基于钙钛矿太阳能电池的光伏光热一体化组件及制备方法
本发明属于太阳能光伏与光热耦合利用，具体地，涉及一种基于钙钛矿太阳能电池的光伏光热一体化组件及制备方法。
背景技术：
1、钙钛矿太阳能电池因其兼具高理论效率与良好产业兼容性，被认为是下一代高效率光伏技术的重要发展方向。然而，钙钛矿材料对温度高度敏感，其在实际运行条件下易受到热诱导离子迁移、界面反应加速以及相分离等退化机制的影响，严重制约了器件的长期稳定性与可靠性。为解决该问题，行业逐步开发出钙钛矿光伏光热一体化（pvt）组件，通过背侧集热结构带走电池余热，同步实现降温与热能回收，相关现有技术如下：
2、中国专利cn211606485u公开了一种高效能光伏光热组件，把钙钛矿电池和金属集热器结合在一起，内部设计六边形连通流道来提升换热效果，电池和集热器之间用两层eva胶搭配一层tpt绝缘膜做封装，通过循环流体收集热量。该方案虽然实现了发电和集热的基础结合，但存在不少缺陷：一方面中间的tpt膜只起到简单绝缘作用，阻挡不了钙钛矿内部具有腐蚀性的卤素离子，时间久了会慢慢腐蚀金属集热背板，造成设备损坏；另一方面组件只做了普通侧边密封，侧边封层和底部绝缘层相互独立，水汽、空气很容易从缝隙渗进去，进一步加速电池老化。除此之外，该方案只采用单一的流体换热方式，没有针对单结、钙钛矿-晶硅叠层等不同电池做差异化设计，也没有搭配热泵设备提升热能品质，整体温控能力和能源利用率都比较有限。
3、中国专利cn120834773a则公开了一种半透明钙钛矿光伏光热耦合系统，选用半透明钙钛矿电池，利用其光谱透过的特性，在电池下方单独设置集热层，同时搭配减反射层，把不同波段的太阳能分开利用，回收的热量可用于供暖、制氢等场景。该方案主要侧重太阳能光谱利用和热能多元化应用，电池与集热层之间仅设置减反射层，没有设计兼顾导热、防腐蚀、防水气的复合结构。而且这套方案的所要解决的问题是分光利用光能，并不是专门针对钙钛矿高温老化、离子迁移等问题做主动控温，没法有效减缓电池衰减，同时也没有设计完整的密封结构，在户外长期使用的稳定性较差。
4、中国专利cn223829738u公开了一种双面柔性太阳能电池，将双层柔性钙钛矿电池与曲面反射镜结合，还在反射镜处增设导热通道和光谱涂层，既能双面发电，也能辅助收集热量，适合各类曲面安装场景。但它的导热结构只是后置辅助通道，并不是紧贴电池背部的一体化主动温控结构；同时也没有使用专用阻隔材料来抵御卤素腐蚀、缓解高温相变问题，侧边也只是常规粘合密封，做不到整体密闭防护，并不适用于大面积、长寿命的光伏光热组件。
5、综合以上现有技术可以发现，当前市面上的钙钛矿光伏光热组件仍存在以下问题：
6、1、钙钛矿光伏光热组件的层间仅采用普通绝缘膜与导热胶组合，无法同时实现高效导热、阻隔卤素离子、阻挡水汽氧气的多重功能，层间结构可靠性差；
7、2、钙钛矿光伏光热组件的侧边密封结构与底部防护相互分离，无法形成整体密闭防护体系，外界水汽、杂质易侵入组件内部，加速电池老化失效；
8、3、钙钛矿光伏光热组件的换热形式设计单一，未将集热器与热泵系统结合，难以根据不同应用场景实现精准控温与热能分级利用；
9、4、现有防护薄膜多采用常规制备方式，易对钙钛矿核心层造成损伤，难以制备高致密防护层。
10、针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种基于钙钛矿太阳能电池的光伏光热一体化组件及制备方法。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于钙钛矿太阳能电池的光伏光热一体化组件及制备方法，通过独创的双层导热粘结层夹设阻隔涂层的三明治界面结构、边封与阻隔涂层搭接的密封体系，搭配适配钙钛矿的室温定向化学气相沉积工艺，并针对不同电池类型匹配差异化集热工质与耦合系统，在有效抑制钙钛矿热降解、卤素腐蚀的同时，大幅延长器件寿命、提升全生命周期发电量，并实现电能与不同品位热能的协同高效利用。
2、根据本发明提供的一种基于钙钛矿太阳能电池的光伏光热一体化组件，包括钙钛矿电池层、复合界面层、集热器背板及边封；
3、所述钙钛矿电池层、复合界面层及集热器背板沿受光至背光方向依次叠设；所述钙钛矿电池层的背光侧与复合界面层的受光侧贴合，所述复合界面层的背光侧与集热器背板的受光侧贴合；
4、所述复合界面层包括第一导热粘结层、阻隔涂层及第二导热粘结层；
5、所述第一导热粘结层、阻隔涂层及第二导热粘结层沿受光至背光方向依次叠设；所述钙钛矿电池层的背光侧与第一导热粘结层的受光侧贴合，所述第二导热粘结层的背光侧与集热器背板的受光侧贴合，所述阻隔涂层夹设于第一导热粘结层和第二导热粘结层之间；
6、所述集热器背板开设有多个流道，所述流道内流通有集热工质；
7、所述边封沿钙钛矿电池层至集热器背板的周侧边缘布设，所述边封为独立的侧边密封结构，其内侧下沿与阻隔涂层的边缘搭接粘合；所述阻隔涂层构成组件底部防护结构，侧边密封结构与底部防护结构相互独立且搭接连通，形成连续的密封防护体系；
8、所述集热工质包括显热工质和潜热工质；
9、当所述集热工质为显热工质时，所述集热器背板外侧包覆保温背板；
10、当所述集热工质为潜热工质时，所述集热器背板作为蒸发器与直膨式热泵系统耦合连接；
11、所述直膨式热泵系统包括压缩机、冷凝器、节流装置及蒸发器；
12、所述集热器背板构成该蒸发器，蒸发器出口连通压缩机进气端，压缩机出气端连通冷凝器入口，冷凝器出口经节流装置连通蒸发器入口，形成工质闭合循环回路。
13、优选地，所述钙钛矿电池层为单结钙钛矿电池、钙钛矿-晶硅叠层电池、钙钛矿-钙钛矿叠层电池中的任意一种。
14、优选地，所述钙钛矿电池层包括第一粘结层、顶电极、第一电荷传输层、钙钛矿吸收层、第二电荷传输层及背电极；
15、所述第一粘结层、顶电极、第一电荷传输层、钙钛矿吸收层、第二电荷传输层、背电极沿受光至背光方向依次叠设；
16、所述第一粘结层的背光侧与顶电极的受光侧贴合，所述顶电极的背光侧与第一电荷传输层的受光侧贴合，所述第一电荷传输层的背光侧与钙钛矿吸收层的受光侧贴合，所述钙钛矿吸收层的背光侧与第二电荷传输层的受光侧贴合，所述第二电荷传输层的背光侧与背电极的受光侧贴合；
17、所述第一粘结层的受光侧设置有表层薄膜，所述表层薄膜的边缘与边封的内侧上沿搭接粘合。
18、优选地，当所述钙钛矿电池层为钙钛矿-晶硅叠层电池时，所述钙钛矿电池层还包括复合隧穿层和晶硅吸收层；
19、所述复合隧穿层与晶硅吸收层沿受光至背光方向依次叠设；
20、所述钙钛矿吸收层的背光侧与复合隧穿层的受光侧贴合，所述复合隧穿层的背光侧与晶硅吸收层的受光侧贴合，所述晶硅吸收层的背光侧与第二电荷传输层的受光侧贴合。
21、优选地，所述边封由低水蒸气透过率高分子阻水材料制成，材料选自聚异丁烯丁基橡胶、聚烯烃弹性体、热塑性聚氨酯；
22、所述显热工质选自纯水、水-乙二醇混合溶液，所述潜热工质为环保制冷剂；
23、所述保温背板采用低导热系数绝热材料制成，材料选自聚氨酯发泡材料、挤塑聚苯板、二氧化硅气凝胶毡、真空绝热板。
24、优选地，所述第一导热粘结层与第二导热粘结层均为高导热界面粘结层，材质为eva或poe；所述阻隔涂层材质为聚对二甲苯。
25、本发明还提供一种基于钙钛矿太阳能电池的光伏光热一体化组件的制备方法，包括如下步骤：
26、s1、在钙钛矿电池层的背光侧贴合第一导热粘结层，得到预制基体；
27、s2、全包覆遮蔽预制基体受光面与侧壁，仅暴露第一导热粘结层（2）背光面；
28、s3、真空室温条件下通过派瑞林真空cvd工艺制备1～10 μm的阻隔涂层；cvd包括基材清洗活化、干燥、二聚体升华、高温裂解、室温聚合完整流程，全程不损伤钙钛矿；
29、s4、在阻隔涂层的背光侧贴合第二导热粘结层，再将第二导热粘结层的背光侧与开设流道、预装集热工质的集热器背板的受光侧整面贴合固定；
30、s5、沿钙钛矿电池层至集热器背板的周侧边缘空隙处，环绕填充阻水密封材料形成边封，使边封的内侧下沿与阻隔涂层的边缘搭接粘合，完成组件制备。
31、优选地，所述步骤s3中的cvd分为二聚体高温裂解、单体气相输送、室温聚合三步，基体全程无高温。
32、优选地，所述步骤s4中，第二导热粘结层与集热器背板采用真空压合方式实现整面无空隙接触固定。
33、优选地，所述步骤s5中，边封填充后采用常温固化工艺处理，固化后的边封宽度与厚度均为毫米量级。
34、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
35、1、本发明采用导热粘结层夹设阻隔涂层的夹层复合界面结构，克服传统层间结构仅可单一导热或绝缘、无法同步阻隔卤素离子与水汽氧气，且致密防护膜制备易高温损伤钙钛矿的缺陷，使得导热粘结层具备高效散热、离子防腐、水气阻隔多重作用，增加耐久性。
36、2、本发明采用边封分别搭接阻隔涂层与表层薄膜的一体化密封结构，克服侧边密封与底部防护相互独立、水汽杂质易侵入加速电池衰减的缺陷，形成连续无断点密闭防护屏障，有效延长组件服役寿命，提高全周期发电量。
37、3、本发明采用显热、潜热双工质可切换换热耦合结构，克服换热模式单一、无热泵协同、难以精准控温与热能分级利用的缺陷，适配单结、钙钛矿-晶硅叠层电池，组件温度均匀无热斑，可分级回收高低品位热能。
38、4、本发明采用先贴合导热粘结层、遮蔽电池后室温沉积阻隔涂层的低温制备工艺，克服传统成膜工艺易热损伤钙钛矿、阻隔层致密性差的缺陷，使得到的阻隔薄膜无针孔，全程低温无损器件，提升量产良品率。