钙钛矿电池、光伏组件、光伏系统和用电装置

技术领域

本申请涉及太阳能电池领域，具体涉及一种钙钛矿电池、光伏组件、光伏系统和用电装置。

背景技术

随着新能源领域的快速发展，太阳能电池已广泛应用于航天、工业、商业、农业和通信等领域。钙钛矿太阳能电池（perovskite solar cells）是利用钙钛矿型晶体材料的光电转换机制将太阳能转换为电能的装置，是目前的第三代太阳能电池，其具有光电转换效率高、制作工艺简单、生产成本低等多种优势，近年来被大量研究。

钙钛矿电池在使用过程中，外界工况温度的变化会使钙钛矿电池器件产生热疲劳，发生性能退化。且温度越高，性能退化越严重，导致钙钛矿电池的工作寿命缩短。因此，如何缓解外界工况温度变化对钙钛矿电池性能的影响，进而延长钙钛矿电池的工作寿命，已经成为本领域中亟待解决的关键问题之一。

发明内容

本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的之一在于，提供一种钙钛矿电池，其能够缓解由于外界工况温度变化而引起的钙钛矿电池内部温度变化，从而能够延长钙钛矿电池的工作寿命。

为了达到上述目的，本申请的第一方面提供了一种钙钛矿电池，包括钙钛矿电池单体、温控模块和温度感应模块，所述温控模块设于所述钙钛矿电池单体的受光面和背光面中的至少一个面上；至少一所述温控模块包括第一相变材料层和第一封装层，所述第一相变材料层设于所述钙钛矿电池单体的受光面或背光面上，所述第一封装层设于所述第一相变材料层的背离所述钙钛矿电池单体的表面，并封装所述第一相变材料层；所述温度感应模块用于检测所述钙钛矿电池单体的温度。

上述的钙钛矿电池通过在钙钛矿电池单体的受光面和背光面中的至少一个面上设置温控模块，当外界工况温度较高或较低时，该温控模块中的第一相变材料层可以通过相变吸热和相变放热使钙钛矿电池单体维持在一个相对稳定的温度范围内，缓解外界工况温度的变化对钙钛矿电池单体的性能造成不利影响，从而延长钙钛矿电池的工作寿命，同时可提高钙钛矿电池的可靠性。通过在钙钛矿电池单体上设置温度感应模块，可以比较方便地对钙钛矿电池单体的工作温度进行测量。

在任意的实施方式中，所述第一相变材料层设于所述钙钛矿电池单体的背光面，所述第一封装层包括侧封装层和透明盖板，所述透明盖板设于所述第一相变材料层背离所述钙钛矿电池单体的表面，所述侧封装层设于所述第一相变材料层的侧壁并与所述透明盖板共同封装所述第一相变材料层。如此，更加有利于缓解外界工况温度变化对钙钛矿电池单体的性能造成不利影响，延长钙钛矿电池的工作寿命。

在任意的实施方式中，所述温控模块还包括导热盖板，所述导热盖板位于所述第一相变材料层与所述钙钛矿电池单体之间。如此，可以将第一相变材料层与钙钛矿电池单体隔开，避免相变材料与钙钛矿电池单体直接接触。

在任意的实施方式中，所述第一相变材料层的相变温度为20 ℃~75 ℃。如此，第一相变材料层的相变温度基本覆盖钙钛矿电池的常用工作温度，可以根据钙钛矿电池所需适用的工况温度来选择合适相变温度的相变材料作为第一相变材料层。

在任意的实施方式中，所述第一相变材料层中的相变材料包括石蜡类相变材料、聚乙二醇类相变材料和脂肪酸类相变材料中的一种或多种。上述的相变材料具有合适的相变储能作用，能够有效地调控钙钛矿电池单体的工作温度。

在任意的实施方式中，所述第一相变材料层的厚度为2 mm~3 mm。如此，既可以确保对钙钛矿电池单体能够起到良好的控温作用，又可以避免由于第一相变材料层太厚而影响钙钛矿电池的光电转换效率。

在任意的实施方式中，所述温度感应模块包括第二相变材料层和第二封装层，所述第二相变材料层设于所述钙钛矿电池单体的侧面，所述第二封装层设于所述第二相变材料层背离所述钙钛矿电池单体的表面并封装所述第二相变材料层。如此，可以通过观察第二相变材料层中的相变材料外观及是否发生相变，大致地判断钙钛矿电池单体的工作温度。并且，通过观察温度感应模块的第二相变材料层中相变材料的量是否减少，可以验证钙钛矿电池单体是否发生了封装失效。

在任意的实施方式中，所述第二相变材料层的数量为多个，多个所述第二相变材料层层叠设置于所述钙钛矿电池单体的侧面，多个所述第二相变材料层的相变温度不相同；所述温度感应模块还包括导热封装层，相邻的所述第二相变材料层之间通过所述导热封装层隔开，所述第二封装层设于最外层的所述第二相变材料层背离所述钙钛矿电池单体的表面。如此，在不同的工作温度下不同层的第二相变材料层会相应地发生相变，从而能够在较宽的温度范围内更加直观地判断钙钛矿电池单体的工作温度。

在任意的实施方式中，导热封装层的导热率为1 W/(m·K)~5 W/(m·K)。如此，可以使相邻的第二相变材料层之间具有良好的热传导性，提高温度感应模块检测钙钛矿电池单体温度的准确性。

在任意的实施方式中，从所述钙钛矿电池单体的侧壁向外延伸的方向上，多个所述第二相变材料层的相变温度逐渐升高。如此，可以更加方便、准确地判断钙钛矿电池单体的工作温度。

在任意的实施方式中，从所述钙钛矿电池单体的侧壁向外延伸的方向上，相邻的所述第二相变材料层的相变温度差值≤33 ℃。如此，可以进一步地提高对钙钛矿电池单体工作温度的检测准确性。

在任意的实施方式中，从所述钙钛矿电池单体的侧壁向外延伸的方向上，最内层的所述第二相变材料层的相变温度为T

在任意的实施方式中，所述第二相变材料层的数量为2~6个。

在任意的实施方式中，单个所述第二相变材料层的厚度为0.5 mm~8 mm。

在任意的实施方式中，单个所述导热封装层的厚度为0.5 mm~3 mm。

在任意的实施方式中，所述第二封装层的导热率≤0.6 W/(m·K)。如此，第二封装层的导热率较低，具有较好的隔热性能，可以减小外部环境温度对于第二相变材料层的影响，使第二相变材料层能够更加真实地反映钙钛矿电池单体的工作温度，从而提高温度测量的准确性。

在任意的实施方式中，所述第二封装层的材料包括丁基胶、聚烯烃弹性体、聚氨酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚硫胶、聚乙烯醇缩丁醛酯和硅酮胶中的一种或多种。这些材料具有较低的导热率，可有效减小外部环境温度对于第二相变材料层的影响。

在任意的实施方式中，所述温度感应模块设于所述钙钛矿电池单体的侧面局部区域，或所述温度感应模块围设于所述钙钛矿电池单体的整个侧面。

在任意的实施方式中，所述钙钛矿电池单体包括依次层叠设置的第一电极、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层和第二电极。

本申请的第二方面提供了一种光伏组件，包括本申请第一方面的钙钛矿电池。如此，该光伏组件能够缓解由于外界工况温度变化而引起的钙钛矿电池内部温度变化，具有较长的工作寿命，并且能够比较方便地对钙钛矿电池单体的工作温度进行测量。

本申请的第三方面提供了一种光伏系统，包括本申请第二方面的光伏组件。

本申请的第四方面提供了一种用电装置，包括本申请第一方面的钙钛矿电池。

本申请的一个或多个实施例的细节在下面的附图和描述中提出。本申请的其他特征、目的和优点将从说明书、附图以及权利要求书变得明显。

附图说明

为了更好地描述和说明这里公开的那些申请的实施例或示例，可以参考一幅或多幅附图。用于描述附图的附加细节或示例不应当被认为是对所公开的申请、目前描述的实施例或示例以及目前理解的这些申请的最佳模式中的任何一者的范围的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：

图1为本申请一实施方式的钙钛矿电池的结构示意图；

图2为本申请另一实施方式的钙钛矿电池的结构示意图；

图3为本申请另一实施方式的钙钛矿电池的结构示意图；

图4为本申请一实施方式的用电装置的结构示意图。

附图标记说明：

6、用电装置；10、钙钛矿电池；11、钙钛矿电池单体；12、温控模块；13、导热盖板；14、温度感应模块；15、玻璃基底；111、第一电极；112、电子传输层；113、钙钛矿层；114、空穴传输层；115、第二电极；121、第一相变材料层；122、侧封装层；123、透明盖板；141、第二相变材料层；142、第二封装层；143、导热封装层。

具体实施方式

以下，适当地参照附图详细说明公开了本申请的钙钛矿电池、光伏组件、光伏系统和用电装置的一些实施方式。但是会有省略不必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。此外，附图及以下说明是为了本领域技术人员充分理解本申请而提供的，并不旨在限定权利要求书所记载的主题。

本申请所公开的“范围”以下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的，并且可以进行任意地组合，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，如果针对特定参数列出了60~120和80~110的范围，理解为60~110和80~120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1~3、1~4、1~5、2~3、2~4和2~5。在本申请中，除非有其他说明，数值范围“a~b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0~5”表示本文中已经全部列出了“0~5”之间的全部实数，“0~5”只是这些数值组合的缩略表示。另外，当表述某个参数为≥2的整数，则相当于公开了该参数为例如整数2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等。比如，当表述某个参数为选自“2-10”的整数，相当于列出了整数2、3、4、5、6、7、8、9和10。

如果没有特别的说明，本申请的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。

如果没有特别的说明，本申请的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，优选是顺序进行的。例如，所述方法包括步骤(a)和(b)，表示所述方法可包括顺序进行的步骤(a)和(b)，也可以包括顺序进行的步骤(b)和(a)。例如，所述提到所述方法还可包括步骤(c)，表示步骤(c)可以任意顺序加入到所述方法，例如，所述方法可以包括步骤(a)、(b)和(c)，也可包括步骤(a)、(c)和(b)，也可以包括步骤(c)、(a)和(b)等。

如果没有特别的说明，本申请所提到的“包括”和“包含”表示开放式。例如，所述“包括”和“包含”可以表示还可以包括或包含没有列出的其他组分。

如果没有特别的说明，在本申请中，术语“或”是包括性的。举例来说，短语“A或B”表示“A，B，或A和B两者”。进一步地，以下任一条件均满足条件“A或B”：A为真（或存在）并且B为假（或不存在）；A为假（或不存在）而B为真（或存在）；或A和B都为真（或存在）。

在本申请中，如无其他说明，A（如B），表示B为A中的一种非限制性示例，可以理解A不限于为B。

本申请中涉及“多个”、“多种”等，如无特别限定，指在数量上大于2或等于2。例如，“一种或多种”表示一种或大于等于两种。

本文中所使用的“其组合”、“其任意组合”、“其任意组合方式”等中包括所列项目中任两个或任两个以上项目的所有合适的组合方式。

本文中，“合适的组合方式”、“合适的方式”、“任意合适的方式”等中所述“合适”，以能够实施本申请的技术方案为准。

本申请中，“进一步”、“更进一步”、“特别”等用于描述目的，表示内容上的差异，但并不应理解为对本申请保护范围的限制。

本申请中，“第一方面”、“第二方面”、“第三方面”、“第四方面”等中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于描述目的，不能理解为指示或暗示相对重要性或数量，也不能理解为隐含指明所指示的技术特征的重要性或数量。而且“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅起到非穷举式的列举描述目的，应当理解并不构成对数量的封闭式限定。

本申请中，术语“室温”一般指4 °C~35 °C，可以指20 °C±5 °C 。在本申请的一些实施例中，室温是指20 °C~30 °C。

在本申请中，涉及数据范围的单位，如果仅在右端点后带有单位，则表示左端点和右端点的单位是相同的。比如，3 h~5 h或3 h~5 h均表示左端点“3”和右端点“5”的单位都是h（小时）。

本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。进一步地，本申请实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。

钙钛矿电池在使用过程中，外界工况温度的变化，例如长期阳光暴晒、高纬度地区夜间持续低温等，会使钙钛矿电池器件产生热疲劳，发生性能退化，导致钙钛矿电池的工作寿命缩短。因此，如何缓解外界工况温度变化对钙钛矿电池性能的影响，进而延长钙钛矿电池的工作寿命，已经成为本领域中亟待解决的关键问题之一。对此，本申请提供了一种钙钛矿电池，其通过对钙钛矿电池的结构进行改进，能够缓解外界工况温度变化对钙钛矿电池性能的影响，从而能够延长钙钛矿电池的工作寿命。

请参阅图1、图2和图3，本申请的第一方面提供了一种钙钛矿电池10，该钙钛矿电池10包括钙钛矿电池单体11、温控模块12和温度感应模块14。其中，温控模块12设置在钙钛矿电池单体11的受光面和背光面中的至少一个面上。至少一个温控模块12包括第一相变材料层121和第一封装层，第一相变材料层121设于钙钛矿电池单体11的受光面或背光面上，第一封装层设于第一相变材料层121的背离钙钛矿电池单体11的表面上，并封装第一相变材料层121；温度感应模块14用于检测钙钛矿电池单体11的温度。

本申请上述的钙钛矿电池10，通过在钙钛矿电池单体11的受光面和背光面中的至少一个面上设置温控模块12，温控模块12包括第一相变材料层121，当外界工况温度较高或较低时，该温控模块12中的第一相变材料层121可以通过相变吸热和相变放热使钙钛矿电池单体11维持在一个相对稳定的温度范围内，缓解外界工况温度的变化对钙钛矿电池单体11的性能造成不利影响，从而延长钙钛矿电池10的工作寿命，同时可提高钙钛矿电池10的可靠性。

另外，钙钛矿电池单体11标称工作温度的测量条件十分苛刻，需要选择在辐照度为800 W·m

需要说明的是，钙钛矿电池单体11通常包括受光面和背光面，其中钙钛矿电池单体11面对光照的一面为受光面，背对光照的一面为背光面。

可以理解，本申请中的温控模块12可以只设置在钙钛矿电池单体11的受光面上，或者只设置在钙钛矿电池单体11的背光面上，也可以是在钙钛矿电池单体11的受光面和背光面均设置上述的温控模块12。

在其中一些实施方式中，第一相变材料层121设于钙钛矿电池单体11的背光面，第一封装层包括侧封装层122和透明盖板123，透明盖板123设于第一相变材料层121背离钙钛矿电池单体11的表面上，侧封装层122设于第一相变材料层121的侧壁并与透明盖板123共同封装第一相变材料层121。通过将第一相变材料层121设置在钙钛矿电池单体11的背光面，且通过透明盖板123对第一相变材料层121背离钙钛矿电池单体11的表面进行封装，更加有利于缓解外界工况温度变化对钙钛矿电池单体的性能造成不利影响，延长钙钛矿电池的工作寿命，且避免对钙钛矿电池单体的效率造成较大影响。

可以理解，透明盖板123应该具有良好的透光度，以免影响钙钛矿电池10的光电转换效率。作为示例，透明盖板123可以采用玻璃盖板。同样地，第一相变材料层121应采用透光性良好的相变材料，以免影响钙钛矿电池10的光电转换效率。

在其中一些实施方式中，第一相变材料层121的相变温度为20 ℃~75 ℃。具体地，可以根据钙钛矿电池10所需适用的工况温度来选择合适相变温度的相变材料作为第一相变材料层121。例如，当钙钛矿电池10适用的工况温度相对比较高时，可以在上述相变温度范围内选择相变温度较高的相变材料作为第一相变材料层121，利用该第一相变材料层121在较高温度下相变吸热，调控钙钛矿电池单体11的温度；当钙钛矿电池10适用的工况温度相对比较低时，可以在上述相变温度范围内选择相变温度较低的相变材料作为第一相变材料层121，利用该第一相变材料层121在较低温度下相变凝固放热，调控钙钛矿电池单体11的温度。

可理解，第一相变材料层121的相变温度可以为但不限于20 ℃、25 ℃、30 ℃、35℃、40 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃、60 ℃、65 ℃、70 ℃、75 ℃。

在其中一些实施方式中，第一相变材料层121中的相变材料包括正十八烷（相变温度27.7 ℃，相变潜热243.5 kJ/kg）、六水合氯化钙（相变温度29.9 ℃，相变潜热187 kJ/kg）、十水合硫酸钠（相变温度32.39 ℃，相变潜热180 kJ/kg）、羊蜡酸（相变温度32 ℃，相变潜热152.7 kJ/kg）、PEG900（相变温度34 ℃，相变潜热150.5 kJ/kg）、月桂酸-软脂酸（相变温度35.2 ℃，相变潜热166.3 kJ/kg）、月桂酸（相变温度41 ℃~43 ℃，相变潜热221.6kJ/kg）、PEG600（相变温度20 ℃~25 ℃，相变潜热146 kJ/kg）、PEG1000（相变温度33.32℃，相变潜热166.71 kJ/kg）、PEG3400（相变温度56.4 ℃，相变潜热171.6 kJ/kg）、PEG10000（相变温度65.9 ℃，相变潜热180.6 kJ/kg）、PEG20000（相变温度67.7 ℃，相变潜热160.2kJ/kg）、羊脂酸（相变温度30.1 ℃，相变潜热152 kJ/kg）、肉豆蔻酸（相变温度53.7 ℃，相变潜热187 kJ/kg）、棕榈酸（相变温度62.3 ℃，相变潜热186 kJ/kg）、硬脂酸（相变温度70.7 ℃，相变潜热203 kJ/kg）中的一种或多种。

在其中一些实施方式中，第一相变材料层121的厚度为2 mm~3 mm。在相变材料的种类确定的情况下，温控模块12中第一相变材料层121的厚度大小决定了单位面积内第一相变材料层121的相变储热的多少。通过将第一相变材料层121的厚度控制在2 mm~3 mm，既可以确保对钙钛矿电池单体11能够起到良好的控温作用，又可以进一步提升钙钛矿电池10的光电转换效率。可理解，第一相变材料层121的厚度可以为但不限于2.0 mm、2.1 mm、2.2mm、2.3 mm、2.4 mm、2.5 mm、2.6 mm、2.7 mm、2.8 mm、2.9 mm、3.0 mm。

在其中一些实施方式中，在第一相变材料层121与钙钛矿电池单体11之间还设置有导热盖板13。通过在第一相变材料层121和钙钛矿电池单体11之间设置导热盖板13，可以将第一相变材料层121与钙钛矿电池单体11隔开，避免相变材料与钙钛矿电池单体11直接接触，并有利于钙钛矿电池单体11与第一相变材料层121之间的热量传导。需要说明的是，该导热盖板13应该具有良好的导热性能和良好的透光性，从而能够在第一相变材料层121与钙钛矿电池单体11之间进行热量的传导，且使光线能够很好地穿过导热盖板13入射到钙钛矿电池单体11上。作为示例，导热盖板13可以采用石墨烯玻璃。

在其中一些实施方式中，温度感应模块14包括第二相变材料层141和第二封装层142，第二相变材料层141设置在钙钛矿电池单体11的侧面上，第二封装层142设置在第二相变材料层141背离钙钛矿电池单体11的表面上。如此，通过在钙钛矿电池单体11的侧面上设置第二相变材料层141，并通过第二封装层142对第二相变材料层141进行封装，在已知第二相变材料层141中相变材料的种类的情况下，可以通过观察第二相变材料层141中的相变材料外观及是否发生相变，大致地判断钙钛矿电池单体11的工作温度。并且，通过观察温度感应模块14的第二相变材料层141中相变材料的量是否减少，可以验证钙钛矿电池单体11是否发生了封装失效。若第二相变材料层141中相变材料的量减少，说明第二相变材料层141发生了泄漏，钙钛矿电池单体11存在封装失效。因此，该温度感应模块14还可以作为封装效果检测模块用于检测钙钛矿电池单体11是否存在封装失效。

需要说明的是，温度感应模块14可以设置在钙钛矿电池单体11的侧面局部区域，也可以是围设置在钙钛矿电池单体11的整个侧面上。如图1所示，温度感应模块14可以只包括一层第二相变材料层141；如图2和图3所示，温度感应模块14也可以包括依次层叠设置在钙钛矿电池单体11侧面上的多层第二相变材料层141。为了方便观察第二相变材料层141中相变材料的外观和状态变化，第二封装层142应该采用透明或半透明的材料。

在其中一些实施方式中，第二封装层142采用导热系数较低的封装材料。如此，可以减小外部环境温度对于第二相变材料层141的影响，使得第二相变材料层141能够更加真实地反映钙钛矿电池单体11的工作温度，从而提高温度测量的准确性。

在其中一些实施方式中，第二封装层142采用导热率≤0.6 W/(m·K)的封装材料。如此，可以起到较好的隔热作用，有效地减小外部环境温度对于第二相变材料层141的影响，提高温度测量的准确性。

作为示例，第二封装层142可以采用以下封装材料中的一种或多种：丁基胶（导热率为0.15~0.21 W/(m·K)、水汽渗透率为0.5 g/sq.m/day）、聚烯烃弹性体（导热率为0.07~0.35 W/(m·K)、水汽渗透率为0.7 g/sq.m/day）、聚氨酯（0.05~0.1 W/(m·K)、水汽渗透率为13 g/sq.m/day）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（0.2~0.4 W/(m·K)、水汽渗透率为14 g/sq.m/day）、聚硫胶（0.4 W/(m·K)、水汽渗透率为19 g/sq.m/day）、聚乙烯醇缩丁醛酯（0.221 W/(m·K)、水汽渗透率为30 g/sq.m/day）、硅酮胶（0.3~0.6 W/(m·K)、水汽渗透率为46 g/sq.m/day）。

在其中一些实施方式中，温度感应模块14包括多个第二相变材料层141，多个第二相变材料层141层叠设置于钙钛矿电池单体11的侧面上，多个第二相变材料层141的相变温度不相同，相邻的第二相变材料层141之间通过导热封装层143隔开，最内层的第二相变材料层141与钙钛矿电池单体11侧面之间也通过导热封装层143隔开，第二封装层142设置在最外层的第二相变材料层141背离钙钛矿电池单体11的表面上；并且，从钙钛矿电池单体11的侧壁向外延伸的方向上多层第二相变材料层141的相变温度逐渐升高。如此，通过在钙钛矿电池单体11的侧面上交替层叠设置多层第二相变材料层141和导热封装层143，并且由内向外多层第二相变材料层141的相变温度逐渐升高，在不同的工作温度下不同层的第二相变材料层141会相应地发生相变，从而能够在较宽的温度范围内更加直观地判断钙钛矿电池单体11的工作温度。

可以理解，由于从钙钛矿电池单体11的侧壁向外延伸的方向上多层第二相变材料层141的相变温度逐渐升高；当钙钛矿电池单体11的工作温度逐渐升高时，从靠近钙钛矿电池单体11的第二相变材料层141至远离钙钛矿电池单体11的第二相变材料层141中的相变材料依次发生相变；通过观察发生相变的第二相变材料层141的位置，并根据其使用的相变材料种类，即可大致地判断此时钙钛矿电池单体11的工作温度。

在其中一些实施方式中，导热封装层143的导热率为1 W/(m·K)~5 W/(m·K)；导热封装层143的材料可以为高导热有机硅或者填充有高导热填料的环氧树脂复合材料，其中的高导热填料可以选自氮化铝、氮化硅、氮化硼、氧化铝和氧化硅中的一种或多种。通过采用上述的导热封装层143，可使相邻的第二相变材料层141之间具有良好的热传导性，提高温度感应模块14检测钙钛矿电池单体11的温度的准确性。

在其中一些实施方式中，设于钙钛矿电池单体11侧面的温度感应模块14中第二相变材料层141的数量为1~6个，各个第二相变材料层141的宽度可以为10 mm~15 mm，单个第二相变材料层141的厚度可以为0.5 mm~8 mm，各个导热封装层143的宽度可以为5 mm~10mm，单个导热封装层143的厚度可以为0.5 mm~3 mm。

可以理解，温度感应模块14中第二相变材料层141的数量可以为1个、2个、3个、4个、5个、6个；单个第二相变材料层141的宽度可以为但不限于10 mm、10.5 mm、11 mm、11.5mm、12 mm、12.5 mm、13 mm、13.5 mm、14 mm、14.5 mm、15 mm；单个第二相变材料层141的厚度可以为但不限于0.5 mm、0.6 mm、0.7 mm、0.8 mm、0.9 mm、1 mm、2 mm、3 mm、4 mm、5 mm、6mm、7 mm、8 mm；单个导热封装层143的宽度可以为但不限于5 mm、6 mm、7 mm、8 mm、9 mm、10mm；单个导热封装层143的厚度可以为但不限于0.5 mm、0.6 mm、0.7 mm、0.8 mm、0.9 mm、1mm、1.2 mm、1.5 mm、1.8 mm、2.0 mm、2.2 mm、2.5 mm、2.8 mm、3.0 mm。

在其中一些实施方式中，从钙钛矿电池单体11的侧壁向外延伸的方向上，相邻的两个第二相变材料层141的相变温度差值≤33 ℃。即，位于外层的第二相变材料层141的相变温度比与其相邻的内层的第二相变材料层141的相变温度高33 ℃以内。如此，可以进一步地提高对钙钛矿电池单体11工作温度的检测准确性。

需要说明的是，两个第二相变材料层141 “相邻”， 是指两个第二相变材料层141在位置上的相互接近，该两个第二相变材料层141可以在物理上直接接触，也可以不直接接触。

在其中一些实施方式中，从钙钛矿电池单体11的侧壁向外延伸的方向上，最内层的第二相变材料层141的相变温度为T

在其中一些实施方式中，钙钛矿电池单体11包括依次层叠设置的第一电极111、电子传输层112、钙钛矿层113、空穴传输层114和第二电极115。在一个具体示例中，第一电极111设置在玻璃基底15上，第一电极111为金属氧化物电极，第二电极115为金属电极。

在本申请中，钙钛矿电池单体11的背光面是指第二电极115背离空穴传输层114的表面；钙钛矿电池单体11的受光面是指玻璃基底15背离第一电极111的表面。

如图1所示的钙钛矿电池10的其中一种制备方法如下：在玻璃基底15上沉积第一电极111，在第一电极111上沉积电子传输层112，在电子传输层112上涂布钙钛矿层113，在钙钛矿层113上沉积空穴传输层114，在空穴传输层114上沉积第二电极115，从而形成钙钛矿电池单体11；通过激光对钙钛矿电池单体11的侧面四周进行清边留出封装区域，在钙钛矿电池单体11侧面四周的封装区域中依次添加封装材料形成导热封装层143、添加相变材料形成第二相变材料层141、添加封装材料形成第二封装层142，从而形成温度感应模块14；在钙钛矿电池单体11的背光面真空层压导热盖板13，在导热盖板13上添加封装材料形成侧封装层122，在侧封装层122围成的区域内添加相变材料形成第一相变材料层121，在第一相变材料层121上层压透明盖板123，从而形成温控模块12。

如图2所示的钙钛矿电池10的其中一种制备方法如下：在玻璃基底15上沉积第一电极111，在第一电极111上沉积电子传输层112，在电子传输层112上涂布钙钛矿层113，在钙钛矿层113上沉积空穴传输层114，在空穴传输层114上沉积第二电极115，从而形成钙钛矿电池单体11；通过激光对钙钛矿电池单体11的侧面四周进行清边留出封装区域，在钙钛矿电池单体11侧面四周的封装区域中依次交替添加封装材料和相变材料，形成交替层叠的三层导热封装层143和三层第二相变材料层141，在最外层的第二相变材料层141的外侧添加封装材料形成第二封装层142，从而形成温度感应模块14；在钙钛矿电池单体11的背光面真空层压导热盖板13，在导热盖板13上添加封装材料形成侧封装层122，在侧封装层122围成的区域内添加相变材料形成第一相变材料层121，在第一相变材料层121上层压透明盖板123，从而形成温控模块12。

如图3所示的钙钛矿电池10的其中一种制备方法如下：在玻璃基底15上沉积第一电极111，在第一电极111上沉积电子传输层112，在电子传输层112上涂布钙钛矿层113，在钙钛矿层113上沉积空穴传输层114，在空穴传输层114上沉积第二电极115，从而形成钙钛矿电池单体11；通过激光对钙钛矿电池单体11的侧面四周进行清边留出封装区域，在钙钛矿电池单体11某一侧的封装区域中依次交替添加封装材料和相变材料，形成交替层叠的五层导热封装层143和五层第二相变材料层141，在最外层的第二相变材料层141的外侧添加封装材料形成第二封装层142，从而在钙钛矿电池单体11的一侧形成温度感应模块14；在钙钛矿电池单体11另一侧的封装区域中依次添加封装材料形成导热封装层143、添加相变材料形成第二相变材料层141、添加封装材料形成第二封装层142，从而在钙钛矿电池单体11的另一侧也形成温度感应模块14；在钙钛矿电池单体11的背光面真空层压导热盖板13，在导热盖板13上添加封装材料形成侧封装层122，在侧封装层122围成的区域内添加相变材料形成第一相变材料层121，在第一相变材料层121上层压透明盖板123，从而形成温控模块12。

需要说明的是，以上各制备方法中在对相变材料进行封装时，要求封装的工艺温度低于相变材料的相变温度，即在相变材料为固态时进行封装。

本申请的第二方面提供了一种光伏组件，包括本申请第一方面的钙钛矿电池10。本申请的光伏组件通过采用本申请第一方面的钙钛矿电池10，能够缓解由于外界工况温度变化而引起的钙钛矿电池10内部温度变化，具有较长的工作寿命。

上述光伏组件中，包括一个或多个钙钛矿电池10，可根据具体的应用场景选择；进一步地，上述光伏组件中包括多个钙钛矿电池10，多个钙钛矿电池10串联或并联连接形成电池片。

在其中一些实施例中，上述光伏组件还包括光伏玻璃层、粘结层和背板。

电池片的两个表面分别设有粘结层，在其中一个粘结层中远离电池片的表面设有背板，在另一个粘结层中远离电池片的表面设有光伏玻璃层。

光伏玻璃层和背板用于保护保护钙钛矿电池10，其具有密封、绝缘、防水的作用；粘结层起到粘结光伏玻璃层与电池片、粘结背板与电池片的作用。

可选地，光伏玻璃层的材质为钢化玻璃，背板的材质采用TPT(聚氟乙烯) 或TPE(热塑性弹性体)材质，粘结层的材质采用EVA(聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物)。

进一步地，上述光伏组件还包括接线盒及外框。

接线盒用于保护整个光伏组件的发电系统，它相当于一个电流中转站，当有电池片出现短路，接线盒会自动断开短路的电池串。

外框可以起到支撑和保护整个光伏组件的作用，边框可采用铝合金材质，其强度、耐腐蚀性优异。

进一步地，通过硅胶来粘结、密封边框与光伏组件中其他部位的连接处。光伏组件可以将太阳能转化为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。

在其中一些实施例中，上述光伏组件为太阳能电池板。

本申请的第三方面提供了一种光伏系统，包括上述光伏组件。

光伏系统利用上述光伏组件中的钙钛矿电池10，将太阳辐射能直接转换成电能，效率高、稳定性好；进一步地，上述光伏系统为光伏发电系统。

光伏组件是光伏发电系统中的核心部分，上述光伏系统中，包括一个或多个光伏组件，可根据具体的应用场景选择；进一步地，上述光伏系统中包括多个光伏组件时，多个光伏组件形成光伏阵列。

上述光伏系统可以是独立光伏发电系统，也可以是并网光伏发电系统。

独立光伏发电系统包括光伏阵列、蓄电池组、充电控制器、电力电子变换器(逆变器)、负载等。其工作原理是，太阳辐射能量经过光伏阵列首先被转换成电能，然后由电力电子变换器变换后给负载供电，同时将多余的电能经过充电控制器后以化学能的形式储存在储能装置中，这样在日照不足时，储存在电池中的能量就可经过电力电子逆变器、滤波和工频变压器升压后变成交流220V、50 Hz的电能供交流负载使用。

并网光伏发电系统包括光伏阵列、高频DC/DC升压电路、电力电子变换器(逆变器)和系统监控。其工作原理是，太阳辐射能量经过光伏阵列转换后，再经高频直流变换后变成高压直流电，然后经过电力电子逆变器逆变后向电网输出与电网电压相频一致的正弦交流电流。

上述两种光伏发电系统各有特点，可根据具体的应用场景选择。

请参阅图4，本申请的第四方面提供了一种用电装置6，该用电装置6包括本申请第一方面的钙钛矿电池10。

在一些实施方式中，所述用电装置6为包括本申请的钙钛矿电池10的常见的设备，例如通信领域、交通领域、工农业领域、照明领域等。所述用电装置6例如可包括卫星、通讯设备、交通信号灯、灯塔、无线电话亭、石油钻探领域的监测设备、电源系统、野营灯、电动汽车、电子设备充电器、楼宇幕墙等。

以下，说明本申请的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

一、钙钛矿电池

实施例1：

一种钙钛矿电池的制备方法，其制备步骤如下：

1）钙钛矿电池单体制备

在玻璃基底上沉积FTO (掺氟SnO

2）温度感应模块制备

通过激光对钙钛矿电池单体的侧面四周进行清边，留出封装区域；在钙钛矿电池单体侧面四周的封装区域中依次添加高导热有机硅形成厚度为3 mm的导热封装层、添加聚乙二醇PEG600形成厚度为8 mm的第二相变材料层、添加丁基胶形成厚度为3 mm第二封装层，从而形成温度感应模块。

3）温控模块制备

在钙钛矿电池单体的第二电极上真空层压石墨烯玻璃材质的导热盖板，在导热盖板上添加聚烯烃形成厚度为3 mm的侧封装层，在侧封装层围成的区域内添加石蜡C

实施例2：

本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于：步骤2）中温度感应模块的制备步骤有所不同。

本实施例的步骤2）中，通过激光对钙钛矿电池单体的侧面四周进行清边留出封装区域，在钙钛矿电池单体侧面四周的封装区域中依次交替添加封装材料和相变材料，形成交替层叠的三层导热封装层和三层第二相变材料层，在最外层的第二相变材料层的外侧添加封装材料形成第二封装层，从而形成温度感应模块。

其中，第二相变材料层的相变材料由靠近钙钛矿电池单体的一侧向外依次为PEG600、PEG1000、PEG10000，其厚度皆为8 mm，各层导热封装层的材料及厚度、第二封装层的材料及厚度均与实施例1相同。

实施例3：

本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于：步骤2）中温度感应模块的制备步骤有所不同。

本实施例的步骤2）中，通过激光对钙钛矿电池单体的侧面四周进行清边留出封装区域，在钙钛矿电池单体某一侧的封装区域中依次交替添加封装材料和相变材料，形成交替层叠的五层导热封装层和五层第二相变材料层，在最外层的第二相变材料层的外侧添加封装材料形成第二封装层，从而在钙钛矿电池单体的一侧形成温度感应模块。

其中，第二相变材料层的相变材料由靠近钙钛矿电池单体的一侧向外依次为羊脂酸C

实施例4：

本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于：步骤3）中第一相变材料层所用的相变材料的种类不同。本实施例中第一相变材料层采用石蜡C

实施例5：

本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于：步骤3）中第一相变材料层所用的相变材料的种类不同。本实施例中第一相变材料层采用硬脂酸C

实施例6：

本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于：步骤3）中第一相变材料层所用的相变材料的厚度不同。本实施例中第一相变材料层的厚度为3 mm。

实施例7：

本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于：步骤3）中第一相变材料层所用的相变材料的种类不同。本实施例中第一相变材料层采用PEG20000。

对比例1：

该对比例与实施例1基本相同，区别仅在于：不在钙钛矿电池单体上制备温控模块。即制备方法中不包括步骤3）。

对比例2：

该对比例与实施例1基本相同，区别仅在于：不在钙钛矿电池单体上制备温度感应模块和温控模块。即制备方法中不包括步骤2）和步骤3）。

二、电池的性能测定

1）电池效率衰减相对值测试

老化操作：选择气温较高（环境气温~30℃）且天气情况良好的时间段（一个月之内基本无云、少风），将不同电池组件（对照组件&设置有温控模块的组件）以规定方法安装在户外，持续工作一个月。

老化开始前和老化结束时分别测试电池组件的光电转换效率，得到初始效率和老化后效率；通过对比电池的效率衰减相对值即可评估电池组件的工作寿命是否有改善。效率衰减相对值的大小反映了电池组件的工作寿命长短，效率衰减相对值越小表示电池的工作寿命越长，效率衰减相对值越大表示电池组件的工作寿命越短。

其中，效率衰减相对值=(初始效率-老化后效率)/初始效率。

电池组件效率（初始效率和老化后效率）的标准测试方法可以参考IEC 61730标准。

具体地，在室温25 ℃下，采用RXS-300SS (组件I-V测试仪，3A级氙灯模拟光源)，在AM1.5G光谱和 1000 W/m

PCE = P

= V

= V

其中，P

2）测温效果测试

标准测试方法参考IEC61215 10.5，测温模块测出的温度和IEC标准方法测得的温度，通过对比（（温度偏差值=IEC测得温度-测温模块测得温度）/ IEC测得温度）可评估测温是否准确。温度偏差值越大表示测温越不准确，温度偏差值越小表示测温越准确。

本申请的各实施例和对比例的钙钛矿电池的参数及性能测试结果如表1所示。注：表1中温度感应模块中的第二相变材料层由靠近钙钛矿电池的一侧向外依次命名为相变材料A、相变材料B、相变材料C、相变材料D、相变材料E等，以此类推。表1中的“S”表示实施例，如S1表示实施例1，S2表示实施例2，以此类推。类似地，“D”表示对比例，如D1表示对比例1，D2表示对比例2。

表1

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由表1可知：本申请的钙钛矿电池通过在钙钛矿电池单体上设置特定的温控模块，可使钙钛矿电池的效率衰减相对值较小，有效地提高钙钛矿电池的工作寿命；通过在钙钛矿电池单体上设置特定的温度感应模块，可以比较准确地检测钙钛矿电池单体的工作温度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准，说明书及附图可以用于解释权利要求的内容。