[发明专利]一种四端子钙钛矿与晶硅叠层电池组件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种四端子钙钛矿与晶硅叠层电池组件，包括从上至下依次设置的上封装玻璃、上层胶膜、钙钛矿电池组件串、中间胶膜、晶硅电池组件串、下层胶膜以及下封装玻璃，钙钛矿电池组件串与晶硅电池组件串具有相近的短路电流和开路电压，钙钛矿电池组件串和晶硅电池组件串共用一个逆变器。本发明还公开该电池组件的制备方法。本发明使用的钙钛矿电池组件串与晶硅电池组件的输出功率相似，上下两种电池组件串可以用任意串并联方式连接，使四端子叠层电池的连接方法具有多样性，是一种无电流损耗的四端子钙钛矿与晶硅叠层电池组件。

技术领域

本发明属于钙钛矿电池组件制备技术领域，特别涉及一种四端子钙钛矿与晶硅叠层电池组件及其制备方法。

背景技术

现有二端子钙钛矿与晶硅叠层电池，需要上下两种电池的电流匹配，要求顶部的钙钛矿具有高带隙（1.7eV左右，高于一般钙钛矿吸光层的带隙1.5eV~1.6eV），制备方法复杂、重复性不好等缺点不适合进行商业化应用。二端子的叠层电池一般通过串联的方式连接，但钙钛矿电池与晶硅电池的电压相差较大，影响了叠层整体性能的提升。并且尺寸变大后，顶部的半透明钙钛矿电池的透明电极产生的串联电阻会逐步增大。

四端子的钙钛矿电池由于制备方法简单，两种电池的电路相互独立，现有的晶硅组件可以直接用于四端子叠层电池的制备，只需要额外制备一个半透明钙钛矿光伏组件即可叠加起来使用，因此具有巨大的商业化应用潜力。通常的四端子叠层电池组件中，保留了钙钛矿组件原有的串联结构和切割方式，这种切割方式中，单片的钙钛矿电池内部的钙钛矿子电池串联后开路电压增大，短路电流不变，包括已公开的公开号为专利CN111312905A的专利，虽然顶部和底部可以实现单独的串并联线路，相互之间无影响，但由于钙钛矿材料的固有属性，使其在单位面积上具有比晶硅电池组件更高的开路电压，但短路电流确比晶硅电池组件低。因此顶部的钙钛矿电池组件和底部的晶硅电池组件在单位面积上具有不同的输出功率，需要两种适合不同输出电压和电流的逆变器，逆变器的价格十分昂贵，这个缺点限制了四端子钙钛矿与晶硅叠层电池组件的商业化应用。并且常规钙钛矿电池组件的激光切割方法（例如三次切割形成串联结构）会使电池组件中产生很多激光切割后的沟槽，这些沟槽会增加电池组件衰减的风险。

由于钙钛矿和晶硅的带隙随着温度变化的趋势不同，无论是二端子结构还是四端子结构的钙钛矿与晶硅叠层电池组件都存在电流和电压无法实现完全匹配的缺陷。在户外使用时，温度高于50摄氏度的情况时有发生，这会造成两种电池的吸光层带隙发生变化，造成电压和电流以及输出功率具有更大的差异，加速了电池组件和适配器等器材的衰减老化。同时，对于四端子结构的钙钛矿与晶硅叠层电池组件，顶部的钙钛矿电池组件的电压基本都大于0.8V，但底部的晶硅电池组件的电压都小于0.7V，如果顶部和底部的两种电池组件的电流和电压不匹配，我们需要使用两种适合不同的逆变器，这一点大幅度增加了运营成本。因此，虽然具有独立的输出不影响四端子叠层电池组件的正常使用，但增加了运营和维护成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种四端子钙钛矿与晶硅叠层电池组件及其制备方法，解决了顶部钙钛矿组件与底部晶硅组件工作电流、工作电压不匹配，从而需要两种适配的逆变器的问题。同时避免在吸光有效区域对电池组件进行激光切割，使用掩膜版在有效面积上溅射透明电极层，使电池形成多个并联的子电池结构，制备得到的顶部钙钛矿电池更稳定。

本发明是这样实现的，提供一种四端子钙钛矿与晶硅叠层电池组件，包括从上至下依次设置的上封装玻璃、上层胶膜、钙钛矿电池组件串、中间胶膜、晶硅电池组件串、下层胶膜以及下封装玻璃，所述钙钛矿电池组件串与晶硅电池组件串具有相近的短路电流和开路电压，所述钙钛矿电池组件串和晶硅电池组件串共用一个逆变器，所述上封装玻璃、上层胶膜、钙钛矿电池组件串以及中间胶膜分别为半透明或透明状态。

进一步地，所述钙钛矿电池组件串包括通过导电电路相互串联在一起的多个钙钛矿电池，每个所述钙钛矿电池包括正汇流和负汇流带以及通过该正汇流和负汇流带相互并联在一起的多个钙钛矿子电池。