本技术涉及太阳能电池,特别涉及一种太阳能电池及其制备方法、光伏组件、光伏系统及用电装置。
背景技术:
1、太阳能电池能通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能,可以直接利用太阳能清洁能源,具有永久性、清洁性和灵活性。其中,钙钛矿太阳能电池(perovskitesolar 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,具有优异的光电特性、高光吸收系数、载流子寿命长及扩散长度较长等诸多特点,已成为第三代新型太阳能电池中的佼佼者,近年来被大量研究。
2、尽管如此,距离钙钛矿太阳能电池的商业化大规模应用仍有一定的距离,其中,如何提高钙钛矿太阳能电池的结构稳定性以提高其寿命是亟待解决的关键问题之一。
技术实现思路
1、基于此,有必要提供一种太阳能电池及其制备方法、光伏组件、光伏系统及用电装置,旨在提高太阳能电池的结构稳定性,进而提高其使用寿命。
2、本技术是通过如下的技术方案实现的。
3、本技术的第一方面,提供一种太阳能电池,所述太阳能电池包括层叠设置的第一电极、吸光层及第二电极,所述太阳能电池还包括设于所述第一电极的至少一侧的紫外吸收层;
4、所述第一电极为光入射电极,所述紫外吸收层的组分包括加成聚合物,所述加成聚合物的结构单元包括树脂单体形成的第一结构单元、以及紫外吸收剂形成的第二结构单元,所述树脂单体和所述紫外吸收剂均含有不饱和基团,所述不饱和基团含有不饱和碳-碳键及不饱和碳-氮键中的至少一种。
5、上述太阳能电池中,在光入射光入射电极的至少一侧的紫外吸收层,紫外吸收层的加成聚合物结构中,含有树脂单体和紫外吸收剂形成的结构单元,也就是说,紫外吸收剂与树脂单体均发生聚合,形成整体的聚合物结构,同时兼具良好的紫外吸收性能和粘接性。如此,一方面,在太阳能电池的使用过程中,紫外吸收层可以减少降低太阳能电池内部结构因吸收紫外光而发生降解的概率;另一方面,紫外吸收剂与树脂单体均发生聚合形成整体的聚合物结构,可以降低紫外吸收层在使用过程中发生脱落或紫外吸收剂溶出的概率,提高太阳能电池的紫外吸收稳定性和结构稳定性,从而提高太阳能电池的使用寿命。
6、上述加成聚合物包括紫外吸收剂和树脂单体分别聚合形成的聚合物以及紫外吸收剂和树脂单体共聚形成的聚合物。
7、在其中一些实施例中,在所述紫外吸收层中,所述第二结构单元的质量占比为0.1%~10%;
8、可选地,在所述紫外吸收层中,所述第二结构单元的质量占比为1%~5%。
9、调控第二结构单元的质量占比,进一步提高紫外吸收层的粘接性和紫外吸收性能,从而提高太阳能电池光转换效果的稳定性。
10、在其中一些实施例中,所述不饱和基团含有烯键、炔键及氰基中的至少一种。
11、在其中一些实施例中,所述紫外吸收层的厚度≤1mm。
12、在其中一些实施例中,所述紫外吸收层满足如下(1)~(2)中的任意一个条件:
13、(1)所述紫外吸收层设于所述第一电极远离所述吸光层的一侧,且所述紫外吸收层的厚度为0.5mm~1mm;
14、当紫外吸收层设于所述第一电极远离吸光层的一侧时,通过调节紫外吸收层的厚度,在保持良好的紫外吸收性能的同时,进一步提高紫外吸收层与第一电极之间的粘结稳定性。
15、(2)所述紫外吸收层设于所述第一电极和所述吸光层之间,且所述紫外吸收层的厚度为5nm~30nm;
16、可选地,所述紫外吸收层设于所述第一电极和所述吸光层之间,且所述紫外吸收层的厚度为5nm~10nm。
17、当紫外吸收层设于第一电极和吸光层之间时,进一步调节紫外吸收层的在保持良好的紫外吸收性能及分别与第一电极、吸光层之间的良好的粘结稳定性的同时,降低第一电极和吸光层之间的距离,实质是降低了入射光传输至吸光层的传输路径,可以降低传输过程中的光损耗,进一步提高光转化效率。
18、在其中一些实施例中,所述紫外吸收层与所述第一电极的表面接触。
19、换言之,紫外吸收层直接设于第一电极的表面。
20、在其中一些实施例中,所述紫外吸收剂包括水杨酸酯类紫外吸收剂、二苯甲酮类紫外吸收剂、苯并三唑类紫外吸收剂、取代丙烯腈类紫外吸收剂和三嗪类紫外吸收剂中的至少一种;
21、可选地,所述紫外吸收剂包括式(a)所示化合物和式(b)所示化合物中的至少一种:
22、
23、其中,r1每次出现,分别独立地选自h、羟基、碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为2~10的烯烃基、碳原子数为2~10的炔烃基和-r11oc(o)r12中的任意一种,且至少有一个r1选自碳原子数为2~10的烯基、碳原子数为2~10的炔基和-r11oc(o)r12中的任意一种;
24、r2和r3每次出现,分别独立地选自h、羟基、碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为2~10的烯烃基、碳原子数为2~10的炔烃基和-r21cn中的任意一种,且所述式(b)所示化合物至少含有一个-r21cn;
25、r11选自碳原子数为1~5的烷基,r12选自碳原子数为2~5的烯烃基,r21选自单键或碳原子数为1~5的亚烷基;n1为1~5任一整数,n2为1~5任一整数,n3为1~5任一整数。
26、在其中一些实施例中,所述紫外吸收剂包括式(a-1)所示化合物和式(b-1)所示化合物中的至少一种:
27、
28、其中,r1选自-r11oc(o)r12;r13选自h或碳原子数为1~5的链烷基;
29、可选地,r11选自碳原子数为1~4的链烷基,r12选自碳原子数为2~5的链烯烃基。
30、在其中一些实施例中,所述树脂单体包括紫外光固化树脂单体;
31、可选地,所述树脂单体包括碳原子数为3~10的不饱和羧酸类单体和原子数为4~10的不饱和羧酸酯类中的至少一种。
32、在其中一些实施例中,所述紫外吸收层满足如下(3)~(5)中的至少一个条件:
33、(3)所述紫外吸收层的紫外光透过率≤10%;
34、(4)所述紫外吸收层的可见光透过率≥80%;
35、(5)常压、25℃下,所述紫外吸收层的水接触角≥90°。
36、通过调控树脂单体的种类,可进一步调控紫外吸收层的可见光透过率和水接触角,使其具有较好的可见光透过性,且具有良好的疏水性,提高紫外吸收层的自净能力。
37、在其中一些实施例中,太阳能电池还包括设于所述第一电极和第二电极之间的空穴传输层和电子传输层,吸光层设于空穴传输层和电子传输层之间。
38、可选地,所述空穴传输层的厚度为20nm~200nm;
39、可选地,所述电子传输层的厚度为20nm~200nm。
40、所述吸光层满足如下(6)~(7)中的至少一个条件:
41、(6)所述吸光层的组分包括钙钛矿材料;
42、(7)所述吸光层的厚度为400nm~1000nm。
43、本技术的第二方面,提供第一方面的太阳能电池的制备方法包括如下所述紫外吸收层的制备步骤:
44、采用紫外吸收混合物涂布并进行加成聚合,固化形成含有加成聚合物的所述紫外吸收层;
45、其中,所述紫外吸收混合物的组分包括固化胶和紫外吸收剂,所述固化胶的组分包括树脂单体,所述树脂单体和所述紫外吸收剂均含有不饱和基团,所述不饱和基团含有不饱和碳-碳键及不饱和碳-氮键中的至少一种。
46、上述制备方法中,将含不饱和基团的树脂单体地固化胶和紫外吸收剂混合,并涂布于光入射光入射电极的至少一侧进行固化加成聚合,紫外吸收剂与树脂单体均发生聚合,形成整体的聚合物结构,同时兼具良好的紫外吸收性能和粘接性。如此,一方面,在太阳能电池的使用过程中,紫外吸收层可以减少降低太阳能电池内部结构因吸收紫外光而发生降解的概率;另一方面,紫外吸收剂与树脂单体均发生聚合形成整体的聚合物结构,可以降低紫外吸收层在使用过程中发生脱落或紫外吸收剂溶出的概率,提高太阳能电池的紫外吸收稳定性和结构稳定性,从而提高太阳能电池的使用寿命。
47、在其中一些实施例中,所述固化胶包括紫外固化胶,所述加成聚合的步骤在紫外光作用下进行。
48、本技术的第三方面,提供一种光伏组件,所述光伏组件包括第一方面的太阳能电池或第二方面的太阳能电池的制备方法制得的太阳能电池。
49、本技术的第四方面,提供一种光伏系统,所述光伏系统包括第三方面的光伏组件。
50、本技术的第五方面,提供一种用电装置,所述用电装置包括第一方面的太阳能电池或第二方面的太阳能电池的制备方法制得的太阳能电池。
1.一种太阳能电池,其特征在于,所述太阳能电池包括层叠设置的第一电极、吸光层及第二电极,所述太阳能电池还包括设于所述第一电极的至少一侧的紫外吸收层;
2.如权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,在所述紫外吸收层中,所述第二结构单元的质量占比为0.1%~10%;
3.如权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,所述不饱和基团含有烯键、炔键及氰基中的至少一种。
4.如权利要求1~3任一项所述的太阳能电池,其特征在于,所述紫外吸收层的厚度≤1mm。
5.如权利要求1~3任一项所述的太阳能电池,其特征在于,所述紫外吸收层满足如下(1)~(2)中的任意一个条件:
6.如权利要求1~3任一项所述的太阳能电池,其特征在于,所述紫外吸收层与所述第一电极的表面接触。
7.如权利要求1~3任一项所述的太阳能电池,其特征在于,所述紫外吸收剂包括水杨酸酯类紫外吸收剂、二苯甲酮类紫外吸收剂、苯并三唑类紫外吸收剂、取代丙烯腈类紫外吸收剂和三嗪类紫外吸收剂中的至少一种;
8.如权利要求1~3任一项所述的太阳能电池,其特征在于,所述紫外吸收剂包括式(a-1)所示化合物和式(b-1)所示化合物中的至少一种:
9.如权利要求1~3任一项所述的太阳能电池,其特征在于,所述树脂单体包括紫外光固化树脂单体;
10.如权利要求1~3任一项所述的太阳能电池,其特征在于,所述紫外吸收层满足如下(3)~(5)中的至少一个条件:
11.如权利要求1~3任一项所述的太阳能电池,其特征在于,所述太阳能电池还包括设于所述第一电极和所述第二电极之间的空穴传输层和电子传输层,所述吸光层设于所述空穴传输层和所述电子传输层之间;
12.如权利要求1~3任一项所述的太阳能电池,其特征在于,所述吸光层满足如下(6)~(7)中的至少一个条件:
13.如权利要求1~10任一项所述的太阳能电池的制备方法,其特征在于,包括如下所述紫外吸收层的制备步骤:
14.如权利要求13所述的太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述固化胶包括紫外固化胶,所述加成聚合的步骤在紫外光作用下进行。
15.一种光伏组件,其特征在于,所述光伏组件包括如权利要求1~12任一项所述的太阳能电池或如权利要求13~14任一项所述的太阳能电池的制备方法制得的太阳能电池。
16.一种光伏系统,其特征在于,所述光伏系统包括如权利要求15所述的光伏组件。
17.一种用电装置,其特征在于,所述用电装置包括如权利要求1~12任一项所述的太阳能电池或如权利要求13~14任一项所述的太阳能电池的制备方法制得的太阳能电池。
