一种配备有太阳能电池的人体能量消耗监测仪制造技术

本发明专利技术涉及一种配备有太阳能电池的人体能量消耗监测仪，包括电池本体，电池本体结构包含微结构聚合物异质结及纳米晶离散岛阵列异质结；所述电池本体最外层为导电玻璃，在所述导电玻璃里面从上向下依次为：能级调节层，电解质，染料敏化层，纳米晶半导体层，金属电极层；所述导电玻璃分为正电极与负电极；太阳光经过所述正电极，穿过异质结界面变为负电极；本发明专利技术的优点是，本发明专利技术结构简单，制备电池耗能较少，能源回收周期短；生产过程中无毒无污染，体积超薄、重量轻，特别是具有力学上的柔软性，能够在不占有空间资源和破坏原有被覆盖物表面特征的前提下，表贴于各种物体表面，值得大规模推广及使用。

【技术实现步骤摘要】
一种配备有太阳能电池的人体能量消耗监测仪夫朗霍费莱堡太阳能系统研究所)，在一定程度上增加了硅系p-n结的实际界面面积，使得电池转化效率有所提高(提高2～3％)。该技术由于附加工艺的成本太高，进一步增加了制造成本，所以难以获得广泛应用。类似的表面工艺只适合于硅、石英等硬制材料，对于聚合物等柔性材料不具备技术上的可行性。其当然也可在聚合物上形成不规则微结构以增加界面的实际接触面积，但同时会引发不希望的材料改性。多层光锁电池结构。针对硅系太阳能电池对光高反射率的特点，在普通的硅系电池上再制作出一层具有漏光空洞阵列的双面电池，两层电池之间填充高透光有机材料。该结构具有三个光电转换面，并且通过漏光空洞进入底层电池的光在上下两层电池之间不断反射，进行光电转换。如德国夫琅和费光电实验室开发的原型电池，在同等面积上的光电转换效率提高了6～8％。该结构在证明结构对光电效能的影响下，具有不可推广实用的缺陷，即制造工艺极为复杂(需增加双面曝光、双面刻蚀、双面离子注入、键合等工艺)，成倍昂贵，不具备规模生产能力；电池结构非常脆弱，极易损坏，难以形成产品推向市场。PSC双层异质结结构。采用PSC异质结叠层的方式，虽然该结构能够成倍提高异质结的实际界面面积，在同等受光面积的前提下提高光电效能。如奥地利林茨聚合物光电实验室提出的双层PSC结构，其转换效率从3％提高到4.3％。但是，该种电池结构势必使得厚度成倍增加，重量加大，丧失力学柔性，而转换效能还是赶不上无机材料。另外，两层异质结之间必须存在金属电极薄膜，会产生反射、散射等降低光通量的现象。过于薄的金属电极也会降低光诱导载流子的聚集能力，从而降低光电效能。因此，简单通过异质结叠层的方式来会对光电转换效能的提高有一定的帮助，但也会牺牲PSC轻、薄、柔性等的优势特性。PSC扭曲异质结结构。为保持PSC的力学柔性，又能够提高其光电效能，日本先进技术发展实验室通过化学溶解作用将平面异质结结构扭曲成微波浪形，提高了异质结的实际界面面积，增加光诱导电荷密度，其光电转换效率从2.5％提高到了3.5％。该制造方法非常简单，制造成本也不会有大的提高。但是，该方法需要大量化学试济对异质结的处理，存在化学废液的处理负担和环境污染的风险。另外，制造出的异质结结构属于随机无序状态，难以保证批量电池生产候的光电效能稳定性。固然，材料的改进和结构的变化对提高太阳能电池光电效能都有显著作用，同时也带来不利于规模化生产和民间自发使用市场形成的负面影响。只有二者结合，才会在保证原有优势特点的基础，进一步提高太阳能电池的整体性能。我国目前在太阳能电池的研究开发上与国际水平差距较大，制造技术大多沿袭国外的现成工艺，缺乏具有自主知识产权的太阳能电池制造技术，倍受受国际上种种技术壁垒制约，生产成本高居不下，难以现成民间自发使用市场。因此，加大对创新工艺、创新技术的研究，获取具有自主知识产权的技术，是我国在该领域实现跨越式发展的必由之路。传统硅晶电池虽然技术成熟，但由于是硅晶材料，大多有一层钢化玻璃作为防护，造成重量大、携带不便、抗震能力差、造价高、易破碎、生产过程高能耗等问题。近年来，全球太阳能电池行业正在发生革命性的变化，非晶硅材料的薄膜类太阳能电池将成主流。薄膜太阳能电池种类也众多，主要包含有硅薄膜类、化合物半导体类，染料敏化纳米晶太阳能电池较之有机化合物太阳能电池的具有显著效率优势，是有机太阳能电池的2倍以上，较之硅系太阳能电池则具有低得多的材料和制造成本，只有硅系太阳能电池的1/20、较之多元无机化合物太阳能电池还免去了可能出现环境污染的风险，被认为是具有巨大应用前景的一种新型太阳能电池。现有已公布未授权专利文件CN103903865A公布了一种染料敏化太阳能电池，其主要技术方案为一种染料敏化太阳能电池，包括光电极、与光电极对置的对电极和保持在光电极与对电极之间的电解质层，所述光电极远离电解质层的一侧设有防紫外线层。与本专利技术解决的问题相同，但与本专利技术技术方案不同。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述问题，提供一种体积超薄、质量较轻且无毒无污染的配备有太阳能电池的人体能量消耗监测仪。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种配备有太阳能电池的人体能量消耗监测仪，包括电池本体，电池本体结构包含微结构聚合物异质结及纳米晶离散岛阵列异质结；进一步的，所述电池本体最外层为导电玻璃，在所述导电玻璃里面从上向下依次为：能级调节层，电解质，染料敏化层，纳米晶半导体层，金属电极层；所述导电玻璃分为正电极与负电极；太阳光经过所述正电极，穿过异质结界面变为负电极；导电玻璃起着传输和收集正、负电极电子的作用。进一步的，所述金属电极层与异质结界面之间为粗化界面，入射光穿过异质结界面经粗化界面形成反射光，反射光经过异质结界面形成多次反射光。进一步的，所述微结构聚合物异质结为三维微结构聚合物异质结。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述金属电极层采用铂或铝。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述电解质为聚合物掺杂准固态电解质。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述纳米晶半导体层采用TiO2，ZnO，SnO2或Nb2O5，TiO2是一种价廉、无毒、稳定且抗腐蚀性能良好的半导体材料，目前是光电转换效率最高的纳米半导体材料。作为本专利技术的一种优选技术方案，其采用ITO薄膜。本专利技术所述的配备有太阳能电池的人体能量消耗监测仪的基本结构包含了三维微结构聚合物异质结和纳米晶离散岛阵列异质结，在高发泡聚苯乙烯(PSC)保证电池的超薄、超轻、柔性特性的基础上，利用离散化NPC岛(不至于影响电池整体的力学柔性)的高光电效能来提高太阳能电池的整体光电转换效率；该电池的基本制造工艺是采用压印这种低成本、高效率、精确的微纳结构复制技术，在柔性基底上植入纳米晶半导体离散岛阵列(微米级或亚毫米级，不至于改变基底力学柔性特性)，并压印成形p型聚合物半导体上生成深亚微米的结构，使得电池整体异质结实际界面面积扩大，同时具有锁光功能，大大提高光诱导电荷密度，进一步增加电池光电转换效率。(1)栅格化的纳米晶电池阵列设计及成型工艺：通过有机填料(硅橡胶类)吸收由于纳米晶太阳能电池几何变形而产生的内应力，防止电池内部开裂，导致电池短路；同时，将大面积纳米晶太阳能电池栅格化成并联的小面积电池阵列，亦可维持纳米晶太阳能电池固有的高效率。(2)微压印植入及外能场诱导分子级敏化染料扩散技术：采用超声振动(压电超声振动源)加速染料分子的扩散速度，采用红外加热，增加染料分子的活性，同时降低纳米晶浆料的粘度；外场诱导下敏化染料在纳米晶膜中的充分扩散，也可保证这常温工艺制造电池的高光电转换效率。(3)电荷复合阻挡层微压印成型技术：精确压印下压载荷与染料扩散控制相结合，满足染料分子在纳米晶薄膜空间中最大程度扩散的同时，保证阴极界面附近5～20nm厚度范围的纯纳米晶致密层，形成对染料分子与电极之间的阻挡效果，杜绝电极板上的自由电子与激发态染料分子的接触、二次复合。同时，外能场诱导压印形成纳米晶薄膜呈密度梯度分布，该特征一定程度上能够起到扩大原有能带范围的作用。本专利技术的有益效果在于：以微压印将大面积纳米晶薄膜栅格化、以敏化染料的微压印植入和外能场诱导分子扩散替代纳米晶高温烧结和后续染料浸泡扩散，以释放纳米晶膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配备有太阳能电池的人体能量消耗监测仪，包括电池本体(8)，其特征在于，电池本体(8)结构包含微结构聚合物异质结(91)及纳米晶离散岛阵列异质结(93)；所述电池本体(8)最外层为导电玻璃(2)，在所述导电玻璃(2)里面从上向下依次为：能级调节层(3)，电解质(4)，染料敏化层(5)，纳米晶半导体层(6)，金属电极层(7)；所述导电玻璃(2)分为正电极与负电极；太阳光(1)从所述正电极，穿过异质结界面(9)变为负电极；所述金属电极层(7)与异质结界面(9)之间为粗化界面(92)，入射光(11)穿过异质结界面(9)经粗化界面(92)形成反射光(12)，反射光(12)经过异质结界面(9)形成多次反射光(13)。

【技术特征摘要】
1.一种配备有太阳能电池的人体能量消耗监测仪，包括电池本体(8)，其特征在于，电池本体(8)结构包含微结构聚合物异质结(91)及纳米晶离散岛阵列异质结(93)；所述电池本体(8)最外层为导电玻璃(2)，在所述导电玻璃(2)里面从上向下依次为：能级调节层(3)，电解质(4)，染料敏化层(5)，纳米晶半导体层(6)，金属电极层(7)；所述导电玻璃(2)分为正电极与负电极；太阳光(1)从所述正电极，穿过异质结界面(9)变为负电极；所述金属电极层(7)与异质结界面(9)之间为粗化界面(92)，入射光(11)穿过异质结界面(9)经粗化界面(92)形成反射光(12)，反射光(12)经过异质结界面(9)形成多次反射光(13)...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁辉，
申请(专利权)人：袁辉，
类型：发明
国别省市：陕西,61