智能保护器、太阳能电池及制备方法技术

技术编号:14524648 阅读:64 留言:0更新日期:2017-02-02 03:10
本发明专利技术提供了一种智能保护器、太阳能电池及制备方法,根据周围环境的变化适时控制透明石墨烯薄膜伸缩层的伸展或卷曲动作来实现对被保护物体的保护,由于透明石墨烯薄膜伸缩层的高的光透过率,不会影响透明石墨烯薄膜伸缩层的被保护物体的光吸收;透明石墨烯薄膜伸缩层的体积小、质量轻、柔性高且硬度高,经过长时间卷曲而不断裂,并且由于较高的硬度在伸展状态下能够有效保护被保护物体,还实现了对有机污染物及对水分的排除;在透明石墨烯薄膜伸缩层上生长半导体纳米线光催化薄膜,可用于自清洁以及作为光传感器和湿度传感器,代替其他探测器的使用,节约了成本,减小了器件的体积,有利于器件的微型化和集成化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
,具体涉及一种智能保护器及其制备方法、太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
现有的太阳能电池存在如下缺陷:太阳能电池长期暴露于空气中造成自身的清洁问题,并且光利用率较低,发电效率低、体积较大,太阳能电池不能根据外界环境变化做到有效地自我保护。例如,当遇到雨天时,太阳能电池暴露于雨水之中,当处于夜晚时,太阳能电池此时不能够吸收太阳光进行工作了还暴露于空气中,从而造成太阳能电池的污染以及寿命降低。因此,传统的太阳能电池缺少自我保护功能,研究出太阳能电池实时随着环境的变化做出自我保护的动作,来提高太阳能电池的使用寿命,是具有重要意义的。
技术实现思路
为了克服以上问题,本专利技术旨在提供一种智能保护器、太阳能电池,智能保护器能够根据环境的变化做出相应的保护动作,并且使太阳能薄膜电池保持较高的光透过率的前提下,具有实时应对环境的自我保护功能。为了达到上述目的,本专利技术一种智能保护器,包括:透明石墨烯薄膜伸缩层、探测器、控制器、转换器和判断器;控制器与判断器相连接,判断器与转换器相连接,转换器与探测器相连接;探测器实时探测周围环境的光照强度并产生电信号发送给转换器,转换器将该电信号转换为光照强度数据发送给判断器,判断器判断该光照强度数据是否高于所设定的光照强度阈值;若为是,则判断器发送收缩信号给控制器,控制器控制所述透明石墨烯薄膜伸缩层执行卷曲动作;若为否,则判断器发送伸展信号给控制器,控制器控制所述可透明石墨烯薄膜伸缩层执行伸展动作;探测器还实时探测周围环境的湿度并产生电信号发送给转换器,转换器将该电信号转换为湿度数据发送给判断器,判断器判断该湿度数据是否高于所设定的湿度阈值;若为否,则判断器发送收缩信号给控制器,控制器控制所述透明石墨烯薄膜伸缩层执行卷曲动作;若为是,则判断器发送伸展信号给控制器,控制器控制所述透明石墨烯薄膜伸缩层执行伸展动作。优选地,所述透明石墨烯薄膜伸缩层表面生长有半导体纳米线光催化薄膜,从而使所述透明石墨烯薄膜伸缩层在伸展时在光照射下实时自清洁。优选地,所述透明石墨烯薄膜伸缩层即为所述探测器,来实时探测周围环境的光照强度并产生电信号发送给转换器和实时探测周围环境的湿度并产生电信号发送给转换器。优选地,卷曲的状态为从内到外一圈一圈的卷起来而形成一个卷。优选地,所述光照强度阈值在所设定的光照强度范围内,所述湿度阈值在所设定的湿度范围内。优选地,所述透明石墨烯薄膜伸缩层为两层,第一层为亲水性透明石墨烯层,在光照强度低于所设定的光照强度阈值时伸展开来,从而减少智能保护器上的有机污染物;第二层为疏水性透明石墨烯层,在环境湿度超过所设定的湿度阈值时伸展开来,从而排除智能保护器上的水分;一绝缘支撑结构位于亲水性透明石墨烯层和疏水性透明石墨烯层的之间且环绕亲水性透明石墨烯层和疏水性透明石墨烯层的边缘设置,用于隔离亲水性透明石墨烯层和疏水性透明石墨烯层。优选地,所述亲水性透明石墨烯层和所述疏水性透明石墨烯层的记忆状态为卷曲状态。优选地,所述亲水性透明石墨烯层为单层原子层的石墨烯薄膜。优选地,所述疏水性透明石墨烯层为两层或三层原子层的石墨烯薄膜。优选地,透明石墨烯薄膜伸缩层底部还具有下绝缘支撑结构,在亲水性透明石墨烯层和疏水性透明石墨烯层之间的绝缘支撑结构为上绝缘支撑结构;所述上绝缘支撑结构位于所述下绝缘支撑结构的顶部,且所述上绝缘支撑结构的宽度小于所述下绝缘支撑结构的宽度,使得下绝缘支撑结构位于上绝缘支撑结构内侧的部分暴露出来而用于支撑位于下绝缘支撑结构上的一层透明石墨烯薄膜伸缩层;上绝缘支撑结构的顶部用于支撑位于上绝缘支撑结构上的一层透明石墨烯薄膜伸缩层。为了达到上述目的,本专利技术还提供了一种上述的智能保护器的制备方法,包括:首先,在一个衬底上沉积绝缘层;然后,经光刻和刻蚀工艺,在绝缘层中制备出所述绝缘支撑结构;最后,采用键合工艺,将透明石墨烯薄膜伸缩层的边缘底部相对应地键合在绝缘支撑结构表面。为了达到上述目的,本专利技术还提供了一种太阳能电池,其具有太阳能电池芯部和光透过层,太阳能电池芯部具有光转换区和电极区,用于吸收光、转换光为电信号并输出到外部电路,光透过层是外界的光进入太阳能电池芯部的窗口;其中,在所述光透过层上方设置有权利要求1-10任一项所述的智能保护器件,所述智能保护器件与所述光透过层之间具有空隙,来避免所述智能保护器件与所述光透过层相接触。优选地,透明石墨烯薄膜伸缩层底部还具有下绝缘支撑结构,在亲水性透明石墨烯层和疏水性透明石墨烯层之间的绝缘支撑结构为上绝缘支撑结构;所述上绝缘支撑结构位于所述下绝缘支撑结构的顶部,且所述上绝缘支撑结构的宽度小于所述下绝缘支撑结构的宽度,使得下绝缘支撑结构位于上绝缘支撑结构内侧的部分暴露出来而用于支撑位于下绝缘支撑结构上的一层透明石墨烯薄膜伸缩层;上绝缘支撑结构的顶部用于支撑位于上绝缘支撑结构上的一层透明石墨烯薄膜伸缩层;所述透明石墨烯薄膜伸缩层底部的下绝缘支撑结构底部环绕键合于相应的所述光透过层的边缘表现,从而支撑透明石墨烯薄膜伸缩层于光透过层之上;所述透明石墨烯薄膜伸缩层通过伸展或卷曲来实现对所述光透过层的遮蔽或暴露。为了达到上述目的,本专利技术还提供了一种上述的太阳能电池的制备方法,包括:制备太阳能电池芯部;制备光透过层;在一个衬底上沉积绝缘层;经光刻和刻蚀,在绝缘层中制备出倒置的所述绝缘支撑结构;将衬底倒置,将绝缘支撑结构的底部与相对应的光透过层边缘区域相键合;然后将衬底剥离;将透明石墨烯薄膜伸缩层键合于绝缘支撑结构表面。本专利技术的智能保护器及太阳能电池,首先,根据周围环境的变化适时控制透明石墨烯薄膜伸缩层的伸展或卷曲动作来实现对被保护物体的保护,由于透明石墨烯薄膜伸缩层的高的光透过率,不会影响透明石墨烯薄膜伸缩层的被保护物体的光吸收,此外,透明石墨烯薄膜伸缩层的体积小、质量轻、柔性高且硬度高,经过长时间卷曲而不断裂,并且由于较高的硬度在伸展状态下能够有效保护被保护物体;进一步的,单层石墨烯薄膜的亲水性实现了对有机污染物排除;两层或三层原子层的石墨烯薄膜实现了对水分的排除,从而有效保护了被保护物体;再进一步,在透明石墨烯薄膜伸缩层上生长半导体纳米线光催化薄膜,使得透明石墨烯薄膜伸缩层在起到伸缩或卷曲来保护被保护物体的同时,还可以用于自清洁,同时,由于半导体纳米线光催化薄膜的特性,还可以作为光传感器和湿度传感器,代替其他探测器的使用,节约了成本,减小了器件的体积,有利于器件的微型化和集成化;当该智能保护器应用于太阳能电池中时,能够根据周围环境变化实时地保护太阳能电池不受到环境的污染和雨水袭击,提高了太阳能电池的使用寿命,同时由于透明石墨烯薄膜伸缩层的高的光透过率,不会影响透明石墨烯薄膜伸缩层下方的太阳能电池的光透过层的光透过和太阳能电池芯部的光吸收,确保了太阳能电池的光转换效率。附图说明图1a为本专利技术的实施例一的智能保护器的各个部件的关系示意图图1b为本专利技术的实施例一的透明石墨烯薄膜伸缩层的结构示意图图2a为本专利技术的实施例一的太阳能电池的截面结构示意图图2b为本专利技术的实施例一的呈圆形的太阳能薄膜电池的俯视结构示意图图2c为本专利技术的实施例一的呈长方形的太阳能薄膜电池的俯视结构示意图图3为本专利技术的实施例一的透明石墨烯薄膜伸缩层呈卷曲时的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能保护器,其特征在于,包括:透明石墨烯薄膜伸缩层、探测器、控制器、转换器和判断器;控制器与判断器相连接,判断器与转换器相连接,转换器与探测器相连接;探测器实时探测周围环境的光照强度并产生电信号发送给转换器,转换器将该电信号转换为光照强度数据发送给判断器,判断器判断该光照强度数据是否高于所设定的光照强度阈值;若为是,则判断器发送收缩信号给控制器,控制器控制所述透明石墨烯薄膜伸缩层执行卷曲动作;若为否,则判断器发送伸展信号给控制器,控制器控制所述可透明石墨烯薄膜伸缩层执行伸展动作;探测器还实时探测周围环境的湿度并产生电信号发送给转换器,转换器将该电信号转换为湿度数据发送给判断器,判断器判断该湿度数据是否高于所设定的湿度阈值;若为否,则判断器发送收缩信号给控制器,控制器控制所述透明石墨烯薄膜伸缩层执行卷曲动作;若为是,则判断器发送伸展信号给控制器,控制器控制所述透明石墨烯薄膜伸缩层执行伸展动作。

【技术特征摘要】
1.一种智能保护器,其特征在于,包括:透明石墨烯薄膜伸缩层、探测器、控制器、转换器和判断器;控制器与判断器相连接,判断器与转换器相连接,转换器与探测器相连接;探测器实时探测周围环境的光照强度并产生电信号发送给转换器,转换器将该电信号转换为光照强度数据发送给判断器,判断器判断该光照强度数据是否高于所设定的光照强度阈值;若为是,则判断器发送收缩信号给控制器,控制器控制所述透明石墨烯薄膜伸缩层执行卷曲动作;若为否,则判断器发送伸展信号给控制器,控制器控制所述可透明石墨烯薄膜伸缩层执行伸展动作;探测器还实时探测周围环境的湿度并产生电信号发送给转换器,转换器将该电信号转换为湿度数据发送给判断器,判断器判断该湿度数据是否高于所设定的湿度阈值;若为否,则判断器发送收缩信号给控制器,控制器控制所述透明石墨烯薄膜伸缩层执行卷曲动作;若为是,则判断器发送伸展信号给控制器,控制器控制所述透明石墨烯薄膜伸缩层执行伸展动作。2.根据权利要求1所述的智能保护器,其特征在于,所述透明石墨烯薄膜伸缩层表面生长有半导体纳米线光催化薄膜,从而使所述透明石墨烯薄膜伸缩层在伸展时在光照射下实时自清洁。3.根据权利要求2所述的智能保护器,其特征在于,所述透明石墨烯薄膜伸缩层即为所述探测器,来实时探测周围环境的光照强度并产生电信号发送给转换器和实时探测周围环境的湿度并产生电信号发送给转换器。4.根据权利要求1所述的智能保护器,其特征在于,卷曲的状态为从内到外一圈一圈的卷起来而形成一个卷。5.根据权利要求1所述的智能保护器,其特征在于,所述光照强度阈值在所设定的光照强度范围内,所述湿度阈值在所设定的湿度范围内。6.根据权利要求1所述的智能保护器,其特征在于,所述透明石墨烯薄膜伸缩层为两层,第一层为亲水性透明石墨烯层,在光照强度低于所设定的光照强度阈值时伸展开来,从而减少智能保护器上的有机污染物;第二层为疏水性透明石墨烯层,在环境湿度超过所设定的湿度阈值时伸展开来,从而排除智能保护器上的水分;一绝缘支撑结构位于亲水性透明石墨烯层和疏水性透明石墨烯层的之间且环绕亲水性透明石墨烯层和疏水性透明石墨烯层的边缘设置,用于隔离亲水性透明石墨烯层和疏水性透明石墨烯层。7.根据权利要求6所述的智能保护器,其特征在于,所述亲水性透明石墨烯层和所述疏水性透明石墨烯层的记忆状态为卷曲状态。8.根据权利要求6所述的智能保护器,其特征在于,所述亲水性透明石墨烯层为单层原子层的石墨烯薄膜。9.根据权利要求6所述的智能保护器,...

【专利技术属性】
技术研发人员:汪际军
申请(专利权)人:全普光电科技上海有限公司
类型:发明
国别省市:上海;31

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