【技术实现步骤摘要】
本申请涉及太阳能全光谱综合利用或新能源制备领域，具体涉及一种光伏电池-化学反应装置集成器件及其制法。
技术介绍
1、太阳能作为一种清洁、环保、储量丰富的可再生能源，受到人们越来越多的关注。太阳能的利用形式主要分为三种，分别是：光-化学转化，光-电转化和光-热转化。其中光伏电池作为实现光-电转换的器件，因其快速增长的转化效率、日益成熟的制备工艺以及低廉的价格而备受青睐，同时，利用光伏产生的电能来制氢，固碳等光伏-化学反应装置集成器设计和制备引起了学术界和工业界的极大关注。然而，目前普遍存在的问题是化学反应效率低，难以满足实际的需求。
技术实现思路
1、针对现有技术中化学反应效率低，难以满足实际需求的问题，本申请提供了一种光伏电池-化学反应装置集成器件，其通过使用具有红外吸收功能的电极材料，通过红外热效应提高化学反应效率。
2、本申请具体技术方案如下：
3、1.一种光伏电池-化学反应装置集成器件，其中，所述集成器件包括光伏电池和化学反应装置，所述化学反应装置具有红外吸收层、电催化材料层和反应腔体，所述电催化材料层的至少一部分暴露在反应腔体中，且所述反应腔体具有两个以上的开口，所述光伏电池与化学反应装置的红外吸吸收层接触。
4、2.根据项1所述的集成器件，其中，所述红外吸收层对1100-2500nm的红外光的吸收率在80％以上。
5、3.根据项1或2所述的集成器件，其中，所述红外吸收层为薄膜状红外吸收层和/纳米纤维结构红外吸收层，优选为纳米
6、4.根据项3所述的集成器件，其中，所述薄膜状红外吸收层为pedot:pss、pedot、ppy、pani或lab6。
7、5.根据项3或4所述的集成器件，其中，所述纳米纤维结构红外吸收层为网状纳米纤维结构红外吸收层。
8、6.根据项5所述的集成器件，其中，所述网状纳米纤维结构的单根纤维长度为2-100μm，单根纤维直径为100-1000nm，所述网状纳米纤维结构表面粗糙。
9、7.根据项5或6所述的集成器件，其中，所述网状纳米纤维结构红外吸收层为聚合物电极材料或者金属氧化物，优选的，所述聚合物电极材料为pedot或ppy，所述金属氧化物为cs0.33wo3。
10、8.根据项1-7中任一项所述的集成器件，其中，所述化学反应装置为制氢电解池或二氧化碳还原电解池，优选地，所述制氢电解池为膜电极型电解池或电解槽型电解池。
11、9.根据项1-8中任一项所述的集成器件，其中，所述化学反应装置具有两个对称设置的电极层，所述红外吸收层位于靠近光伏电池一侧的电极层的外侧并与光伏电池接触。
12、10.根据项1-8中任一项所述的集成器件，其中，所述化学反应装置具有两个对称设置的电极层，所述红外吸收层兼做靠近光伏电池一侧的电极层并与光伏电池接触。
13、11.根据项1-10中任一项所述的集成器件，其中，所述化学反应装置中的红外吸收层的厚度为200nm-10μm。
14、12.根据项1-11中任一项所述的集成器件，其中，所述反应腔体由气体扩散层或者电解槽与膜状物质构成，所述膜状物质设置在气体扩散层或者电解槽中间。
15、13.根据项12所述的集成器件，其中，所述膜状物质为离子交换膜或者隔膜；优选地，所述离子交换膜为质子交换膜或阴离子交换膜。
16、14.根据项12或13所述的集成器件，其中，所述气体扩散层具有多孔结构，优选地，所述气体扩散层为多孔碳或magneli相亚氧化钛。
17、15.根据项12-14中任一项所述的集成器件，其中，当所述化学反应装置为膜电极型电解池时，所述电催化材料层包含第一催化材料层和第二催化材料层，所述第一催化材料和所述第二催化材料对称设置在所述反应腔体内侧并与气体扩散层接触，所述膜状物质位于第一催化材料和所述第二催化材中间。
18、16.根据项12-14中任一项所述的集成器件，其中，当所述化学反应装置为电解槽型电解池或二氧化碳还原电解池时，所述电催化材料层包含第三催化材料层和第四催化材料层，所述第三催化材料层和第四催化材料层对称设置在所述反应腔体外侧并与电解槽接触。
19、17.根据项15或16所述的集成器件，其中，所述第一电催化材料层和第三催化材料层的材料选自钌、铱、钯、铂、镍、钴、锰、铁、锂、锡、镧和锶中的一种或两种以上的物质或其合金或其复合氧化物、氢氧化物、氢过氧化物、磷化物、磷氧化物、氮化物、硼化物或硫化物。
20、18.根据项15-17中任一项所述的集成器件，其中，所述第二电催化材料层和第四催化材料层的材料选自铂、钯、铱、铼、铑、镍、钴、钨、铜、银、金、铋、铁和锌中的一种或两种以上的物质或其合金或其复合氧化物、氢氧化物、氢过氧化物、磷化物、磷氧化物、氮化物、硼化物或硫化物。
21、19.根据项12-18中任一项所述的集成器件，其中，当所述化学反应装置为膜电极型电解池时，所述反应腔体具有出气口和进水口，优选的，在所述气体扩散层的一端设置有出气口，并在所述第二催化材料层的一端设置有进水口，所述出气口和进水口位于反应腔体的同一端。
22、20.根据项12-18中任一项所述的集成器件，其中，当所述化学反应装置为电解槽型电解池时，所述反应腔体具有出气口和进水口，优选的，在所述电解槽的一端设置有出气口，在所述电解槽的另一端设置有进水口；或者
23、当所述化学反应装置为二氧化碳还原电解池时，所述反应腔体具有进气口和出气口，优选的，在所述电解槽的一端设置有出气口，在所述电解槽的另一端设置有进气口。
24、21.根据项1-20中任一项所述的集成器件，其中，所述光伏电池依次包括第一透明电极、第一功能层、光伏吸收层、第二功能层和第二透明电极。
25、22.根据项1-21中任一项所述的集成器件，其中，所述集成器件还包含外接电路，其用于将光伏电池的电能提供给化学反应装置。
26、23.根据项22所述的集成器件，其中，所述外接电路为光伏电池中的第一透明电极与化学反应装置的靠近光伏电池的电极层连接所形成的电路或者为光伏电池中的第二透明电极与化学反应装置的远离光伏电池的电极层连接所形成的电路或者为光伏电池中的第二透明电极与化学反应装置的靠近光伏电池的电极层连接所形成的电路。
27、24.一种制备项1-23中任一项所述集成器件的方法，其中，包括：
28、制备包含红外吸收层、电催化材料层和反应腔体的化学反应装置，并将所述化学反应装置的红外吸收层与光伏电池的第二透明电极连接得到所述集成器件。
29、专利技术的效果
30、本申请所述的集成器件中具有红外吸收的电极材料，其可以通过红外热效应来提高化学反应速率。
31、本申请所述的集成器件在光伏电池和化学反应装置之间增加一层红外吸收层，从而增强制氢效率以及提高二氧化碳还原速率。...
【技术保护点】
1.一种光伏电池-化学反应装置集成器件，其特征在于，所述集成器件包括光伏电池和化学反应装置，所述化学反应装置具有红外吸收层、电催化材料层和反应腔体，所述电催化材料层的至少一部分暴露在反应腔体中，且所述反应腔体具有两个以上的开口，所述光伏电池与化学反应装置的红外吸吸收层接触。
2.根据权利要求1所述的集成器件，其特征在于，所述红外吸收层对1100-2500nm的红外光的吸收率在80％以上。
3.根据权利要求1或2所述的集成器件，其特征在于，所述红外吸收层为薄膜状红外吸收层和/纳米纤维结构红外吸收层，优选为纳米纤维结构红外吸收层。
4.根据权利要求3所述的集成器件，其特征在于，所述薄膜状红外吸收层为PEDOT:PSS、PEDOT、PPy、PANi或LaB6。
5.根据权利要求3或4所述的集成器件，其特征在于，所述纳米纤维结构红外吸收层为网状纳米纤维结构红外吸收层。
6.根据权利要求5所述的集成器件，其特征在于，所述网状纳米纤维结构的单根纤维长度为2-100μm，单根纤维直径为100-1000nm，所述网状纳米纤维结构表面粗糙
7.根据权利要求5或6所述的集成器件，其特征在于，所述网状纳米纤维结构红外吸收层为聚合物电极材料或者金属氧化物，优选的，所述聚合物电极材料为PEDOT或PPy，所述金属氧化物为Cs0.33WO3。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的集成器件，其特征在于，所述化学反应装置为制氢电解池或二氧化碳还原电解池，优选地，所述制氢电解池为膜电极型电解池或电解槽型电解池。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的集成器件，其特征在于，所述化学反应装置具有两个对称设置的电极层，所述红外吸收层位于靠近光伏电池一侧的电极层的外侧并与光伏电池接触。
10.一种制备权利要求1-9中任一项所述集成器件的方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种光伏电池-化学反应装置集成器件，其特征在于，所述集成器件包括光伏电池和化学反应装置，所述化学反应装置具有红外吸收层、电催化材料层和反应腔体，所述电催化材料层的至少一部分暴露在反应腔体中，且所述反应腔体具有两个以上的开口，所述光伏电池与化学反应装置的红外吸吸收层接触。
2.根据权利要求1所述的集成器件，其特征在于，所述红外吸收层对1100-2500nm的红外光的吸收率在80％以上。
3.根据权利要求1或2所述的集成器件，其特征在于，所述红外吸收层为薄膜状红外吸收层和/纳米纤维结构红外吸收层，优选为纳米纤维结构红外吸收层。
4.根据权利要求3所述的集成器件，其特征在于，所述薄膜状红外吸收层为pedot:pss、pedot、ppy、pani或lab6。
5.根据权利要求3或4所述的集成器件，其特征在于，所述纳米纤维结构红外吸收层为网状纳米纤维结构红外吸收层。
...【专利技术属性】
技术研发人员：刁一凡，李子峰，孙朱行，解俊杰，吴兆，刘童，徐琛，
申请(专利权)人：隆基绿能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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