[發明專利]一種柔性有機新能源電池組件的制備方法

在審

• 申請號: 202110387825.3
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113097390A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 李成林;郝明;杜雪峰
• 申請（專利權）人: 遼寧分子流科技有限公司
• 主分類號: H01L51/44
• 分類號: H01L51/44;H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種柔性有機新能源電池組件的制備方法，主要包括涂層制備階段和固化剪裁階段；其中，涂層制備階段是在多腔室連續式卷對卷設備上實施的；通過涂層制備階段在柔性基底上完成新能源電池功能單元各膜層的制備以及封裝劑的填充制備。涂層制備階段主要包括通過磁控濺射鍍膜沉積ITO層，通過槽模涂布方法依次沉積電子傳輸層、有機活性層和空穴傳輸層，通過蒸發鍍膜方法沉積金屬電極層，通過浸漬涂布方法涂布填充封裝劑。在該制備方法中，整個膜層制備以及封裝劑填充過程均在同一生產設備中隔絕大氣完成，避免了產品在不同設備之間流轉過程中接觸大氣環境，提升了電池組件的產品穩定性和使用壽命。

技術領域

本發明屬于新能源儲能技術領域，特別是涉及一種柔性有機新能源電池組件的制備方法及其生產裝備。

背景技術

近年來，隨著可再生能源發電和電動汽車的快速發展，給新能源電池產業帶來了新的發展機遇，新能源電池產業化技術及應用日益受到世界各國的重視。光伏、鋰電等新能源電池由于受原材料成本、設備和產業技術成熟度等因素影響，導致電池成本居高不下，政府多采用稅收優惠或補貼政策進行產業扶持，因此，新能源電池的產業化技術和裝備已經成為制約其大規模推廣應用的瓶頸。

有機新能源電池組件具有體量輕薄、原材料成本低、適合做成大面積柔性器件等優點，便于與柔性薄膜基底的卷對卷(R2R)大規模制造技術線相結合，可以顯著降低有機新能源電池組件的成本，具有廣闊的應用前景。

目前，有機新能源電池組件的各工序設備兼容性較差，產品需要在不同的設備里完成多道工序，柔性薄膜產品在設備之間流轉過程中易于接觸大氣環境，使電池組件中的不同結構之間附著較多的水氧成分，這些水氧成分在電池組件產品中易于形成擴散，另外，現有的有機新能源電池組件的封裝層的阻水阻氧性能差異較大，以上因素都會嚴重影響電池組件的性能穩定性和使用壽命。因此，有機新能源電池組件的卷對卷連續式生產裝備、產業化技術瓶頸以及封裝穩定性問題成為目前亟待解決的關鍵性問題。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種柔性有機新能源電池組件的制備方法，主要包括涂層制備階段和固化剪裁階段；其中，涂層制備階段是在一種多腔室連續式卷對卷鍍膜設備上實施的；通過涂層制備階段，實現在柔性基底上完成新能源電池功能單元各膜層的制備以及封裝劑的填充制備。涂層制備階段主要包括如下工序：

（1）在多腔室連續式卷對卷設備的磁控濺射鍍膜區域中，通過磁控濺射鍍膜方法在柔性基底上沉積新能源電池功能單元中的ITO層；

（2）在多腔室連續式卷對卷設備的槽模涂布區域中，通過槽模涂布方法在ITO層上依次沉積新能源電池功能單元中的電子傳輸層、有機活性層和空穴傳輸層；

（3）在多腔室連續式卷對卷設備的蒸發鍍膜區域中，通過蒸發鍍膜方法在空穴傳輸層上沉積新能源電池功能單元中的金屬電極層；

（4）在多腔室連續式卷對卷設備的浸漬涂布區域中，通過浸漬涂布方法在柔性膜和新能源電池功能單元的外表面涂布封裝劑，然后在涂布有封裝劑的柔性膜下表面和新能源電池功能單元的上表面分別覆蓋上保護膜和下保護膜；

在多腔室連續式卷對卷設備的多個區域之間是連通式的，不設置封閉式閥門，在多腔室連續式卷對卷設備中實施涂層制備階段過程中，柔性基底以卷對卷的形式在設備中連續不停頓地傳送走行。

所述的電子傳輸層為ZnO，厚度為20-50nm；有機活性層的厚度為100-300nm；空穴傳輸層為PEDOT-PSS，厚度為1-5nm；金屬電極層為Ag，厚度為100-300nm。PEDOT-PSS是指由PEDOT和PSS兩種物質構成的混合物，PEDOT是EDOT（3，4-乙烯二氧噻吩單體）的聚合物，PSS是聚苯乙烯磺酸鹽。

電子傳輸層、有機活性層、空穴傳輸層中的每一層涂布完成后以及封裝劑涂布完成并覆蓋上保護膜和下保護膜后，還要經過干燥箱加熱干燥。其中，槽模涂布區域的干燥箱加熱溫度為100～180℃，浸漬涂布區域中的干燥箱加熱溫度為150～200℃。