太阳能电池及其制备方法、太阳能电池组

专利2026-02-10  15


本技术属于电池领域,具体涉及一种太阳能电池及其制备方法以及包含该太阳能电池的太阳能电池组。


背景技术:

1、太阳能电池可以将取之不尽的太阳能转化为电能供人们使用,有潜力作为绿色新型可再生能源改善我国能源结构。

2、但是太阳能发电存在一个问题影响了其便利性:在夜晚不能发电。太阳能电池依托太阳光照进行能源转换,日落后的夜晚没有太阳光的照射,就会失去电力供应。然而即使在日落后,城市中依然存在着巨大的用电需求,乡村街道也存在着照明、供暖、通讯等等用电需求。现有储能技术依赖蓄水储能或者化学电池储能都存在着一定的缺陷。

3、长余辉材料是一种在接受光照后可以在暗处长时间发光的材料。被广泛应用于指示牌、路标、夜光玩具等方面。目前已有多种高性能长余辉材料,在十几分钟日光照射后在黑暗处能保持多达10小时的发光。利用这类高亮度长余辉材料,可以在有日照的白天积累光能,于日落后的夜晚散发光芒,继续维持太阳能电池的发电。结合目前廉价高效的钙钛矿太阳能电池,其在弱光下更高的光电转化效率,可以更好的利用夜间余晖发电,从而实现了昼夜不间断的供电,是太阳能电池夜间供电的一种具备极佳应用前景的设计方案。

4、目前已有的技术通过对电极修饰长余辉材料,吸收电池发电后剩余的光进行储存,仅适用于染料敏化太阳能电池等几种吸光能力差的透光电池且制备工艺繁琐,成本高昂,同时会对电池内部半导体材料产生一定影响。


技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题,本技术提出了一种太阳能电池及其制备方法以及包含该太阳能电池的太阳能电池组。本技术将长余辉材料置于电池的非活性区域,不将其掺入电池内部,在避免影响电池的正常工作的前提下,实现了太阳能电池昼夜连续发电。

2、第一方面,本技术提供了一种太阳能电池,其包括依次叠加设置的透明电极、电子传输层、光电转换层、空穴传输层和对电极,其中,所述透明电极与所述电子传输层相对的一侧设置有第一光活性区域和第二非光活性区域,所述第一非光活性区域内设置有第一长余辉材料层。

3、在一些实施方式中,所述第一长余辉材料层包括长余辉材料,其中,所述长余辉材料的平均粒径为10μm-200μm,例如为20μm、30μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm、85μm、90μm、95μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm或它们之间的任意值。在一些实施方式中,所述长余辉材料的平均粒径为50μm-100μm。

4、在一些实施方式中,所述第一长余辉材料层的厚度为0.5mm-2.5mm,例如为0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2.0mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm或它们之间的任意值。在一些实施方式中,所述第一长余辉材料层的厚度为1mm-2mm。

5、在一些实施方式中,所述长余辉材料选自黄绿色长余辉材料、红色长余辉材料、橙色长余辉材料、蓝绿色长余辉材料和天蓝色长余辉材料中的一种或多种。

6、在一些实施方式中,所述太阳能电池选自钙钛矿太阳能电池。

7、在一些实施方式中,所述透明电极选自氧化铟锡导电玻璃、掺杂氟的二氧化锡导电玻璃和聚对苯二甲酸乙二醇酯柔性基底中的一种或多种。

8、在一些实施方式中,所述电子传输层选自硫酸铅、钛酸铅、pbti3o7、pb9tio11、pb5ti5o14、pb8ti8o23、醋酸铅、氧化铅、氢氧化铅、碳酸铅、硝酸铅、磷酸铅、氯化铅、碘化铅和溴化铅中的一种或多种。

9、在一些实施方式中,所述光电转换层选自钙钛矿薄膜。

10、在一些实施方式中,所述空穴传输层选自2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、氧化镍和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)与聚(苯乙烯磺酸盐)的混合物中的一种或多种。

11、在一些实施方式中,所述对电极选自银电极和/或金电极。

12、第二方面,本技术提供了第一方面所述的太阳能电池的制备方法,其包括:

13、s1:在透明电极上依次制备电子传输层、光电转换层、空穴传输层和对电极;

14、s2:在所述透明电极与所述电子传输层相对的一侧的第一非光活性区域上制备第一长余辉材料层。

15、在一些实施方式中,所述制备第一长余辉材料层包括将包含长余辉材料的浆料涂覆于所述第一非光活性区域内。

16、在一些实施方式中,所述涂覆的选自印刷涂覆,例如为丝网印刷涂覆。

17、在一些实施方式中,所述浆料还包括可固化树脂和分散剂。

18、在一些实施方式中,所述可固化树脂选自pmma树脂(聚丙烯酸类树酯)、pet树脂(聚对苯二甲酸类树脂)和ea树脂(环氧丙烯酸酯类树脂)中的一种或多种。

19、在一些实施方式中,所述分散剂选自乙酸乙酯、氯仿和异丙醇中的一种或多种。

20、在一些实施方式中,基于所述浆料的质量,所述长余辉材料的质量含量为40%-85%,例如为45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%或它们之间的任意值。在一些实施方式中,所述长余辉材料的质量含量为55%-75%。

21、第三方面,本技术提供了一种太阳能电池组,其包括外壳和第一方面所述的太阳能电池或第二方面所述的制备方法制备的太阳能电池。

22、在一些实施方式中,所述外壳与所述透明电极相对的一侧具有第二光活性区域和第二非光活性区域,光能够通过所述第一光活性区域照射在所述透明电极上,所述第二非光活性区域上设置有第二长余辉材料层。

23、在一些实施方式中,所述第二光活性区域为开设于所述外壳上的透光孔。在一些实施方式中,所述透光孔与所述透明电极正对。

24、在一些实施方式中,所述第二长余辉材料层包括长余辉材料,其中,所述长余辉材料的平均粒径为10μm-200μm,例如为20μm、30μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm、85μm、90μm、95μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm或它们之间的任意值。在一些实施方式中,所述长余辉材料的平均粒径为50μm-100μm。

25、在一些实施方式中,所述第二长余辉材料层的厚度为0.5mm-2.5mm,例如为0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2.0mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm或它们之间的任意值。在一些实施方式中,所述第二长余辉材料层的厚度为1mm-2mm。

26、在一些实施方式中,所述长余辉材料选自黄绿色长余辉材料、红色长余辉材料、橙色长余辉材料、蓝绿色长余辉材料和天蓝色长余辉材料中的一种或多种。

27、在一些实施方式中,所述太阳能电池的数量为多个,多个所述太阳能电池之间相互串联,或相互并联,或相互混连,多个所述太阳能电池共用一块透明电极。

28、本技术通过利用高亮度长余辉材料,在电池外部构筑吸光储能位点,制备简单,不损害电池本身的结构和稳定性。在长余辉材料吸光—发光过程中,将日间电池未利用的太阳光储存并于夜间释放,使太阳能电池的发电时间延长至夜间,增加太阳能电池的发电量,也使得太阳能电池在没有阳光的夜晚也能提供电能输出,实现太阳能电池发电增产增效。


技术特征:

1.一种太阳能电池,其包括依次叠加设置的透明电极、电子传输层、光电转换层、空穴传输层和对电极,其中,所述透明电极与所述电子传输层相对的一侧设置有第一光活性区域和第一非光活性区域,所述第一非光活性区域内设置有第一长余辉材料层。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,所述第一长余辉材料层包括长余辉材料,其中,所述长余辉材料的平均粒径为10μm-200μm,优选为50μm-100μm。

3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池,其特征在于,所述第一长余辉材料层的厚度为0.5mm-2.5mm,优选为1mm-2mm。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的太阳能电池,其特征在于,所述长余辉材料选自黄绿色长余辉材料、红色长余辉材料、橙色长余辉材料、蓝绿色长余辉材料和天蓝色长余辉材料中的一种或多种。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的太阳能电池,其特征在于,所述太阳能电池选自钙钛矿太阳能电池,

6.一种权利要求1-5中任一项所述的太阳能电池的制备方法,其包括:

7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述浆料还包括可固化树脂和分散剂,优选地,所述可固化树脂选自pmma树脂、pet树脂和ea树脂中的一种或多种,优选地,所述分散剂选自乙酸乙酯、氯仿和异丙醇中的一种或多种;和/或

8.一种太阳能电池组,其包括外壳和权利要求1-5中任一项所述的太阳能电池或权利要求6或7所述的制备方法制备的太阳能电池,

9.根据权利要求8所述的太阳能电池组,其特征在于,所述第二光活性区域为开设于所述外壳上的透光孔,所述透光孔与所述透明电极正对;和/或

10.根据权利要求8或9所述的太阳能电池组,其特征在于,所述太阳能电池的数量为多个,多个所述太阳能电池之间相互串联,或相互并联,或相互混连,多个所述太阳能电池共用一块透明电极。


技术总结
本申请涉及一种太阳能电池及其制备方法以及包含该太阳能电池的太阳能电池组。本申请提供的太阳能电池包括依次叠加设置的透明电极、电子传输层、光电转换层、空穴传输层和对电极,其中,所述透明电极与所述电子传输层相对的一侧设置有光活性区域和非光活性区域,所述非光活性区域内设置有长余辉材料层。本申请将长余辉材料置于电池的非活性区域,不将其掺入电池内部,在避免影响电池的正常工作的前提下,实现了太阳能电池昼夜连续发电。

技术研发人员:曹靖,于泽峰,方子涵
受保护的技术使用者:兰州大学
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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