摘 要

钙钛矿太阳能电池是新一代可再生能源技术的研究热点，太阳能电池片是它的主要组件，因为不能直接暴露在自然环境，所以必须对其进行保护封装。而低熔点玻璃是一种优秀的焊料，满足钙钛矿太阳能电池封装材料的要求。    
本文从V₂O₅-P₂O₅-Bi₂O₃系统低熔点玻璃出发，采用熔融冷却法制备低熔点玻璃，研究V₂O₅，P₂O₅含量改变对玻璃热膨胀性能的影响，通过激光熔封实验研究不同制样工艺下，密封样品性能的差异。
研究结果表明，在16 V₂O₅：29 P₂O₅：6 Bi₂O₃：5 TiO₂:40 ZnO:2 Al₂O₃：2 Fe₂O₃组分下得到的玻璃Tg点和热膨胀系数满足封接要求。可以通过改变V₂O₅含量来调控玻璃的热膨胀系数来得到所需热膨胀性能玻璃。预热处理对密封样品的密封性能有较大影响，未预热处理样品表面空隙多，不平整。
本文采用低熔点玻璃作钙钛矿太阳能电池封接材料，激光辅助作为封装工艺，是一种新型的封装方式。
关键词：钙钛矿太阳能电池；低熔点玻璃；V₂O₅-P₂O₅-Bi₂O₃系统；激光熔封；热膨胀性能

Abstract

Perovskite solar cells is a new generation of renewable energy and technology research focus. Solar cell pieces is its main components.Because they can not be directly exposed to the natural environment, it must be protective sealed.The low- melting point glass is a excellent solder, which satisfy the requirement of the perovskite solar cell packaging materials.

In this paper, the preparation of V₂O₅-P₂O₅-Bi₂O₃ system low melting glass by melt cooling method.The influence of the composition on the thermal expansion properties of glass was studied in this paper(almost the content of P₂O₅ and V₂O₅ changes).And though laser assisted glass frit sealing of Perovskite solar cells experiment to study the different performances of the sealed samples under different sample technical conditions.

The results show that the glass of 16 V₂O₅：29 P₂O₅：6 Bi₂O₃：5 TiO₂：40 ZnO: 2Al₂O₃：2Fe₂O₃（mol%）component Tg points and thermal expansion coefficients meet the sealing requirements.We can regulate the thermal expansion coefficient of the glass by changing the content of V₂O₅ to obtain the desired thermal expansion properties of the glass which we wanted. The pre-conditioning step has a greater impact on the sealing performance.the sample surface voids and more uneven without pre-conditioning step.

In this paper we select low-melting glass as perovskite solar cell sealing materials, laser assisted glass frit sealing process which is a new techlogy.

Key Words: Perovskite solar cells; low-melting point glass; V₂O₅-P₂O₅-Bi₂O₃ system; Laser assisted glass frit sealing; thermal expansion property

目 录

摘 要 i

Abstract ii

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2钙钛矿太阳能电池概述 2

1.2.1钙钛矿太阳能电池结构 2

1.2.2钙钛矿太阳能电池研究现状 3

1.3低熔点封接玻璃概述 4

1.3.1低熔点封接玻璃的分类 4

1.3.2低熔点封接玻璃的性能要求 5

1.3.3低熔点封接玻璃的研究现状及发展趋势 7

1.4太阳能电池封装技术概述 8

1.4.1太阳能电池封装技术分类 8

1.4.2太阳能电池封装技术研究现状和发展趋势 8

1.5研究目的和创新点 9

1.5.1研究目的 9

1.5.2 创新点 9

第2章 实验与测试 10

2.1低熔点封接玻璃 10

2.1.1玻璃成分设计 10

2.1.2玻璃原料选择 10

2.1.3黏合剂和溶剂选择 11

2.2实验设备 11

2.3玻璃样品 11

2.3.1 玻璃的制备 11

2.3.2测试样品的制备 12

2.4封接样品 12

2.4.1玻璃料浆的制备 12

2.4.2密封样品的制备 13

2.5激光熔封实验 13

第3章 结果与讨论 15

3.1玻璃组分对热膨胀性能的影响 15

3.2激光密封分析 17

3.2.1热处理对激光密封结果影响 17

3.2.2丝网印刷对激光熔封结果影响 17

3.2.3不同熔化温度对激光封接影响 18

3.2.4吸光性不同玻璃对激光封接的影响 19

第4章 结论与展望 21

4.1结论 21

4.2展望 21

参考文献 22

致 谢 26

第1章 绪论

1.1研究背景

　截止至2011年全世界每年电力消耗量约为17PWh，并且预计到2050会几乎翻一番^[1]。2006年初的天然气危机也已经证明全世界国家相对于它的总能源供应来说仍然是高度脆弱的。另一方面，这种化石燃料燃烧的能源模式也加速带来了温室效应等严重的气候后果以及过去几年发生的一些石油泄漏造成的环境影响。因此，必须以可持续的方式开发可再生能源技术^[2,3]。太阳能作为一种绿色无污染能源，是最有前景的新能源之一。怎样便利、高效地利用太阳能一直受到关注。2013年为止，全球光伏安装容量累计超过了100GW，其中第一代晶体硅太阳能电池占了85%^[4]。可是传统硅太阳能电池由于其生产成本高、工艺繁复、生产过程会引起环境污染种种问题，阻碍了它进一步的发展。所以自然而然，人们对新型成太阳能电池研究重点便是低成本、工艺简单、光电转换效率高方向。正因为如此，钙钛矿太阳能电池（一类以金属有机卤化物作染料敏化的太阳能电池）因为其满足以上条件，成为了光伏领域研究的热点之一^[5]。

太阳能电池片是其组件中的主要部件。由于电池片不能直接安装在阳光、雨水等自然环境下，因此，要想完成太阳能发电的工业化，就必须对其进行密封保护^[6]。另外在太阳能电池的发展过程中，研究人员渐渐地认识到太阳能电池的光电转换效率和使用寿命都与其封装材料密切相关。