一种电池组件封装结构及电池组件
阅读：674发布：2022-05-24
专利汇可以提供一种电池组件封装结构及电池组件专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型 实施例 公开了一种 电池 组 件封装结构及电池组件，其中，电池组件封装结构包括： 基板 ；位于基板一侧的光电层；位于光电层远离基板一侧的 电极 ；位于光电层远离基板一侧的第一封装层；位于第一封装层远离光电层一侧的第二封装层，第二封装层为包括多个孔洞结构的无机材料层，孔洞结构中包含吸 水 材料。通过设置第二封装层，第二封装层为包括多个孔洞结构的无机材料层，且孔洞结构中包含吸水材料，通过吸水材料吸收从上表面进入电池组件的水汽，增强电池组件的水 汽阻 隔能 力 ，提升电池组件的封装效果；第二封装层采用无机材料层，即使水汽进入第二封装层，第二封装层中的无机材料也不会发生裂解或者降解现象，保证第二封装层封装效果良好。，下面是一种电池组件封装结构及电池组件专利的具体信息内容。
1.一种电池组件封装结构，其特征在于，包括：
基板；
位于所述基板一侧的光电层；
位于所述光电层远离所述基板一侧的电极；
位于所述光电层远离所述基板一侧的第一封装层，所述第一封装层包覆所述电极，且所述第一封装层在所述基板上的垂直投影覆盖所述光电层在所述基板上的垂直投影；
位于所述第一封装层远离所述光电层一侧的第二封装层，所述第二封装层在所述基板上的垂直投影覆盖所述第一封装层在所述基板上的垂直投影，所述第二封装层为包括多个孔洞结构的无机材料层，所述孔洞结构中包含吸水材料。
2.根据权利要求1所述的电池组件封装结构，其特征在于，所述第二封装层包括覆盖所述第一封装层上表面的第一封装部分以及沿所述第一封装层和所述光电层的侧面延伸至所述基板上的第二封装部分。
3.根据权利要求1所述的电池组件封装结构，其特征在于，所述第二封装层为多孔质氧化钛层。
4.根据权利要求1所述电池组件封装结构，其特征在于，所述孔洞结构的孔径为D1，其中，10nm≤D1≤200nm。
5.根据权利要求1所述的电池组件封装结构，其特征在于，沿垂直所述基板的方向上，所述第二封装层的厚度为L1，其中0.1μm≤L1≤5μm。
6.根据权利要求1所述的电池组件封装结构，其特征在于，所述第一封装层包括位于所述光电层远离所述基板一侧的第一无机材料层；
位于所述第一无机材料层远离所述光电层一侧的有机材料层；
位于所述有机材料层远离所述第一无机材料层一侧的第二无机材料层。
7.根据权利要求6所述的电池组件封装结构，其特征在于，所述第一无机材料层和/或所述第二无机材料层为包括多个孔洞结构的无机材料层，所述孔洞结构中包含吸水材料。
8.根据权利要求6所述的电池组件封装结构，其特征在于，沿垂直所述基板的方向上，所述第一无机材料层的厚度为L2，其中0.1μm≤L2≤5μm；所述有机材料层的厚度为L3，其中
5μm≤L3≤50μm；所述第二无机材料层的厚度为L4，其中0.1μm≤L4≤5μm。
9.一种电池组件，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的电池组件封装结构。
一种电池组件封装结构及电池组件
技术领域
背景技术
[0002] 近年来，由于传统能源问题日渐突出，新能源发展迅速，尤其以太阳能作为重视发展的能源之一。目前传统的太阳能发电技术是晶硅电池技术，但是晶硅太阳能技术存在一些缺点，主要是其光电转化效率已经接近其理论极限，上升空间不大，另外硅材料的脆性特质也阻碍了其变成柔性大规模应用在建筑以及柔性等应用领域。薄膜太阳能具有质轻的优点，便于柔性应用，可以很好的与轻质屋面与墙面结合，其发展越来越受到产业的重视。
[0003] 太阳能电池中核心材料都对水汽十分敏感，暴露在大气环境下都及其容易发生电效率的衰减，因此阻水封装结构对其保护非常重要。现有常规的阻水材料有玻璃，有机膜等，但是前者由于其笨重且不能实现弯折，应用十分受限，后者由于有机材料对阻水性能阻水能力有限，阻水效果并不是很好。
[0004] 现有公开的技术主要是将阻水膜结构模块直接采用层压方式直接贴附到电池表面，从而完成封装，此种方式有诸多问题，如费用高昂，阻水性能差，耐环境老化等信赖性不佳，且厚度较厚，重量与携带性都不佳。实用新型内容
[0005] 有鉴于此，本实用新型实施例提供一种电池组件封装结构及电池组件，以解决现有技术中电池组件封装时容易被水汽侵蚀的技术问题。
[0006] 第一方面，本实用新型实施例提供了一种电池组件封装结构，包括：
[0007] 基板；
[0008] 位于所述基板一侧的光电层；
[0010] 位于所述光电层远离所述基板一侧的第一封装层，所述第一封装层包覆所述电极，且所述第一封装层在所述基板上的垂直投影覆盖所述光电层在所述基板上的垂直投影；
[0011] 位于所述第一封装层远离所述光电层一侧的第二封装层，所述第二封装层在所述基板上的垂直投影覆盖所述第一封装层在所述基板上的垂直投影，所述第二封装层为包括多个孔洞结构的无机材料层，所述孔洞结构中包含吸水材料。
[0012] 可选的，所述第二封装层包括覆盖所述第一封装层上表面的第一封装部分以及沿所述第一封装层和所述光电层的侧面延伸至所述基板上的第二封装部分。
[0014] 可选的，所述孔洞结构的孔径为D1，其中，10nm≤D1≤200nm。
[0015] 可选的，沿垂直所述基板的方向上，所述第二封装层的厚度为L1，其中0.1μm≤L1≤5μm。
[0016] 可选的，所述第一封装层包括位于所述光电层远离所述基板一侧的第一无机材料层；
[0017] 位于所述第一无机材料层远离所述光电层一侧的有机材料层；
[0018] 位于所述有机材料层远离所述第一无机材料层一侧的第二无机材料层。
[0019] 可选的，所述第一无机材料层和/或所述第二无机材料层为包括多个孔洞结构的无机材料层，所述孔洞结构中包含吸水材料。
[0021] 可选的，沿垂直所述基板的方向上，所述第一无机材料层的厚度为L2，其中0.1μm≤L2≤5μm；所述有机材料层的厚度为L3，其中5μm≤L3≤50μm；所述第二无机材料层的厚度为L4，其中0.1μm≤L4≤5μm。
[0022] 第二方面，本实用新型实施例还提供了一种电池组件，包括第一方面所述的电池组件的封装结构。
[0023] 本实用新型实施例提供的电池组件封装结构及电池组件，通过在第一封装层远离光电层的一侧设置第二封装层，第二封装层为包括多个孔洞结构的无机材料层，并在孔洞结构中设置吸水材料，通过吸水材料吸收从上表面进入电池组件的水汽，有效阻止水汽从电池组件的上表面进入光电层内部，增强电池组件的水汽阻隔能力，提升电池组件的封装效果；并且，第二封装层采用无机材料层，即使水汽进入第二封装层，第二封装层中的无机材料也不会发生裂解或者降解现象，保证第二封装层封装效果良好。附图说明
[0024] 为了更加清楚地说明本实用新型示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本实用新型所要描述的一部分实施例的附图，而不是全部的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。
[0025] 图1是本实用新型实施例提供的一种电池组件封装结构的结构示意图；
[0026] 图2是本实用新型实施例提供的另一种电池组件封装结构的结构示意图；
[0027] 图3是本实用新型实施例提供的又一种电池组件封装结构的结构示意图；
[0028] 图4是本实用新型实施例提供的又一种电池组件封装结构的结构示意图。
具体实施方式
[0029] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合本实用新型实施例中的附图，通过具体实施方式，完整地描述本实用新型的技术方案。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，均落入本实用新型的保护范围之内。
[0030] 现有技术中电池组件一般采用有机无机叠层结构进行封装阻水设计，其主要目标是通过在无机/有机/无机膜层中的有机层中设置吸水材料，从而达到当水汽进入结构内之后，通过有机层对水汽进行吸附，从而达到有效阻隔水汽的效果。
[0031] 但是有机物在吸水之后，会有降解的问题，从而有机物会通过降解老化，从而使得封装阻隔层性能破坏，电池器件也就失效，造成破坏。
[0032] 基于上述技术问题，本实用新型实施例提供一种电池组件的封装结构，包括：基板；位于基板一侧的光电层；位于光电层远离基板一侧的电极；位于光电层远离基板一侧的第一封装层，第一封装层包覆电极，且第一封装层在基板上的垂直投影覆盖光电层在基板上的垂直投影；位于第一封装层远离光电层一侧的第二封装层，第二封装层在基板上的垂直投影覆盖第一封装层在基板上的垂直投影，第二封装层为包括多个孔洞结构的无机材料层，孔洞结构中包含吸水材料。本实用新型的技术方案，通过在第一封装层远离光电层的一侧设置第二封装层，第二封装层为包括多个孔洞结构的无机材料层，并在孔洞结构中设置吸水材料，通过吸水材料吸收从上表面进入电池组件的水汽，有效阻止水汽从电池组件的上表面进入光电层内部，增强电池组件的水汽阻隔能力，提升电池组件的封装效果；并且，第二封装层采用无机材料层，即使水汽进入第二封装层，第二封装层中的无机材料也不会发生裂解或者降解现象，保证第二封装层封装效果良好。
[0033] 以上是本实用新型的核心思想，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0034] 图1是本实用新型实施例提供的一种电池组件封装结构的结构示意图，如图1所示，本实用新型实施例提供的电池组件封装结构可以包括基板1、位于基板1一侧的光电层2；位于光电层2远离基板1一侧的电极3；位于光电层2远离基板1一侧的第一封装层4，第一封装层4包覆电极3，且第一封装层4在基板1上的垂直投影覆盖光电层2在基板1上的垂直投影；位于第一封装层4远离光电层2一侧的第二封装层5，第二封装层5在基板1上的垂直投影覆盖第一封装层4在基板1上的垂直投影，第二封装层5为包括多个孔洞结构6的无机材料层，孔洞结构6中包含吸水材料7。
[0035] 可选的，基板1可以为柔性基板，也可以为非柔性基板，例如硅基基板，本实用新型对此不进行限定。光电层2位于基板1上，电极3设置在光电层2上，由于光电层2对水汽十分敏感，暴露在大气环境下及其容易发生电效率的衰减，因此本实用新型在光电层2远离基板1的一侧设置第一封装层4，第一封装层4包覆电极3，且第一封装层4在基板1上的垂直投影覆盖光电层2在基板1上的垂直投影，通过第一封装层4对光电层2进行保护，避免水汽进入光电层2中。现有第一封装层4中一般包含有机层，通过有机层吸收进入光电层2的水汽，但是有机材料在水汽的作用下会发生降解或者分解，影响第一封装层4的封装效果。因此本实用新型创造性地在第一封装层4远离光电层2的一侧设置第二封装层5，第二封装层5在基板
1上的垂直投影覆盖第一封装层4在基板1上的垂直投影，且第二封装层5为包括多个孔洞结构6的无机材料层，孔洞结构5中包含吸水材料7。通过在第一封装层4远离光电层2的一侧设置第二封装层5，通过第二封装层5进一步提升电池组件的封装效果，提升阻挡水汽的能力，并且第二封装层5为包括多个孔洞结构6的无机材料层，并在孔洞结构6中设置吸水材料7，通过吸水材料7吸收从上表面进入电池组件的水汽，进一步有效阻止水汽从电池组件的上表面进入光电层2内部，增强电池组件的水汽阻隔能力，提升电池组件的封装效果；并且，第二封装层5采用无机材料层，即使水汽进入第二封装层5，第二封装层5中的无机材料也不会发生裂解或者降解现象，保证第二封装层5封装效果良好。
1上的垂直投影覆盖第一封装层4在基板1上的垂直投影，且第二封装层5为包括多个孔洞结构6的无机材料层，孔洞结构5中包含吸水材料7。通过在第一封装层4远离光电层2的一侧设置第二封装层5，通过第二封装层5进一步提升电池组件的封装效果，提升阻挡水汽的能力，并且第二封装层5为包括多个孔洞结构6的无机材料层，并在孔洞结构6中设置吸水材料7，通过吸水材料7吸收从上表面进入电池组件的水汽，进一步有效阻止水汽从电池组件的上表面进入光电层2内部，增强电池组件的水汽阻隔能力，提升电池组件的封装效果；并且，第二封装层5采用无机材料层，即使水汽进入第二封装层5，第二封装层5中的无机材料也不会发生裂解或者降解现象，保证第二封装层5封装效果良好。
[0036] 可选的，第二封装层5可以为多孔质氧化钛层。
[0037] 这里对多孔质氧化钛层的制备工艺进行简单说明：使用氧化钛微粒，氧化钛颗粒的平均粒径为20nm；粘合剂树脂可以使用聚甲基丙烯酸异丁酯，其分子量平均为45000；使用有机溶剂的α-萜品醇和乙醇的混合溶剂，使用珠磨机对有机溶剂α-萜品醇和乙醇均匀地进行混合，形成20:60的配比组成，由此制作出氧化钛粘稠剂。通过使用旋涂法将上述得到的氧化钛粘稠剂涂布于电池基板上，通过使用高压汞灯以500mW/cm2的照射强度照射60分钟的紫外线，由此得到多孔质氧化钛层。需要说明的是，这里仅示例性说明了一种多孔质氧化钛层的制备工艺，其他多孔质氧化钛层的制备工艺也在本实用新型的保护范围内，这里不再赘述。
[0038] 可选的，多孔质氧化钛层中的孔洞结构6的孔径可以为D1，其中，10nm≤D1≤200nm，多个孔洞结构6均匀地分布在多孔质氧化钛层中，即第二封装层5中，且每个孔洞结构6中包含有吸水材料7，吸水材料7可以包括氧化钙、氯化钙、氯化镁以及硫酸镁中的至少一种，吸水材料7的吸水性能优良，保证第二封装层5可以均匀有效地吸收水分，保证电池组件的阻隔水汽能力良好。
[0039] 可选的，沿垂直基板1的方向上，第二封装层5的厚度可以为L1，其中0.1μm≤L1≤5μm。如此设置第二封装层5的厚度，既可以保证第二封装层5可以有效阻止水汽从电池组件的上表面进入电池组件，不会对光电层2造成侵蚀；还可以保证第二封装层5不会出现过薄或者过厚的问题，保证第二封装层5在正常使用时安全可靠，不会蜷曲弯折，性能稳定。并且，如此设置第二封装层5的厚度，与现有膜层的制备工艺匹配，保证第二封装层5制备方法简单。
[0040] 图2是本实用新型实施例提供的另一种电池组件封装结构的结构示意图，如图2所示，第二封装层5可以包括覆盖第一封装层4上表面的第一封装部分51以及沿第一封装层4和光电层2的侧面延伸至基板1上的第二封装部分52。如图2所示，第一封装部分51和第二封装部分52均为包括多个孔洞结构6的无机材料层，孔洞结构6中包含吸水材料7。通过设置第二封装层5包括覆盖第一封装层4上表面的第一封装部分51以及沿第一封装层4和光电层2的侧面延伸至基板1上的第二封装部分52，保证第二封装层5可以对电池组件进行全方位水汽阻隔，有效阻止水汽从电池组件上表面和侧面进入光电层2内部，进一步增强电池组件的水汽阻隔能力，提升电池组件的封装效果。需要说明的是，第一封装层4上表面为第一封装层4远离基板1一侧的表面，第一封装层4和光电层2的侧面为第一封装层4和光电层2沿垂直基板1的方向上的表面。
[0041] 图3是本实用新型实施例提供的又一种电池组件封装结构的结构示意图，如图3所示，第一封装层4可以为无机材料层-有机材料层-无机材料层的叠层结构，具体的，第一封装层4可以包括位于光电层2远离基板1一侧的第一无机材料层41；位于第一无机材料层41远离光电层2一侧的有机材料层42；位于有机材料层42远离第一无机材料层41一侧的第二无机材料层43。第一无机材料层41完全覆盖电极3和光电层2，可以对电极3和光电层进行支撑保护以及阻隔水汽进入光电层2；有机材料层42完全覆盖第一无机材料层41，可以起到平坦化、支撑保护、包裹颗粒物、降低应力、防止压伤的作用；第二无机材料层43完全覆盖有机材料层42，不仅可以对有机材料层42进行支撑保护，还可以阻隔水汽进入有机材料层。需要说明的是，本实用新型实施例仅以第一封装层4包括第一无机材料层-有机材料层-第二无机材料层的三层叠层结构为例进行说明，可以理解的是，第一封装层4还可以包括多层无机材料层-有机材料层的叠层结构，例如第一无机材料层-第一有机材料层-第二无机材料层-第二有机材料层-第三无机材料层的五层叠层结构，本实用新型实施例对此不进行限定。
[0042] 可选的，沿垂直基板1的方向上，第一无机材料层41的厚度可以为L2，其中0.1μm≤L2≤5μm；有机材料层42的厚度为L3，其中5μm≤L3≤50μm；第二无机材料层43的厚度为L4，其中0.1μm≤L4≤5μm。如此设置第一无机材料层41、有机材料层42和第二无机材料层43的厚度，既可以避免各个膜层因为太薄造成阻水性能差的问题，还可以避免各个膜层因为太厚造成容易碎裂、卷曲的问题，保证第一封装层4的各个膜层在正常使用时安全可靠，性能稳定。并且，如此设置各个膜层的厚度，与现有膜层的制备工艺匹配，保证各个膜层制备方法简单。
[0043] 可选的，第一无机材料层41和第二无机材料层43的制备工艺可以包括等离子体增强化学气相沉积、物理气相沉积以及原子层沉积中的至少一种。这里以等离子体增强化学气相沉积的工艺举例说明第一无机材料层41和第二无机材料层43的制备过程：采用等离子体增强化学气相沉积方法，腔室气体压强控制为500mtoor，功率控制在1000w，反应气体为SIH4、NH3、N2，镀膜时间控制为200sec，制备形成第一无机材料层41和第二无机材料层43。
[0044] 可选的，第一无机材料层41和第二无机材料层43的材料可以包括SiNx、SiOx、SiOxNy、TiOx以及AlxOy中的至少一种，本实用新型实施例对第一无机材料层41和第二无机材料层43的具体材料不进行限定。可选的，为了增加第一无机材料层41和第二无机材料层43与后续涂层之间的粘附力，降低涂层间的应力，第一无机材料层41和第二无机材料层43的材料可以为SiOxNy。
[0045] 可选的，有机材料层32的制备工艺可以包括喷墨打印以及涂覆中的至少一种。这里以喷墨打印的工艺举例说明有机材料层42的制备过程：在N2环境下，温度设置为25±2℃，氧气含量小于1ppm，H2O含量小于1ppm，喷墨滴下量为15PL，滴下喷嘴控制温度为45±1℃，静置180sec，固化条件采用395nm，能量为1.5J/cm2的能量，固化时间为30sec，制备形成有机材料层42。
[0046] 可选的，有机材料层42的材料可以包括有机树脂或者其他有机材料，本实用新型实施例对有机材料层42的具体材料不进行限定。
[0047] 图4是本实用新型实施例提供的又一种电池组件封装结构的示意图，如图4所示，第一无机材料层41和/或第二无机材料层43可以为包括多个孔洞结构6的无机材料层，孔洞结构6中包含吸水材料7，图4仅以第二无机材料层43为包括多个孔洞结构6的无机材料层为例进行说明。如图4所示，设置第二无机材料层43为包括多个孔洞结构6的无机材料层，孔洞结构6均匀的分布在第二无机材料层43中，并在孔洞结构6中设置吸水材料7，通过吸水材料7吸收进入电池组件的水汽，进一步有效阻止水汽进入有机材料层42中，防止有机材料层42因为水汽发生降解或者裂解反正，提升有机材料层42的使用寿命，进一步提升第一封装层
41以及整个电池组件的寿命。同时也可以进一步有效阻止水汽进入光电层2内部，增强电池组件的水汽阻隔能力，提升电池组件的封装效果；并且，即使水汽进入第二无机材料层43，第二无机材料层43中的无机材料也不会发生裂解或者降解现象，保证第一封装层4封装效果良好。
41以及整个电池组件的寿命。同时也可以进一步有效阻止水汽进入光电层2内部，增强电池组件的水汽阻隔能力，提升电池组件的封装效果；并且，即使水汽进入第二无机材料层43，第二无机材料层43中的无机材料也不会发生裂解或者降解现象，保证第一封装层4封装效果良好。
[0048] 本实用新型实施例还提供了一种电池组件，该电池组件采用本实用新型实施例所述的电池组件封装结构封装完成，具备电池组件封装结构的有益效果，这里不再赘述。
[0049] 注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
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