一种基于钙钛矿太阳电池体系的一体化电源及其构筑方法技术

本发明专利技术公开了一种基于钙钛矿太阳电池体系的一体化电源及其构筑方法，该钙钛矿太阳电池由四块单独的钙钛矿太阳电池集成串联制备而成，通过烧录夹连接钙钛矿太阳电池与储能电池，完成一体化电源的构筑。本发明专利技术提供的一体化电源设计思路与构筑方法，达到了将太阳电池转化的能量即时储存的目的，推动了便携式一体化电源的研究进展。化电源的研究进展。化电源的研究进展。

【技术实现步骤摘要】
一种基于钙钛矿太阳电池体系的一体化电源及其构筑方法


[0001]本专利技术属于太阳能电池
，具体涉及到一种基于钙钛矿太阳电池体系的一体化电源及其构筑方法。

技术介绍

[0002]太阳电池是将太阳能转化为电能的器件，但太阳能易受到季节、天气等因素的影响，导致其能量输出不稳定，直接利用太阳能光伏发电无法满足能量的持续稳定供应的需求。因此，亟需探索一种将太阳电池与储能器件相结合的方法，达到将太阳电池产生的电能即时储存的目的。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是实现钙钛矿太阳电池与储能电池的一体化利用以及一体化电源雏形的设计与构筑方法，采用涂覆刮片法制备集成串联的钙钛矿太阳电池，使其开路电压超过3V，满足对储能电池的驱动电压，实现将太阳电池产生的电能即时储存的目的。
[0004]为达上述目的，本专利技术提供了一种基于钙钛矿太阳电池体系的一体化电源，包括由四块单独的钙钛矿太阳电池集成串联制备而成的钙钛矿太阳电池，以及储能电池；钙钛矿太阳电池与储能电池通过烧录夹连接；其中，钙钛矿太阳电池自下而上分别是ITO玻璃、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层以及银电极。
[0005]为达上述目的，本专利技术提供了一种如上述所述的基于钙钛矿太阳电池体系的一体化电源的构筑方法，包括以下步骤：
[0006]在ITO玻璃上依次进行电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层的附着，然后利用刮刀刮去无用部分的薄膜，同时利用异丙醇溶液擦拭干净，得到四块特定形状的钙钛矿太阳电池预制层；通过掩模板，在钙钛矿太阳电池预制层上蒸镀银电极，从而形成集成串联的钙钛矿太阳电池；
[0007]通过烧录夹连接钙钛矿太阳电池与储能电池，完成一体化电源的构筑。
[0008]优选地，所述钙钛矿太阳电池的制备包括以下步骤：
[0009](1)清洗ITO玻璃，然后将整个ITO玻璃进行两次紫外臭氧清洗；
[0010](2)取氧化锡溶液和纯水配成溶液，超声后以步骤(1)的ITO玻璃为基底进行旋涂操作，旋涂结束之后放在加热平台上退火，得到氧化锡薄膜；
[0011](3)取碘化铅与DMF和DMSO的混合溶液配成碘化铅溶液；取FAI，MAI和MACl和异丙醇配成前驱体溶液；称量Spiro
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OMeTAD与氯苯、t
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BP和LiTFSI在氩气气氛下配成Spiro
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OMeTAD溶液；锡纸封装三种溶液，碘化铅加热搅拌，前驱体和spiro溶液常温下搅拌，搅拌一定时间后，过滤溶液；在氧化锡薄膜上旋涂碘化铅，之后放到热台上静置，然后旋涂前驱体溶液，之后放到热台上退火，最后旋涂Spiro
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OMeTAD溶液，旋涂结束之后，静置在干燥器中进行氧化，等表面趋于黄色之后，即得到膜片；
[0012](4)将步骤(3)得到的膜片上不需要成膜的部位使用刮刀刮去，同时利用异丙醇溶
液擦拭干净，得到四块特定形状的钙钛矿太阳电池预制层；提前定制掩模板，按操作要求使用蒸镀仪器在钙钛矿太阳电池预制层上镀银，蒸镀结束之后即形成集成串联的钙钛矿太阳电池。
[0013]优选地，所述步骤(4)具体为：
[0014]将步骤(3)得到的膜片上不需要成膜的部位使用刮刀刮去，同时利用异丙醇溶液擦拭干净，得到四块以上特定形状的钙钛矿太阳电池预制层；提前定制掩模板，按操作要求使用蒸镀仪器在钙钛矿太阳电池预制层上镀银，蒸镀结束之后，形成四块单独的钙钛矿太阳电池预制层集成串联，以及单独的钙钛矿太阳电池预制层与若干钙钛矿太阳电池预制层集成并联的钙钛矿太阳电池。
[0015]优选地，所述步骤(1)包括：
[0016]第一步使用纯水和洗涤剂对ITO玻璃超声清洗；第二步使用纯水超声清洗；第三次使用无水乙醇或异丙醇超声清洗；用氩气吹干第三步清洗的ITO玻璃，放入紫外臭氧清洗机中进行紫外臭氧操作，重复两次。
[0017]优选地，储能电池使用锂硫电池、磷酸钒钠电池以及锂离子电池中的钴酸锂电池和磷酸铁锂电池中的一种或多种。
[0018]优选地，所述银电极厚度大于或等于150nm。
[0019]本专利技术具有以下优点：
[0020]1、可成功构筑钙钛矿
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锂硫电池的一体化电源雏形，具有光驱动充电快，储能电池容量损失较少等优势，为后续一体化电源的构筑探索了道路，提供了新的发展方向。
[0021]2、实现了基于钙钛矿太阳电池体系的一体化电源雏形设计与构筑，达到了将太阳电池转化的能量即时储存的目的，推动了便携式一体化电源的研究进展。
[0022]3、完成了钙钛矿太阳电池的集成串并联，可灵活改变太阳电池的开路电压与短路电流，更好的与储能电池进行匹配，其中，串联的钙钛矿太阳电池数量改变电压，并联的钙钛矿太阳电池数量改变电流。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的钙钛矿太阳电池集成串联的模型图，其中，画圆圈部分的交叠处就是真正的钙钛矿太阳电池工作的有效区域，中间粗方框包围起来的区域是钙钛矿薄膜形成的界面。设计中钙钛矿太阳电池的正极为左下角方框包围的小矩形银电极，负极为右上角方框包围的长方形银电极；
[0024]图2为钙钛矿太阳电池集成并联与串联成果图，其中，1是集成并联效果图，2是集成串联效果图；
[0025]图3为蒸镀银电极时掩模板设计图；
[0026]图4为烧录夹实物图；
[0027]图5为集成串联的钙钛矿太阳电池I
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V测试图，其中，a图采用第一种涂片方式(也即实施例5)，b图采用第二种涂片方式(也即实施例1)，第一种是将不需要钙钛矿薄膜附着的地方用胶带遮挡，仅对有效部位进行紫外臭氧清洗，增加有效部位的薄膜附着性，再涂钙钛矿层；第二种是全部区域进行紫外臭氧清洗，使全部区域都有钙钛矿薄膜的附着，镀银前通过刮刀将不需要的钙钛矿薄膜刮掉；
[0028]图6为一体化电源光充放电与恒流充放电的电压
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时间对比图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0030]实施例1
[0031]本实施例提供了一种基于钙钛矿太阳电池体系的一体化电源的构筑方式，包括以下步骤：
[0032]1、制备集成串联的钙钛矿太阳电池
[0033](1)清洗刻蚀好的ITO玻璃：使用三步清洗，第一步使用200mL纯水和1mL洗涤剂超声清洗15min；第二步使用纯水超声清洗15min；第三次使用无水乙醇超声清洗15min。
[0034](2)紫外臭氧清洗：用氩气吹干第三步清洗的ITO玻璃，放入紫外臭氧清洗机中进行紫外臭氧操作，重复两次，每次15min。
[0035](3)氧化锡薄膜的形成：配置氧化锡溶液，取氧化锡本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于钙钛矿太阳电池体系的一体化电源，其特征在于，包括由四块单独的钙钛矿太阳电池集成串联制备而成的钙钛矿太阳电池，以及储能电池；钙钛矿太阳电池与储能电池通过烧录夹连接；其中，钙钛矿太阳电池自下而上分别是ITO玻璃、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层以及银电极。2.一种如权利要求1所述的基于钙钛矿太阳电池体系的一体化电源的构筑方法，其特征在于，包括以下步骤：在ITO玻璃上依次进行电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层的附着，然后利用刮刀刮去无用部分的薄膜，同时利用异丙醇溶液擦拭干净，得到四块特定形状的钙钛矿太阳电池预制层；通过掩模板，在钙钛矿太阳电池预制层上蒸镀银电极，从而形成集成串联的钙钛矿太阳电池；通过烧录夹连接钙钛矿太阳电池与储能电池，完成一体化电源的构筑。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述钙钛矿太阳电池的制备包括以下步骤：(1)清洗ITO玻璃，然后将整个ITO玻璃进行两次紫外臭氧清洗；(2)取氧化锡溶液和纯水配成溶液，超声后以步骤(1)的ITO玻璃为基底进行旋涂操作，旋涂结束之后放在加热平台上退火，得到氧化锡薄膜；(3)取碘化铅与DMF和DMSO的混合溶液配成碘化铅溶液；取FAI，MAI和MACl和异丙醇配成前驱体溶液；称量Spiro
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OMeTAD与氯苯、t
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BP和LiTFSI在氩气气氛下配成Spiro
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OMeTAD溶液；锡纸封装三种溶液，碘化铅加热搅拌，前驱体和spiro溶液常温下搅拌，搅拌一定时间后，过滤溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘芳洋，李计深，李悦，曾强，景圣皓，张宗良，蒋良兴，贾明，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：