一种单边引出的钙钛矿太阳能电池组件及其制备方法与流程

本发明属于钙钛矿电池，具体涉及一种单边引出的钙钛矿太阳能电池组件及其制备方法。

背景技术：

1、钙钛矿太阳能电池凭借室内弱光环境下光电转换效率优异、制备成本低廉、可制备柔性基底等突出优势，近年来在低功耗电子设备供电领域得到广泛关注，逐步应用于遥控器、无线传感器、电子价签等消费类产品的内置电源方案中。

2、目前，常规钙钛矿太阳能电池组件的透明底电极与金属顶电极分设于电池的相对两侧，其正负极引出端对应分布在组件的上下表面或相对的两侧边缘。即便通过内部串联工艺实现同面双侧引出，正负极也仅能布置在组件同一表面的左右两端。在消费类电子产品的实际应用场景中，设备主板普遍采用单面布线设计并配套集中式连接器，因此上述电池组件在电性装配时，需先通过焊接导线将分处两端的正负极分别引出，再经空间弯折汇集至主板同侧的单一连接器上。

3、该电极引出方式存在三方面显著缺陷：一是布线复杂度高、空间占用大，正负极导线自组件两端分别引出后，需跨越电池边缘并在狭小的设备内部空间内弯折汇拢，既提升了线缆布局的设计难度，也挤占了电子产品宝贵的内部空间；二是电连接可靠性不足，消费电子产品内部空间紧凑，组装与维护过程中连接导线不可避免地承受反复弯折，导线跨面汇集处的焊点及导线本体易因机械疲劳出现接触不良甚至断路故障，直接导致电池组件失效；三是物料与装配成本偏高，双侧引线结构与消费电子模块通用的单面fpc、集中式连接器装配工艺不匹配，需额外增设导线、绝缘固定胶带及人工焊接工序，推高了物料成本与组装维护成本。

4、为改善上述问题，现有技术多采用贴附导电胶带的方案，将一侧电极沿电池表面引导至与对侧电极相同的一端，使正负极汇集于同侧后统一引出。然而该方案仍存在明显的技术局限：其本质仅将传统跨接导线替换为贴合于电池表面的平面导体，导电胶带末端仍需通过焊接或压接方式转接至连接器；同时导电胶带在折角区域存在显著应力集中，长期服役后易出现疲劳断裂或与胶层分层，机械耐久性较差。由此可见，该方案并未从根本上缩短电气连接路径，也未真正简化布线结构，无法有效克服现有钙钛矿太阳能电池组件电极引出结构的固有缺陷，相关技术仍有较大的优化空间。

5、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种单边引出的钙钛矿太阳能电池组件及其制备方法；以解决现有钙钛矿太阳能电池组件在实际应用（尤其是消费类电子产品）中，因正负电极分置组件两侧导致的引出布线复杂、占用空间大、连接可靠性差（易疲劳断裂）以及物料与装配成本高等问题。从结构上彻底省去外部跨接导线、汇流带及导电胶带，避免导线跨越电池边缘和空间弯折，显著降低布线难度、消除现有技术中因导线反复弯折和应力集中导致的疲劳断裂、接触不良或焊点失效问题，提高组件在紧凑空间内的机械耐久性。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种单边引出的钙钛矿太阳能电池组件的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、提供透明基底，在所述透明基底的表面沉积透明导电层；

5、s2、采用第一道激光划线对透明导电层进行图形化处理，形成多条第一刻蚀线槽，将透明导电层分隔为有效区和位于所述有效区周向的非有效区，所述非有效区的同一侧边缘设有相互绝缘的第一电极区和第二电极区；

6、s3、在图形化后的透明导电层上制备电池功能模组；

7、s4、在所述电池功能模组上进行第二道激光划线，形成多条第二刻蚀线槽，所述第二刻蚀线槽与所述第一刻蚀线槽中的至少部分相邻设置；

8、s5、在所述电池功能模组表面制备顶电极层，并在所述顶电极层上进行第三道激光划线，形成多条第三刻蚀线槽，所述第三刻蚀线槽与所述第二刻蚀线槽中的至少部分相邻设置，以形成多个串联的子电池；顶电极对应的第一电极引出端与第一电极区连通，位于有效区的透明导电层对应的第二电极引出端与第二电极区连通；

9、s6、在所述有效区和至少部分非有效区上进行封装处理，封装后露出第一电极区和第二电极区，最终得到单边引出的钙钛矿太阳能电池组件。

10、优选的，步骤s2中，所述第一刻蚀线槽将非有效区的透明导电层划分为相互绝缘的第一区、第二区以及第三区，所述第一区位于有效区的一侧，所述第三区位于第一区相邻的一侧，且与有效区以及第二电极区相连通；

11、步骤s5中，将远离第一电极区的子电池的顶电极通过第二区与所述第一电极区连通。

12、优选的，步骤s2中，所述第一刻蚀线槽将非有效区的透明导电层划分为相互绝缘的第一区、第二区、第三区、第四区以及第五区，所述第一区位于有效区的一侧，所述第五区位于第一区相邻的一侧，且与有效区以及第二电极区相连通，所述第一区与第三区对侧设置，所述第四区与第五区同侧设置，且第四区与第一电极区相连通，所述第二区与第四区对侧设置；

13、步骤s5中，制备完顶电极层后，靠近第二区的子电池的顶电极与第二区连通；在所述顶电极层上进行第三道激光划线后，在所述顶电极层上制备绝缘层；

14、在所述绝缘层上制备导电浆料层，所述导电浆料层的一端搭接第二区，另一端搭接第一电极区。

15、优选的，步骤s2中，所述有效区包括第一有效区和第二有效区，所述第一有效区与第二有效区首尾反向并列布置；

16、步骤s4中，采用第二道激光划线制备横跨所述第一有效区与第二有效区的第二刻蚀线槽，所述第二刻蚀线槽贯穿电池功能模组，暴露出底部的透明导电层，使第一有效区远离第一电极区的子电池的透明导电层与第二有效区远离第二电极区的子电池的顶电极层实现串联搭接；

17、步骤s5中，采用第三道激光划线制备第三刻蚀线槽，在保证第一有效区和第二有效区串联搭接处的有效连接外，用以隔离第一有效区和第二有效区；

18、所述第一有效区靠近第一电极区的子电池的顶电极与第一电极区连通，所述第二有效区靠近第二电极区的子电池的透明导电层与第二电极区连通。

19、具体的，在步骤s5完成后、步骤s6执行前，还包括第四道激光划线半清边步骤：采用激光去除非有效区内的电池功能模组和顶电极层，裸露该区域内的透明导电层。

20、具体的，步骤s6的封装处理时的工艺，具体包括：

21、在所述封装区均匀点涂uv固化胶，覆盖透明盖板，采用uv光照射5~10min，使uv固化胶完全固化；所述透明盖板在水平面的投影面积小于所述透明基底在水平面的投影面积，以裸露出所述第一电极区和第二电极区。

22、具体的，封装完成后，在所述第一电极区和第二电极区上通过丝印、刮涂或点涂工艺制备焊盘，用于外部电路连接。

23、第二方面，本发明提供一种钙钛矿太阳能电池组件，采用如上所述的制备方法制备得到。

24、与现有技术相比，本发明提供的技术方案包括以下有益效果：

25、1.本发明通过对第一道、第二道和第三道激光划线图案的协同设计，

26、实现正极引出端、负极引出端位于透明基底同一侧，仅需在透明基底的同一侧边缘设置电极区，省去外部跨接导线、汇流带及导电胶带，避免了导线跨越电池边缘、在空间内弯折汇拢的布置需求，同时，有效区面积得到最大化利用，死区面积可相应减小。从根源上消除了传统双侧引出方案中导线反复弯折、跨面汇集处焊点易疲劳失效的隐患，显著减少接触不良；同时规避了导电胶带方案中折角区域应力集中、易疲劳断裂或胶层分层的缺陷，大幅降低消费电子产品内部的线缆布置难度；可直接适配标准单面fpc与集中式连接器，契合消费电子主板单面布线的设计特点，更适合紧凑空间内的集成安装。

27、2.本发明无需额外配置导线、绝缘固定胶带及人工焊接工序，减少了物料种类与装配工序；单边引出结构适配标准消费电子模块的装配工艺，可直接进行连接器插接或回流焊接，有效降低生产物料成本、人工装配成本与后期维护成本。另外，本发明提供的实现单边引出的具体方式，工艺灵活，可根据组件的尺寸、形状、子电池数量以及应用场景的不同需求进行选择。此外，仅需调整现有激光划线设备的划线路径和参数，无需增加新的设备类型，产业化改造成本低，易于在现有生产线上推广实施。