水伏电池单元的制备方法及水伏/光伏发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种水伏电池单元的制备方法及水伏/光伏发电系统，包括以下步骤：对硅片的表面进行处理，去除硅片表面的有机物和氧化物，获得处理后的硅片，其中，硅片的背面贴附保护层；将处理后的硅片置于HF和AgNO

【技术实现步骤摘要】
水伏电池单元的制备方法及水伏/光伏发电系统
本专利技术涉及新能源
，具体涉及一种水伏电池单元的制备方法及水伏/光伏发电系统。
技术介绍
目前，全球面临着严重的资源匮乏问题，可再生能源的开发和利用因此受到了广泛关注。太阳能发电技术因其独有的优势，已经成为当今可再生能源的重要组成部分。对于太阳能电池，这类器件可以将光能直接转化为电能。但是，太阳能电池存在一定的局限性，即产生电能受光照条件影响，在夜晚和阴雨天无法发电。不仅如此，一些无法被太阳能电池转化为电能的光能会导致器件发热，从而降低光电转化效率。北方海区海上灯浮标灯器的供电方式大多数采用太阳能电池板发电、铅酸蓄电池或锂电池储电的模式，而这种供电模式存在诸多弊处：一是供电效率低，由于气候、环境因素和地域依赖性影响，太阳能光伏发电间歇性工作，导致能量输入很不稳定，长期的雨雪天、阴天、雾天甚至云层的变化都会严重影响系统的发电状态，蓄电池在低温条件下充放电性能显著变差；二是光电转换效率低，目前商业化晶体硅光伏电池转换效率为22-24％，空气中的颗粒物和鸟类排泄物等附着在太阳能电池组件的表面，阻挡了部分光线的照射，使电池组件工作效率降低，从而造成发电量减少甚至电池板的损坏。航标设备现在使用的能源主要是太阳能，对于可再生能源来说，太阳能和风能的使用几乎占据所有比例，相比之下，水资源的使用比例很小，地球的70％的面积是海洋，但被利用的只占不到0.01％。因此，开发和利用水资源对航标事业的长远发展具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种水伏电池单元的制备方法及水伏/光伏发电系统，其输出功率高，稳定性好，性能优异，适用范围广。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种水伏电池单元的制备方法，包括以下步骤：S1、对硅片的表面进行处理，去除硅片表面的有机物和氧化物，获得处理后的硅片，其中，硅片的背面贴附保护层；S2、将处理后的硅片置于HF和AgNO3的混合溶液中并搅拌，使得硅片的正面形成银纳米颗粒层，获得表面具有银纳米颗粒层的硅片；S3、通过溶液刻蚀法对S2处理后的硅片进行刻蚀，使得硅片表面形成硅纳米线，所述硅片表面形成硅纳米线/银纳米颗粒复合层，其中，刻蚀液为HF和H2O2的混合液；S4、溶解硅片表面的银纳米颗粒，获得表面仅有硅纳米线的硅片；S5、在所述硅片的正面制备正电极，去除硅片表面的保护层并在硅片的背面制备负电极，获得水伏电池。作为优选的，所述S4和S5之间还包括：用HF溶液去除硅片表面的氧化层，使用清水洗涤，并通N2干燥。作为优选的，所述S5中的正电极为多孔碳电极。本专利技术公开了一种水伏电池单元，通过上述的水伏电池单元的制备方法获得。作为优选的，所述水伏单元的正面贴附有吸水海绵。本专利技术公开了一种水伏器件，包括多个上述的水伏电池单元，多个所述水伏电池单元串联或并联，多个所述水伏电池单元阵列排布。本专利技术公开了一种水伏/光伏发电系统，包括光伏电池单元和上述的水伏电池单元，所述光伏电池单元位于所述水伏电池单元的上侧，所述水伏电池单元的背面与所述光伏电池单元的背面紧贴设置。作为优选的，所述水伏电池单元的下侧设置有浮子以使得水伏/光伏发电系统漂浮在水面上。作为优选的，所述光伏电池单元与所述水伏电池单元之间设置有导热硅脂。作为优选的，所述水伏电池单元和光伏电池单元皆倾斜设置。本专利技术的水伏电池单元的制备方法的有益效果：1、本专利技术在硅片上制备硅纳米线，方法简单，效果好。2、本专利技术中的硅纳米线水伏电池，能够产生电能，输出功率高，稳定性好，性能优异。本专利技术中水伏/光伏发电系统的有益效果：1、本专利技术能够将水伏电池单元与光伏电池单元配合，在阴天的环境下也能发电。2、本专利技术能够有效弥补传统光伏电池在实际应用中受光照条件影响的不足，在夜晚，阴雨天等环境下无法发电的缺陷。同时，由于水伏电池在环境中存在一定水蒸气蒸发的条件下即可实现电压的输出，因此水伏/光伏集成发电系统有望在能够保证一定的发电功率的前提下实现全天候可持续发电。3、本专利技术中光伏器件的自身缺陷得到利用：传统光伏电池的光电转化效率在15％左右，其中大部分能量以晶格振动的形式转化为热能，导致器件自身发热的问题，一定程度上影响器件寿命与工作效率；然而光伏器件产生的热能能够提升环境温度，加速水的蒸发，从而提高水伏器件的输出功率。4、本专利技术可有效拓宽可再生能源器件应用领域及适用范围，传统光伏电池由于受光照条件制约，且较多的雨水会影响器件寿命，因而应用场景受限，而水伏/光伏集成系统能够实现热带雨林地区(雨水较多有利于水伏器件)，湖面与海面(蒸发量大有利于水伏器件)，南北极(极昼极夜不利于传统光伏器件)的高效利用。附图说明图1为硅片上的硅纳米线的SEM图；图2为本专利技术的原理示意图；图3为水伏电池单元的结构示意图；图4为水伏器件的结构示意图，其中，(a)为多个水伏器件的串联，(b)为多个水伏器件的并联，(c)为硅纳米线水伏电池阵列；图5为水伏/光伏发电系统的结构示意图；图6为设置有浮子的水伏/光伏发电系统；图7为倾斜设置的水伏/光伏发电系统的结构示意图；图8为利用数字控制系统对水伏/光伏发电系统控制的示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。本专利技术的公开了一种水伏电池单元的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将商用硅片切成2×2cm2的正方形，在硅片的背面贴上保护层，保护层可为双面胶，双面胶可以方便硅片与容器的固定，如此，防止在刻蚀过程中，溶液搅拌时硅片移动，并且，由于硅片背面贴附双面胶(即保护层)，即可保护后续刻蚀过程中，硅片背面不被刻蚀。对硅片的表面进行处理，去除硅片表面的有机物和氧化物，获得处理后的硅片，具体的：将硅片浸入体积比为3:1的H2SO4(97％)和H2O2(35％)的氧化剂溶液,在室温下用磁子搅拌10分钟以完全除去有机物并形成薄的氧化物层；在室温下用1:3的HF水溶液蚀刻3分钟，用水清洗，干燥，得到H封端的硅片。步骤二、将处理后的硅片置于HF和AgNO3的混合溶液中并搅拌，使得硅片的正面形成银纳米颗粒层，获得表面具有银纳米颗粒层的硅片。HF的浓度为4-5M，AgNO3的浓度为0.001-0.01M。例如，可将硅片放入4.8MHF与0.005MAgNO3的混合溶液，在大气环境下缓慢搅拌1分钟，如此，硅片表面形成一层均匀的银纳米颗粒。步骤三、用去离子水洗掉硅片上多余的Ag+后，通过溶液刻蚀法对步骤三处理后的硅片进行刻蚀，使得硅片表面形成硅纳米线，硅片表面形成硅纳米线/银纳米颗粒复合层，其中，刻蚀液为HF和H2O2的混合液。刻蚀液包括浓度为4-5M的HF和0.2-0.6M的H2O2，例如，在黑暗室温环境下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水伏电池单元的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、对硅片的表面进行处理，去除硅片表面的有机物和氧化物，获得处理后的硅片，其中，硅片的背面贴附保护层；/nS2、将处理后的硅片置于HF和AgNO

【技术特征摘要】
1.一种水伏电池单元的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对硅片的表面进行处理，去除硅片表面的有机物和氧化物，获得处理后的硅片，其中，硅片的背面贴附保护层；
S2、将处理后的硅片置于HF和AgNO3的混合溶液中并搅拌，使得硅片的正面形成银纳米颗粒层，获得表面具有银纳米颗粒层的硅片；
S3、通过溶液刻蚀法对S2处理后的硅片进行刻蚀，使得硅片表面形成硅纳米线，所述硅片表面形成硅纳米线/银纳米颗粒复合层，其中，刻蚀液为HF和H2O2的混合液；
S4、溶解硅片表面的银纳米颗粒，获得表面仅有硅纳米线的硅片；
S5、在所述硅片的正面制备正电极，去除硅片表面的保护层并在硅片的背面制备负电极，获得水伏电池。


2.如权利要求1所述的水伏电池单元的制备方法，其特征在于，所述S4和S5之间还包括：用HF溶液去除硅片表面的氧化层，使用清水洗涤，并通N2干燥。


3.如权利要求1所述的水伏电池单元的制备方法，其特征在于，所述S5中的正电极为多孔碳电极。


4.一种水伏电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨朔，靳然，王玉生，宋涛，孙宝全，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32