一种轻质发电组件及其制作方法与流程

    技术2025-02-09  47


    本发明属于太阳能电池,涉及一种轻质发电组件及其制作方法。


    背景技术:

    1、在光伏技术的发展中,异质结(heterojunction with intrinsic thin layer,简称hjt)太阳能电池因其出色的转换效率和较低的温度系数而备受关注。与其他晶硅太阳电池不同,hjt具有优异的弱光发电特性,非常适用于bipv或bapv建筑外墙的发电。传统的hjt双玻组件悬挂于建筑外墙或置于建筑屋顶时,其重量载荷对建筑整体结构安全构成挑战,发展轻质组件可以提升hjt光伏组件在bipv,尤其是bapv改造的适应性。

    2、另一方面,hjt作为底层平台型技术,可以与其他先进工艺叠加。钙钛矿太阳能电池也因其可调节的带隙,与hjt吸收光谱可以形成良好匹配,叠层技术潜力巨大,钙钛矿晶硅叠层电池理论极限效高率>43%。目前,钙钛矿/hjt叠层电池已有众多研究成功,其中,以大板单结钙钛矿发电玻璃作为盖板,配合传统hjt串焊组件形成4t或电压匹配2t的叠层光伏组件已有公开的样品,但是,轻质组件的开发尚未实现。

    3、对于叠层组件,4t电路方式可以分别引出钙钛矿和hjt的发电输出,但是,两套逆变器等配套设施的需求会带来巨量的成本增加。以确定面积的hjt组件输出电压为基准,通过改变同样面积钙钛矿组件划线间距使其与hjt组件电压匹配,可以将系统简化为并联的2t结构以降低成本。这种方法可以用于光伏电站标准组件的生产,但是,在bipv/bapv的应用中,需要根据墙体面积设计适配多种面积甚至形状的叠层轻质组件,这使得以上电压匹配的方式难以实现,或者造成设计生产成本飞涨。

    4、因此,如何提供一种轻质发电组件及其制作方法,以解决现有技术中hjt电池与钙钛矿电池难以高效集成、电压匹配难、生产成本高以及难以满足市场对轻质太阳能组件需求等问题,成为本领域技术人员亟待解决的一个重要技术问题。

    5、应该注意,上面对技术背景的介绍只是为了方便对本技术的技术方案进行清楚、完整的说明,并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本技术的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。


    技术实现思路

    1、鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种轻质发电组件及其制作方法,用于解决现有技术中hjt电池与钙钛矿电池难以高效集成、整体光电转换效率低、生产成本高以及难以满足市场对轻质便携太阳能产品需求等问题。

    2、为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种轻质发电组件,包括:

    3、第一柔性基材层;

    4、第一柔性胶膜层,位于所述第一柔性基材层上;

    5、hjt组件发电层,位于所述第一柔性胶膜层上,所述hjt组件发电层包括至少一个hjt电池片,所述hjt电池片包括多个矩形长条电池单元,多个所述矩形长条电池单元通过叠瓦工艺粘接成串联组件;

    6、第二柔性胶膜层,位于所述hjt组件发电层上;

    7、柔性钙钛矿发电层,正面朝下倒置于所述第二柔性胶膜层上,所述柔性钙钛矿发电层采用串联组件结构;

    8、第二柔性基材层,位于所述柔性钙钛矿发电层的背面;

    9、其中,所述hjt组件发电层的开路电压与所述柔性钙钛矿发电层的开路电压相匹配,且所述hjt组件发电层与所述柔性钙钛矿发电层的引线通过并联方式连接,形成两端输出结构。

    10、可选地,所述hjt组件发电层的开路电压与所述柔性钙钛矿发电层的开路电压相差不超过5%。

    11、可选地,所述第一柔性基材层的材质包括pet、pen、透明pi及utg中的任意一种;所述第二柔性基材层的材质包括pet、pen、透明pi及utg中的任意一种。

    12、可选地,所述第一柔性胶膜层的材质包括eva、poe及pvb中的任意一种;所述第二柔性胶膜层的材质包括eva、poe及pvb中的任意一种。

    13、可选地,所述柔性钙钛矿发电层从背面至正面包括依次叠设的第一透明电极层、空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层及第二透明电极层。

    14、可选地,所述第一透明电极层的材质包括fto、ito及银纳米线网络电极中的任意一种;所述空穴传输层的材质包括niox、pedot:pss、spiro-ometad、ptaa及p3ht中的任意一种;所述钙钛矿吸收层的材质为abx3型结构化合物,其中a为ch3nh3+、nh2-ch=nh2+、c4h9nh3+、cs+、k+或na+中的一种或多种组合,b为pb2+、sn2+、ge2+、mn2+、cu2+中的一种或多种组合,x为cl-、br-、i-中的一种或多种组合,所述钙钛矿吸收层的厚度范围是100~1000纳米;所述电子传输层的材质包括富勒烯衍生物和金属酞菁中的任意一种,所述电子传输层的厚度范围是100~500纳米;所述第二透明电极层的材质包括fto、ito及银纳米线网络电极中的任意一种。

    15、本发明还提供一种轻质发电组件的制作方法,包括以下步骤:

    16、提供第一柔性基材层、第一柔性胶膜层、hjt组件发电层、第二柔性胶膜层、柔性钙钛矿发电层及第二柔性基材层,并将所述第一柔性基材层、所述第一柔性胶膜层、所述hjt组件发电层、所述第二柔性胶膜层、所述柔性钙钛矿发电层及所述第二柔性基材层自下而上依次叠置,所述hjt组件发电层包括至少一个hjt电池片,所述hjt电池片包括多个矩形长条电池单元,多个所述矩形长条电池单元通过叠瓦工艺粘接成串联组件;所述柔性钙钛矿发电层正面朝下倒置于所述第二柔性胶膜层上,所述柔性钙钛矿发电层采用串联组件结构;

    17、采用层压工艺将所述第一柔性基材层、所述第一柔性胶膜层、所述hjt组件发电层、所述第二柔性胶膜层、所述柔性钙钛矿发电层及所述第二柔性基材层压合在一起;

    18、其中,所述hjt组件发电层的开路电压与所述柔性钙钛矿发电层的开路电压相匹配,且所述hjt组件发电层与所述柔性钙钛矿发电层的引线通过并联方式连接,形成两端输出结构。

    19、可选地,所述hjt组件发电层的开路电压与所述柔性钙钛矿发电层的开路电压相差不超过5%。

    20、可选地,所述柔性钙钛矿发电层从背面至正面包括依次叠设的第一透明电极层、空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层及第二透明电极层,形成所述柔性钙钛矿发电层包括以下步骤:

    21、提供第二柔性基材层,形成第一透明电极层于所述第二柔性基材层上,并利用激光刻线,于所述第一透明电极层上形成第一激光刻线;

    22、形成空穴传输层于所述第一透明电极层上;

    23、形成钙钛矿吸收层于所述空穴传输层上;

    24、形成电子传输层于所述钙钛矿吸收层上;

    25、采用激光刻线,依次划开所述电子传输层、所述钙钛矿吸收层及所述空穴传输层,形成第二激光刻线;

    26、形成第二透明电极层于所述电子传输层上,并利用激光刻线依次划开所述第二透明电极层、所述电子传输层、所述钙钛矿吸收层及所述空穴传输层,形成第三激光刻线,所述第三激光刻线将整个膜层划分为多个串联的电池单元,以形成串联组件结构;

    27、于所述串联组件结构上引出引线,实现电流输出。

    28、可选地,形成所述空穴传输层的方法包括涂覆、蒸镀及磁控溅射中的任意一种。

    29、可选地,形成所述钙钛矿吸收层的方法包括狭缝涂覆法、溶液法及气相辅助沉积法中的任意一种。

    30、可选地,形成所述电子传输层的方法包括涂覆、连续蒸镀及化学气相沉积中的任意一种。

    31、如上所述,本发明的轻质发电组件及其制作方法通过采用叠瓦工艺将hjt电池片形成串联组件,与柔性钙钛矿发电层实现了精确的电压匹配和高效集成。这种设计不仅有效降低了逆变器成本,而且提升了整个发电组件的发电效率。并且组件中各结构层的材料选择有助于减轻整体重量,增强了柔韧性、耐用性及可弯折特性,从而进一步扩展了发电组件的应用范围。此外,hjt组件发电层中矩形长条电池单元的排列、数量及面积可根据柔性钙钛矿发电层的开路电压等特定性能参数进行优化调整,这保持了设计的灵活性。本发明满足了市场对于轻质、高效和低成本太阳能产品的需求,展现出巨大的市场潜力和应用前景。


    技术特征:

    1.一种轻质发电组件,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的轻质发电组件,其特征在于:所述hjt组件发电层的开路电压与所述柔性钙钛矿发电层的开路电压相差不超过5%。

    3.根据权利要求1所述的轻质发电组件,其特征在于:所述第一柔性基材层的材质包括pet、pen、透明pi及utg中的任意一种;所述第二柔性基材层的材质包括pet、pen、透明pi及utg中的任意一种。

    4.根据权利要求1所述的轻质发电组件,其特征在于:所述第一柔性胶膜层的材质包括eva、poe及pvb中的任意一种;所述第二柔性胶膜层的材质包括eva、poe及pvb中的任意一种。

    5.根据权利要求1所述的轻质发电组件,其特征在于:所述柔性钙钛矿发电层从背面至正面包括依次叠设的第一透明电极层、空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层及第二透明电极层。

    6.根据权利要求5所述的轻质发电组件,其特征在于:所述第一透明电极层的材质包括fto、ito及银纳米线网络电极中的任意一种;所述空穴传输层的材质包括niox、pedot:pss、spiro-ometad、ptaa及p3ht中的任意一种;所述钙钛矿吸收层的材质为abx3型结构化合物,其中a为ch3nh3+、nh2-ch=nh2+、c4h9nh3+、cs+、k+或na+中的一种或多种组合,b为pb2+、sn2+、ge2+、mn2+、cu2+中的一种或多种组合,x为cl-、br-、i-中的一种或多种组合,所述钙钛矿吸收层的厚度范围是100~1000纳米;所述电子传输层的材质包括富勒烯衍生物和金属酞菁中的任意一种,所述电子传输层的厚度范围是100~500纳米;所述第二透明电极层的材质包括fto、ito及银纳米线网络电极中的任意一种。

    7.一种轻质发电组件的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:

    8.根据权利要求7所述的轻质发电组件的制作方法,其特征在于:所述hjt组件发电层的开路电压与所述柔性钙钛矿发电层的开路电压相差不超过5%。

    9.根据权利要求7所述的轻质发电组件的制作方法,其特征在于,所述柔性钙钛矿发电层从背面至正面包括依次叠设的第一透明电极层、空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层及第二透明电极层,形成所述柔性钙钛矿发电层包括以下步骤:

    10.根据权利要求9所述的轻质发电组件的制作方法,其特征在于:形成所述空穴传输层的方法包括涂覆、蒸镀及磁控溅射中的任意一种。

    11.根据权利要求9所述的轻质发电组件的制作方法,其特征在于:形成所述钙钛矿吸收层的方法包括狭缝涂覆法、溶液法及气相辅助沉积法中的任意一种。

    12.根据权利要求9所述的轻质发电组件的制作方法,其特征在于:形成所述电子传输层的方法包括涂覆、连续蒸镀及化学气相沉积中的任意一种。


    技术总结
    本发明提供一种轻质发电组件及其制作方法,通过采用叠瓦工艺将HJT电池片形成串联组件,与柔性钙钛矿发电层实现了精确的电压匹配和高效集成。这种设计不仅有效降低了逆变器成本,而且提升了整个发电组件的发电效率。并且组件中各结构层的材料选择有助于减轻整体重量,增强了柔韧性、耐用性及可弯折特性,从而进一步扩展了发电组件的应用范围。此外,HJT组件发电层中矩形长条电池单元的排列、数量及面积可根据柔性钙钛矿发电层的开路电压等特定性能参数进行优化调整,这保持了设计的灵活性。本发明满足了市场对于轻质、高效和低成本太阳能产品的需求,展现出巨大的市场潜力和应用前景。

    技术研发人员:马立云,汪元元,官敏
    受保护的技术使用者:中国建材国际工程集团有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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