光热转换器件制造技术

本发明专利技术提供一种光热转换器件，包括光热转换层，该光热转换层包括钙钛矿结构材料。

Photothermal converter

The present invention provides a photothermal conversion device, comprising a photothermal conversion layer comprising a perovskite structure material.

【技术实现步骤摘要】
光热转换器件
本专利技术涉及光转换领域，尤其涉及一种光热转换器件。
技术介绍
能源短缺是人类长期面临的一大难题，也是制约我国经济发展的一个重要因素。开发新能源尤其是开发清洁能源是当今时代的重要主题。太阳能作为一种清洁能源，具有以下特点：1)太阳能是人类可开发，可利用的最丰富的能源，取之不尽，用之不竭；2)太阳光普照地球各地，可就地开发和利用，无运输问题；3)太阳能作为一种清洁能源，开发和利用时都不会污染环境和影响生态。对太阳能的利用主要有光热转换，光化学转换和光电转换等。光热转换(即将太阳能转化为热能)是直接利用太阳能的一个捷径，目前已有太阳能光热转换的应用，包括热水器、干燥器、太阳灶、高温炉和光热发电等。光热转换应用的主要障碍是缺乏有效的直接对太阳光进行光热转换的材料。已报导的具有光热转换效应的材料有碳纳米管、石墨烯、四氧化三铁、金纳米颗粒等，都在目前的研究及今后的实际应用中存在很多的局限性，如纳米材料的分散问题；成本高、价格昂贵的问题。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种新型光热转换器件。一种光热转换器件，包括光热转换层，该光热转换层包括钙钛矿结构材料。相较于现有技术，本专利技术提出了将钙钛矿结构材料作为光热转换材料。相对于碳纳米管、石墨烯、金纳米颗粒等物质分散困难的问题，所述钙钛矿结构材料在溶剂中具有良好的溶解性能，可通过溶液涂覆的方式进行应用。该钙钛矿结构材料对可见光具有响应性，可以通过太阳光照射实现热转换。相对于纳米材料，该钙钛矿结构材料成本较低。附图说明图1为本专利技术实施例光热转换器件的结构示意图；图2为本专利技术实施例的有机-无机杂化金属卤化物钙钛矿材料(甲基氨基碘化铅CH3NH3PbI3)负载在玻璃片上的光热转换效果图；图3为本专利技术实施例的有机-无机杂化金属卤化物钙钛矿材料(甲基氨基碘化铅CH3NH3PbI3)负载在高分子薄膜上的光热转换效果图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本专利技术的光热转换器件进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1，本专利技术实施例提供一种光热转换器件10，包括光热转换层14，该光热转换层14包括钙钛矿结构材料。该钙钛矿结构材料能够将光照转换为热能。该光照至少包括可见光照射，还可以包括紫外光照射和红外光照射。优选的，该光照为太阳光照射。可以理解，该光热转换层14可以仅由该钙钛矿结构材料组成，也可以包括其他材料。该钙钛矿结构材料由通式ABX3表示，其中A选自碱金属元素(如Cs)及+1价有机胺基团中的至少一种。该有机胺基团例如可以选自R1NH3+、R1R2NH2+、R1R2R3NH+、R1R2R3R4N+、(R1R2N＝CHNR3R4)+及(H2N＝CHNH2)+中的至少一种，所述R1、R2、R3及R4独立的选自烷基链，优选为具有1至10个碳原子的烷基链。B为+2价金属元素，优选为Pb或Sn。X选自卤族元素中的一种或多种，优选为F、Cl、Br及I中的至少一种。当A为+1价有机胺基团时，该钙钛矿结构材料为有机-无机钙钛矿材料。在更优选的实施例中，A为甲胺基团(CH3NH3+)。该光热转换器件10可进一步包括基底12，该光热转换层14与该基底12层叠设置。该基底12可以是利用该光热转换层14产生的热量实现某一功能的功能性元件，例如可以是太阳能热水器的箱体。本专利技术提出了将钙钛矿结构材料作为光热转换材料。该钙钛矿结构材料在溶剂中具有较好的溶解性，能够在溶剂中容易的分散而形成溶液。特别是有机-无机钙钛矿材料对水和有机溶剂具有良好的溶解性能。该钙钛矿光热转换层可通过溶液涂覆的方式进行应用。具体的，该光热转换层14的制备方法包括：提供光热转换层前驱体溶液，该光热转换层前驱体溶液包括溶剂和分散在该溶剂中的钙钛矿结构材料；将该光热转换层前驱体溶液涂覆在基底12上；以及去除该溶剂，从而在该基底12上形成光热转换层14。该溶剂优选为有机溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)及γ-丁内酯中的至少一种。所述涂覆具体可以是将该光热转换层前驱体溶液滴加在该基底12上，旋转涂覆在该基底12上，或者将该基底12浸入该光热转换层前驱体溶液后取出。所述去除该溶剂可以是通过加热使该溶剂干燥，该加热温度优选为约100℃。该钙钛矿结构材料具有良好的光热效应，因此可以对太阳光的照射具有有效的响应性，可以被用于多种领域，如太阳能制热、机器人、航天材料等。相对于纳米材料，该钙钛矿结构材料成本较低。实施例1将甲基氨基碘化铅(CH3NH3PbI3)溶解在DMF中，形成光热转换层前驱体溶液。将该光热转换层前驱体溶液涂覆在玻璃基底表面，100℃加热去除DMF，从而在玻璃基底表面得到一层黑色的CH3NH3PbI3钙钛矿膜，该CH3NH3PbI3钙钛矿膜为光热转换层14。请参阅图2，将负载有CH3NH3PbI3钙钛矿膜的玻璃基底在室温下置于模拟太阳光下照射，光强为120W/cm2，并用红外热成像仪实时监测玻璃基底的温度，待光照20秒后，该负载有CH3NH3PbI3钙钛矿膜的玻璃基底的温度即可达到58℃。实施例2将甲基氨基碘化铅(CH3NH3PbI3)溶解在DMF中，形成光热转换层前驱体溶液。将该光热转换层前驱体溶液涂覆在高分子薄膜表面，100℃加热去除DMF，从而在高分子薄膜表面得到一层黑色的CH3NH3PbI3钙钛矿膜，该CH3NH3PbI3钙钛矿膜为光热转换层14。请参阅图3，将负载有CH3NH3PbI3钙钛矿膜的高分子薄膜在室温下置于模拟太阳光下照射，光强为120W/cm2，并用红外热成像仪实时监测高分子薄膜的温度，待光照20秒后，该负载有CH3NH3PbI3钙钛矿膜的玻璃基底的温度即可达到56℃。当光强为150W/cm2，用红外热成像仪实时监测高分子薄膜的温度，待光照20秒后，该负载有CH3NH3PbI3钙钛矿膜的玻璃基底的温度即可达到71℃。以上所述实施例仅表达了本专利技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本专利技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本专利技术的保护范围。因此，本专利技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光热转换器件，包括光热转换层，其特征在于，该光热转换层包括钙钛矿结构材料。

【技术特征摘要】
1.一种光热转换器件，包括光热转换层，其特征在于，该光热转换层包括钙钛矿结构材料。2.如权利要求1所述的光热转换器件，其特征在于，该钙钛矿结构材料由通式ABX3表示，A选自碱金属元素及+1价有机胺基团中的至少一种，B为+2价金属元素，X选自卤族元素中的一种或多种。3.如权利要求2所述的光热转换器件，其特征在于，该有机胺基团选自R1NH3+、R1R2NH2+、R1R2R3NH+、R1R2R3...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉岩，乔娟，危岩，杨洋，马福生，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11