可弯曲、耐冲击、携带方便等优点，能更好的应用于军民多个领域。相比于普通的硅基太阳能电池，钙钛矿太阳能电池具有的高能量转换效率，使其可以在低光条件下进行充电，并且适用于任意的表面安装。
3.现有技术中，太阳能电池模组往往通过制备保护膜充当水氧阻隔膜，来阻隔水氧侵蚀，保护膜采用封边胶粘接于钙钛矿太阳能电池的功能层上，但保护膜无法保证产品在高湿度的特殊环境中长期正常使用。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种薄膜封装结构、其制备方法及太阳能电池，旨在提高抗水氧侵蚀能力。
5.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种薄膜封装结构，包括：
7.衬底；
8.电池功能层，设置于所述衬底上；
9.封装膜层，设置为盖状结构，所述封装膜层包裹于所述电池功能层的外周侧，所述封装膜层设置为无机层和有机层的交叠结构；
10.柔性保护膜层，设置为盖状结构，所述柔性保护膜层包裹于所述封装膜层的外周侧，且所述柔性保护膜层通过封边胶粘接于所述封装膜层上。
11.可选地，所述无机层设置为siox层、sinx层或siox层和sinx层的组合。
12.可选地，所述有机层设置为有机打印油墨层。
13.可选地，所述柔性保护膜层设置为聚对苯二甲酸乙二醇酯膜层。
14.可选地，所述柔性保护膜层的厚度大于150μm。
15.可选地，所述衬底设置为聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底。
16.一种太阳能电池，包括如上述任一方案所述的薄膜封装结构。
17.一种制备如上述任一方案所述的薄膜封装结构的方法，包括：
18.提供一所述衬底；
19.在所述衬底上制备所述电池功能层；
20.在所述电池功能层的外周侧交替沉积制备所述封装膜层；
21.在所述封装膜层的外周侧涂覆所述封边胶；
22.将所述柔性保护膜层盖设于所述封边胶上，得到所述薄膜封装结构。
23.可选地，所述封装膜层的外周侧涂覆所述封边胶和所述柔性保护膜层盖设于所述封边胶时，均需在氮气氛围下进行。
24.可选地，所述柔性保护膜层盖设于所述封边胶后，对所述薄膜封装结构脱泡烘烤。
25.本发明的有益效果：本发明提供的薄膜封装结构，在电池功能层上盖设有封装膜层，封装膜层设置为无机层和有机层的交叠结构，并在封装膜层上盖设有柔性保护膜层，封装膜层设置为无机层和有机层的交叠结构，能有效降低水氧透过率，延长该薄膜封装结构的使用寿命，通过在封装膜层上盖设柔性保护膜层，进一步提高该薄膜封装结构的抗水氧侵蚀能力；封装膜层和柔性保护膜层通过封边胶粘接，同时封装膜层和柔性保护膜层均设置为盖状结构，增加了两者的粘接面积，提高了连接可靠性。
26.本发明还提供了一种太阳能电池，包括上述的薄膜封装结构，能有效提高该太阳能电池的抗水氧侵蚀能力。
27.本发明还提供了一种薄膜封装结构的制备方法，采用交替沉积工艺制备无机层和有机层的交叠结构，提高了封装膜层的致密性，进而有效降低了水氧透过率。
附图说明
28.图1是本发明实施例提供的薄膜封装结构的纵截面图；
29.图2是本发明实施例提供的薄膜封装结构的制备方法的流程图。
30.图中：
31.100、衬底；200、电池功能层；300、封装膜层；400、柔性保护膜层；500、封边胶。
具体实施方式
32.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
33.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
35.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件
必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
36.本实施例提供了一种薄膜封装结构，如图1所示，该薄膜封装结构包括衬底100、电池功能层200、封装膜层300和柔性保护膜层400，电池功能层200设置于衬底100上；封装膜层300设置为盖状结构，封装膜层300包裹于电池功能层200的外周侧，封装膜层300设置为无机层和有机层的交叠结构；柔性保护膜层400设置为盖状结构，柔性保护膜层400包裹于封装膜层300的外周侧，且柔性保护膜层400通过封边胶500粘接于封装膜层300上。
37.本实施例提供的薄膜封装结构，在电池功能层200上盖设有封装膜层300，封装膜层300设置为无机层和有机层的交叠结构，并在封装膜层300上盖设有柔性保护膜层400，封装膜层300设置为无机层和有机层的交叠结构，能有效降低水氧透过率，延长该薄膜封装结构的使用寿命，通过在封装膜层300上盖设柔性保护膜层400，进一步提高该薄膜封装结构的抗水氧侵蚀能力；封装膜层300和柔性保护膜层400通过封边胶500粘接，同时封装膜层300和柔性保护膜层400均设置为盖状结构，增加了两者的粘接面积，提高了连接可靠性。
38.于本实施例中，衬底100设置为聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，pet)衬底，聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底的质量轻、易弯曲、透光性好，且制作成本低。在其他实施例中，衬底100也可设置为如玻璃等其他刚性材质。
39.于本实施例中，电池功能层200设置为钙钛矿太阳能电池功能层200。钙钛矿太阳能电池功能层200可包括空穴传输层、钙钛矿层和电子传输层，空穴传输层起到传输空穴阻挡电子的作用，而电子传输层起到传输电子阻挡空穴的作用。具体地，钙钛矿太阳能电池的材料通式为abx3，目前以ch3nh3pbi3(mapbi3)和nh2ch＝nh2pbi3(fapbi3)为代表，器件结构为介孔结构和平面结构，根据入射光的方向不同，通常又分为正式结构和反式结构。
40.可选地，无机层设置为siox层、sinx层或siox层和sinx层的组合，有机层设置为有机打印油墨层，siox层、sinx层或siox层和sinx层的组合与有机打印油墨层的交叠结构，提高了封装膜层300的致密性，进而降低了水氧透过率，有效防止水氧渗入电池功能层200内，提高了该薄膜封装结构在高湿度的特殊环境下的使用寿命。
41.为提高柔性保护膜层400的抗磨损性，柔性保护膜层400的厚度大于150μm，防止因外力过大导致柔性保护膜层400被刮除，提高其可靠性。可选地，柔性保护膜层400的厚度为160μm-200μm，既能起到保护作用，又具有足够的抗磨损性。优选地，柔性保护膜层400的厚度为200μm。在其他实施例中，本领域技术人员可根据实际需要设定柔性保护膜层400的厚度。
42.可选地，柔性保护膜层400设置为聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，pet)膜层，聚对苯二甲酸乙二醇酯膜层易弯曲，易加工成盖状结构，能完全覆盖在封装膜层300上，提高了加工便利性。
43.于本实施例中，封边胶500可选用环氧类、有机硅类或聚氨酯类固化胶。在其他实施例中，本领域技术人员也可选用丙烯酸和环氧、聚氨酯等组成的ab胶，根据需要选用即可。涂覆封边胶500时，可先将部分封边胶500涂覆在分布于封装膜层300周围的衬底100上，再依次涂覆至封装膜层300外周面，增加其分布面积，提高封装膜层300和柔性保护膜层400的粘接可靠性。
44.本实施例还提供了一种太阳能电池，该太阳能电池包括上述的薄膜封装结构。该
太阳能电池，具有较强的抗水氧侵蚀能力和使用可靠性。
45.本实施例还提供了一种薄膜封装结构的制备方法，如图2所示，包括如下步骤：
46.s1、提供一衬底100；
47.s2、在衬底100上制备电池功能层200；
48.s3、在电池功能层200的外周侧交替沉积制备封装膜层300；
49.s4、在封装膜层300的外周侧涂覆封边胶500；
50.s5、将柔性保护膜层400盖设于封边胶500上，得到薄膜封装结构。
51.本实施例提供的薄膜封装结构的制备方法，采用交替沉积工艺制备无机层和有机层的交叠结构，提高了封装膜层300的致密性，进而有效降低了水氧透过率。
52.可选地，在衬底100上制备电池功能层200之前，先通过等离子或紫外臭氧进行表面处理，改善表面截面性能。
53.制备封装膜层300时的沉积方法，可以采用化学气相沉积(cvd)、物理气相沉积(pvd)、等离子增强化学气相沉积(pecvd)或原子层沉积(ald)，根据需要选用即可。
54.可选地，在封装膜层300的外周侧涂覆封边胶500和将柔性保护膜层400盖设于封边胶500时，均需在氮气氛围下进行，氮气起到隔绝空气的作用，防止封边胶500与水汽发生反应。
55.于本实施例中，柔性保护膜层400盖设于封边胶500后，对薄膜封装结构脱泡烘烤，以使封边胶500固化。
56.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

技术特征：
1.薄膜封装结构，其特征在于，包括：衬底(100)；电池功能层(200)，设置于所述衬底(100)上；封装膜层(300)，设置为盖状结构，所述封装膜层(300)包裹于所述电池功能层(200)的外周侧，所述封装膜层(300)设置为无机层和有机层的交叠结构；柔性保护膜层(400)，设置为盖状结构，所述柔性保护膜层(400)包裹于所述封装膜层(300)的外周侧，且所述柔性保护膜层(400)通过封边胶(500)粘接于所述封装膜层(300)上。2.根据权利要求1所述的薄膜封装结构，其特征在于，所述无机层设置为siox层、sinx层或siox层和sinx层的组合。3.根据权利要求2所述的薄膜封装结构，其特征在于，所述有机层设置为有机打印油墨层。4.根据权利要求1所述的薄膜封装结构，其特征在于，所述柔性保护膜层(400)设置为聚对苯二甲酸乙二醇酯膜层。5.根据权利要求1所述的薄膜封装结构，其特征在于，所述柔性保护膜层(400)的厚度大于150μm。6.根据权利要求1所述的薄膜封装结构，其特征在于，所述衬底(100)设置为聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底。7.太阳能电池，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的薄膜封装结构。8.制备如权利要求1-6任一项所述的薄膜封装结构的方法，其特征在于，步骤包括：提供一所述衬底(100)；在所述衬底(100)上制备所述电池功能层(200)；在所述电池功能层(200)的外周侧交替沉积制备所述封装膜层(300)；在所述封装膜层(300)的外周侧涂覆所述封边胶(500)；将所述柔性保护膜层(400)盖设于所述封边胶(500)上，得到所述薄膜封装结构。9.根据权利要求8所述的薄膜封装结构的制备方法，其特征在于，在所述封装膜层(300)的外周侧涂覆所述封边胶(500)和将所述柔性保护膜层(400)盖设于所述封边胶(500)时，均需在氮气氛围下进行。10.根据权利要求8所述的薄膜封装结构的制备方法，其特征在于，所述柔性保护膜层(400)盖设于所述封边胶(500)后，对所述薄膜封装结构脱泡烘烤。

技术总结
本发明属于太阳能电池技术领域，公开了一种薄膜封装结构、其制备方法及太阳能电池。该薄膜封装结构包括衬底、电池功能层、封装膜层和柔性保护膜层，电池功能层设置于衬底上；封装膜层设置为盖状结构，封装膜层包裹于电池功能层的外周侧，封装膜层设置为无机层和有机层的交叠结构；柔性保护膜层设置为盖状结构，柔性保护膜层包裹于封装膜层的外周侧，柔性保护膜层通过封边胶粘接于封装膜层上。本实施例还提供了太阳能电池，该太阳能电池包括上述的薄膜封装结构。本发明还提供了薄膜封装结构的制备方法。该薄膜封装结构具有较好的抗水氧侵蚀能力，采用交替沉积工艺制备无机层和有机层的交叠结构，提高了封装膜层的致密性。提高了封装膜层的致密性。提高了封装膜层的致密性。


技术研发人员：刘高鹏 马中生 高裕弟 穆欣炬
受保护的技术使用者：义乌清越光电技术研究院有限公司
技术研发日：2023.06.09
技术公布日：2023/8/13