光伏器件及其封装方法

技术领域

本申请涉及太阳能电池技术领域，具体地，涉及一种光伏器件及其封装方法。

背景技术

近年来，随着光伏建筑一体化技术的发展，对太阳能电池组件提出了更高的要求，不仅要求其具有较好的光电转化率，还需要保证太阳能电池组件较佳的密封性能。

但是，在太阳能电池组件的封装过程中，存在密封性能不理想的问题，由于水氧阻隔能力较弱，容易损坏，大大降低了电池寿命。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种光伏器件及其封装方法，以此解决太阳能电池组件密封性不佳的问题。

第一方面，本申请一实施例提供了一种光伏器件，该光伏器件包括：基板，基板上设置有太阳能电池组件；盖板，盖板靠近基板的内壁上开设有注胶槽，注胶槽的槽口朝向基板；第一密封层，设置于盖板和基板之间，第一密封层的两端分别粘接基板和盖板，第一密封层与盖板黏接的一端位于注胶槽内，第一密封层、基板以及盖板形成密封空间，太阳能电池组件容置于密封空间内。

结合第一方面，在本申请一实施例中，注胶槽沿盖板的四周边缘环绕分布，太阳能电池组件在基板上的正投影位于注胶槽在基板上的正投影内。

结合第一方面，在本申请一实施例中，该光伏器件还包括：位于盖板和基板之间的第二密封层，第二密封层位于第一密封层靠近太阳能电池组件的一侧；优选地，第一密封层的材料包括光敏胶；优选地，第二密封层的材料包括玻璃粉。

结合第一方面，在本申请一实施例中，第一密封层与第二密封层相间隔，第一密封层包围第二密封层设置；优选地，第一密封层与第二密封层在基板与盖板之间的厚度相同或者第一密封层低于第二密封层在基板与盖板之间的厚度。

结合第一方面，在本申请一实施例中，该光伏器件还包括：设置于盖板和太阳能电池组件之间的支撑层，支撑层用于支撑盖板并间隔太阳能电池组件。

结合第一方面，在本申请一实施例中，支撑层包括多个支撑单元，多个支撑单元设置于盖板靠近太阳能电池组件的内壁上；优选地，多个支撑单元在盖板靠近太阳能电池组件的内壁上间隔均匀分布。

结合第一方面，在本申请一实施例中，太阳能电池组件包括多组电池单元，每组电池单元包括依次设置的第一电极层、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层及第二电极层，第一电极层设置于基板上，第二电极层远离基板的一侧设置有阻隔层，阻隔层用于阻隔支撑层与太阳能电池组件；优选地，阻隔层覆盖第二电极层，且阻隔层的至少部分包覆电池单元的电子传输层、钙钛矿层以及空穴传输层。

结合第一方面，在本申请一实施例中，太阳能电池组件包括多组电池单元，每组电池单元包括依次设置的第一电极层、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层及第二电极层，第一电极层设置于基板上，第二电极层远离基板的一侧设置有阻隔层，阻隔层用于阻隔支撑层与太阳能电池组件；优选地，阻隔层覆盖第二电极层，且阻隔层的至少部分包覆电池单元的电子传输层、钙钛矿层以及空穴传输层。

第二方面，本申请一实施例提供了一种光伏器件的封装方法，该封装方法包括：提供一基板，在基板上制备太阳能电池组件；提供一盖板，在盖板的一侧表面开设注胶槽；在注胶槽内制备第一密封层；将基板和盖板进行真空压合，第一密封层分别粘接基板和盖板，第一密封层、基板以及盖板形成密封空间，太阳能电池组件容置于密封空间内。

结合第二方面，在本申请一实施例中，在注胶槽内制备第一密封层之前，还包括：在盖板的一侧表面制备支撑层，第一封装层环绕支撑层；和/或通过丝网印刷工艺在盖板的一侧表面制备第二密封层，第一封装层环绕第二封装层的外边缘。

结合第二方面，在本申请一实施例中，第一密封层的材料包括光敏胶，在注胶槽内制备第一密封层，包括：将光敏胶涂覆在溢胶槽内，形成第一密封层。

本申请实施例提供了一种光伏器件，在盖板和基板之间设置第一密封层，第一密封层的两端分别粘接基板和盖板，第一密封层与盖板黏接的一端位于注胶槽内，第一密封层、基板以及盖板形成密封空间，可使太阳能电池组件实现密封封装，提高了太阳能电池组件整体的稳定性，光伏器件能够完整地封住整个太阳能电池组件，防止组件破裂或电池原料的泄漏，能够很好地隔绝水氧，保证太阳能电池的吸光效率，延长太阳能电池寿命。

附图说明

图1为本申请一个实施例中提供的光伏器件的截面结构示意图。

图2为本申请一个实施例中提供的盖板的结构示意图。

图3为本申请又一个实施例中提供的光伏器件的结构示意图。

图4为本申请又一个实施例中提供的光伏器件的结构示意图。

图5为本申请又一个实施例中提供的光伏器件的结构示意图。

图6为本申请又一个实施例中提供的光伏器件的结构示意图。

图7为本申请又一个实施例中提供的光伏器件的结构示意图。

图8为本申请一个实施例中提供的一种光伏器件的封装方法的流程示意图。

图9为本申请另一个实施例中提供的一种光伏器件的封装方法的流程示意图。

图10为本申请又一个实施例中提供的一种光伏器件的封装方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

光伏技术的发展推动着太阳能电池相关产业的不断壮大，对太阳能电池组件的要求也日趋提高。在太阳能电池组件的生产过程中，需要将电池片连接以组成电池串，然后将多个电池串排列整齐连接成太阳能电池组件。

钙钛矿电池是近年来一种发展迅速的电池类型，在钙钛矿电池封装方式中，当前主流封装方式为面胶贴附乙烯-辛稀共聚物(Polyolefin Elastomer，POE)膜进行表面封层，再使用层压机进行压合。然而，该方式整体封装效果一般，且存在以下不足：钙钛矿材料多为含铅型材料，其中MAPbI3(甲基铵铅三碘化物)在120℃条件下容易分解，对于温度较为敏感；钙钛矿POE覆膜需在表面进行涂胶，封装材料可能与器件发生副反应，降低器件效率。除此之外，面胶+POE膜的封装方式密封性不佳，存在侧边缘气密性差的问题。

由于大多数钙钛矿会选用含铅(Pb)型配方，因此对含铅型钙钛矿电池进行良好封装以避免铅泄漏，能够提高电池寿命，同时也可以平衡效率与污染。

有鉴于此，本申请提供一种光伏器件及其封装方法，以解决太阳能电池组件密封性不佳的问题。

图1为本申请一个实施例中提供的光伏器件的截面结构示意图。图2为本申请一个实施例中提供的盖板的结构示意图。结合图1和图2所示，该光伏器件1包括：基板10，基板10上设置有太阳能电池组件11；盖板12，盖板12靠近基板10的内壁上开设有注胶槽121，注胶槽121的槽口朝向基板10；第一密封层13，设置于盖板12和基板10之间，第一密封层13的两端分别粘接基板10和盖板12，第一密封层13与盖板12黏接的一端位于注胶槽121内，第一密封层13、基板10以及盖板12形成密封空间，太阳能电池组件11容置于密封空间内。

示例性地，太阳能电池是一种清洁能源电池，通常以太阳能电池组件11的形式实现应用。太阳能电池组件11是采用多个太阳能电池单元串联或并联在一起而成的太阳能电池串，然后通过封装构成一体。太阳能电池单元，指的是具有作为可以取出电力的太阳能电池的功能的最小单位。太阳能电池单元可以是柔性太阳能电池芯片。太阳能电池单元具有输出电力的一对或者多对电极。太阳能电池单元可以是将电极设置于正反面的两面电极型，也可以是仅将电极设置于背面的背面电极型。相邻太阳能电池单元的正电极、负电极彼此连通串接，进而构成柔性太阳能电池组件。

示例性地，太阳能电池组件11包括硅太阳能电池、碲化砷、铜铟镓硒等半导体太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、有机太阳能电池等不同结构的太阳能电池中的一种或多种。

示例性地，基板10的材料可以是柔性材料。基板10的材料可以是弹性高分子塑料或者橡胶衬底。基板10的材料可以包括聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯及聚碳酸酯中的一种或多种。

示例性地，盖板12可以为封装玻璃基板(ENCAP Glass)，盖板12通过与基板10(Substrate)之间粘合在一起实现对太阳能电池组件11的封装。

示例性地，注胶槽121的形状构造可以为多种；例如，本申请提供的实施例中，注胶槽121为凹陷部。具体地，注胶槽121并未贯穿至与盖板12的内壁相背离的侧壁。

示例性地，第一密封层13的材料包括光敏胶(UV胶)。光敏胶又称紫外光固化胶，光敏胶是一种必须通过紫外线光照射才能固化的一类胶粘剂。具体地，第一密封层13为涂覆于注胶槽121内粘接基板10和盖板12的UV胶。

具体而言，图1为光伏器件1，其中表层为盖板12，底层为基板10，通过在注胶槽121内涂覆UV胶形成第一密封层13，盖板12和基板10通过第一密封层13粘合在一起，第一密封层13与盖板12黏接的一端位于注胶槽121内，第一密封层13、基板10以及盖板12共同形成一个密封空间，使得太阳能电池组件11容置于密封空间内。

本申请实施例提供的光伏器件，在盖板12和基板10之间设置第一密封层13，第一密封层13的两端分别粘接基板10和盖板12，第一密封层13与盖板12黏接的一端位于注胶槽121内，第一密封层13、基板10以及盖板12形成密封空间，可使太阳能电池组件11实现密封封装，提高了太阳能电池组件11整体的稳定性，光伏器件1能够完整地封住整个太阳能电池组件11，防止组件破裂或电池原料的泄漏，能够很好地隔绝水氧，保证太阳能电池的吸光效率，延长太阳能电池寿命。

在一实施例中，结合图1和图2所示，注胶槽121沿盖板12的四周边缘环绕分布，太阳能电池组件11在基板10上的正投影位于注胶槽121在基板10上的正投影内。

具体而言，注胶槽121为环状凹槽，注胶槽121为在盖板12的边缘形成的贯通的环状凹槽结构，太阳能电池组件11在盖板12上的投影位于环状凹槽所环绕的区域中。

本申请实施例提供的光伏器件，盖板12靠近基板10的内壁上开设有注胶槽121，注胶槽121沿盖板12的四周边缘环绕分布，通过在注胶槽121内涂覆UV胶进行外框胶密封形成第一密封层13，第一密封层13、基板10以及盖板12共同形成密封空间，使得太阳能电池组件11密封在一个密闭的环境内，有效隔绝外界水氧。

图3为本申请又一个实施例中提供的光伏器件的结构示意图。如图3所示，该光伏器件1还包括：位于盖板12和基板10之间的第二密封层14，第二密封层14位于第一密封层13靠近太阳能电池组件11的一侧。

示例性地，第二密封层14的材料包括玻璃粉。具体地，第二密封层14为激光高温烧结后粘接基板10和盖板12的玻璃粉层。第二密封层14与第一密封层13配合密封太阳能电池组件11。

示例性地，第二密封层14的宽度(X方向的尺寸)小于第一密封层13的宽度。其中，X方向与基板10的延展方向水平。内侧设置较窄的第二密封层14，可有效降低激光融封时热量对太阳能电池组件11的影响。

在一些其他实施例中，第二密封层14的宽度(X方向的尺寸)也可以大于等于第一密封层13的宽度。本申请对第二密封层14与第一密封层13的具体结构不做限定。

本申请实施例提供的光伏器件，第一密封层13位于太阳能电池组件11的外侧，形成阻隔水氧的第一保护层，提高了光伏器件1阻隔水氧的能力，在第一密封层13靠近太阳能电池组件11的一侧叠加第二密封层14，进一步增加盖板12和基板10之间的气密性，更有效阻隔水氧侵入，提升了光伏器件1的强度。

图4为本申请又一个实施例中提供的光伏器件的结构示意图。如图4所示，第一密封层13与第二密封层14相间隔，第一密封层13包围第二密封层14设置。

示例性地，第一密封层13与第二密封层14在基板10与盖板12之间的厚度(即Y方向上的高度)相同。

在一些其他实施例中，第一密封层13也可以低于第二密封层14在基板10与盖板12之间的厚度。

具体而言，图4中左侧的第一密封层13与第二密封层14间隔距离为L1，图4中右侧的第一密封层13与第二密封层14间隔距离为L2。其中，L1

应当理解，L1、L2可以根据实际情况取值，L1、L2可以是0，也可以是大于0的其他数值，L1也可以大于等于L2，本申请对第一密封层13与第二密封层14的间隔距离不做具体限定。

本申请实施例提供的光伏器件，第一密封层13与第二密封层14相间隔，第一密封层13包围第二密封层14设置，外侧的第一密封层13为阻隔水氧的第一保护层，第二密封层14为阻隔水氧的第二保护层，与现有技术相比，双层密封层能更好地阻隔水氧，提高器件质量与寿命。

图5为本申请又一个实施例中提供的光伏器件的结构示意图。如图5所示，该光伏器件1还包括：设置于盖板12和太阳能电池组件11之间的支撑层15，支撑层15用于支撑盖板12并间隔太阳能电池组件11。

在盖板12和太阳能电池组件11之间设置支撑层(Spacer，SPC)15，以支撑盖板12，在盖板12与基板10进行真空压合的过程，支撑层15可以间隔太阳能电池组件11和盖板12，起到缓冲的作用。

本申请实施例提供的光伏器件，在盖板12和太阳能电池组件11之间设置支撑层15，支撑层15能够支撑盖板12，并且在盖板12与基板10进行真空压合的过程，支撑层15可以将太阳能电池组件11和盖板12进行间隔，起到缓冲的作用，防止器件损坏。

图6为本申请又一个实施例中提供的光伏器件的结构示意图。如图6所示，支撑层15包括3个支撑单元151，3个支撑单元151设置于盖板12靠近太阳能电池组件11的内壁上。

示例性地，多个支撑单元151在盖板12靠近太阳能电池组件11的内壁上间隔均匀分布。

应当理解，支撑层15的支撑单元151的数量可以是其他数值，本申请实施例仅用于示例，对支撑单元151的数量不做具体限定。

本申请实施例提供的光伏器件，在盖板12和太阳能电池组件11之间设置多个支撑单元151，多个支撑单元151共同支撑盖板12，并且在盖板12与基板10进行真空压合的过程，通过多个支撑单元151将太阳能电池组件11和盖板12进行间隔，以此缓冲压力，防止器件损坏，进一步提高太阳能电池组件11的寿命。

图7为本申请又一个实施例中提供的光伏器件的结构示意图。如图7所示，太阳能电池组件11包括多组电池单元，每组电池单元包括依次设置的第一电极层111、电子传输层112、钙钛矿层113、空穴传输层114及第二电极层115，第一电极层111设置于基板10上，第二电极层115远离基板10的一侧设置有阻隔层116，阻隔层116用于阻隔支撑层15与太阳能电池组件11。

示例性地，第一电极层111可以为底电极层。第二电极层115可以为顶电极层。具体而言，第一电极层111可以是TCO(透明氧化物)透明导电底电极。第二电极层115的材料包括Au、Ag等导电金属，也可以为ITO、FTO等TCO电极或碳电极。

示例性地，空穴传输层114、钙钛矿层113和电子传输层112组成叠层结构。钙钛矿层113和电子传输层112之间可以存在其他功能膜层。本申请对叠层结构的具体结构不做限定，可以根据实际情况设置。

具体而言，在远离基板10的方向(即图7中的Y方向)上，太阳能电池组件11包括依次层叠设置的底电极层、电子传输层112、钙钛矿层113、空穴传输层114、顶电极层以及阻隔层116。其中，阻隔层116覆盖顶电极层，且阻隔层116的至少部分包覆电池单元的电子传输层112、钙钛矿层113以及空穴传输层114。

本申请实施例提供的光伏器件，在第二电极层115远离基板10的一侧设置阻隔层116，通过阻隔层116阻隔支撑层15与太阳能电池组件11，以免支撑层15的材料溢出影响器件效率。

在一些实施例中，继续如图7所示，太阳能电池组件11还包括2条电极引线16，2条电极引线16各自的一端分别与光伏器件1内部的太阳能电池组件11的底电极和顶电极连接，且这2条电极引线16各自的未连接端作为预留引出线，引出到光伏器件1的外部。

示例性地，电极引线16为金属丝或复合金属丝中的任意一种或至少两种的组合；金属丝包括金丝或铜丝中的任意一种；复合金属丝包括金锡合金、铜锡合金或银铟合金中的任意一种。

本申请实施例提供的光伏器件，能够完整地封住整个太阳能电池组件11，防止太阳能电池组件11破裂或电池原料的泄漏，能够很好地阻隔水氧，并能引出电极便于连接外电路，具有很长的寿命期。

图8为本申请一个实施例中提供的一种光伏器件的封装方法的流程示意图。如图8所示，该封装方法应用于封装太阳能电池组件，该封装方法包括如下步骤。

步骤100，提供一基板，在基板上制备太阳能电池组件。

示例性地，基板可以是透明基板。

具体而言，在基板上制备底电极层，在底电极层远离基板的一侧依次制备电子传输层、钙钛矿膜层、空穴传输层，在空穴传输层远离基板的一侧制备顶电极层。

步骤200，提供一盖板，在盖板的一侧表面开设注胶槽。

具体地，将盖板的外围进行酸洗开槽，注胶槽为溢胶槽，用于防止溢胶。

步骤300，在注胶槽内制备第一密封层。

步骤400，将基板和盖板进行真空压合，第一密封层分别粘接基板和盖板，第一密封层、基板以及盖板形成密封空间，太阳能电池组件容置于密封空间内。

本申请实施例提供的封装方法，在盖板的一侧表面开设注胶槽，在注胶槽内制备第一密封层，将基板和盖板进行真空压合时，第一密封层的两端分别粘接基板和盖板，第一密封层、基板以及盖板形成密封空间，可使太阳能电池组件实现密封封装，提高了太阳能电池组件整体的稳定性，光伏器件能够完整地封住整个太阳能电池组件，防止组件破裂或电池原料的泄漏，能够很好地隔绝水氧，保证太阳能电池的吸光效率，延长太阳能电池寿命。

图9为本申请另一个实施例中提供的一种光伏器件的封装方法的流程示意图。如图9所示，在注胶槽内制备第一密封层(步骤300)之前，还包括如下步骤。

步骤500，在盖板的一侧表面制备支撑层，第一封装层环绕支撑层。

具体地，在盖板的一侧表面涂覆聚酰亚胺为前驱体的有机胶(光刻胶的一种)，然后进行曝光显影，烘烤，完成支撑层的制备。支撑层能够支撑盖板，并且在盖板与基板进行真空压合的过程，支撑层可以将太阳能电池组件和盖板进行间隔，起到缓冲的作用，防止器件损坏。

步骤600，通过丝网印刷工艺在盖板的一侧表面制备第二密封层，第一封装层环绕第二封装层的外边缘。

具体地，在盖板的一侧表面通过丝网印刷玻璃粉(Frit)浆料完成第二密封层制备，进一步增加盖板和基板之间的气密性，更有效阻隔水氧侵入，提升了光伏器件的强度。

将盖板与基板进行真空压合，真空压合后UV胶及Frit胶和基板紧密接触，气密性更佳，压合完成后进行UV胶固化，需将太阳能电池组件的钙钛矿层用掩膜遮挡，避免直接暴露在UV下会影响材料稳定性。

UV固化完后将合版后的器件进行Frit密封圈的激光密封作业，作业完成后即封装完成。

图10为本申请又一个实施例中提供的一种光伏器件的封装方法的流程示意图。如图10所示，第一密封层的材料包括光敏胶，在注胶槽内制备第一密封层(步骤300)，包括如下步骤。

步骤700，将光敏胶涂覆在溢胶槽内，形成第一密封层。

应当理解，在制备好的盖板上进行UV胶涂胶，涂在溢胶槽中，评判工艺的标准为固化后的UV胶的高度不得高于第二密封层，以免第二密封层封装时激光密封失效。

太阳能电池组件完成顶电极蒸镀后需再次进行原子层沉积(Atomic layerdeposition，ALD)镀膜，在顶电极上方覆盖一层致密的一氧化硅(SiO)/纳米氧化铝(AL2O3)膜层，用于阻隔支撑层的有机胶与电池有机层，以免支撑层的有机胶溶剂溢出影响器件效率。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。