一种光热电转换存储器件及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及能源和材料领域。具体涉及一种基于相变储能材料与热电材料相结合，在太阳能驱动下实现光热电转换和电能不间断输出。
【背景技术】
[0002]太阳能是一种绿色清洁的能源，实现其充分利用对于人类的可持续发展具有重要意义。光电转换是目前对太阳能进行有效利用的途径之一。通过光伏组件可以将太阳能转换成电能。但是由于太阳能具有间断性，光伏发电无法持续进行，并且需要额外储电装置对其产生的电能进行储存。加之生产光伏电池所用原材料紧缺，导致整体成本较高。
【发明内容】
[0003]针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种光热电转换存储器件及制备方法，实现太阳能间断情况下电能的持续供给，降低成本，充分提升对太阳能的利用率。
[0004]本发明的技术方案如下:
[0005]—种光热电转换存储器件，包括:保温层(1)、相变储能材料层(3)、热电材料层(4)和散热层(5)，保温层(I)的下部与热电材料层(4)上表面密封形成覆盖空间(2)，覆盖空间
(2)内部抽真空形，覆盖空间(2)内容纳相变储能材料层(3)，相变储能材料层(3)与热电材料层(4)上表面形成良好的导热连接，散热层(5)与热电材料层(4)下表面形成良好的导热连接，热电材料层(4)上表面为高温面，下表面为低温面，太阳光透过保温层照射在相变储能材料层，由相变储能材料层实现对太阳光的捕捉吸收，同时转化成热能并进行存储，最后经过热电材料层将热能转化为电能;在太阳光间断的情况下，热电材料层也可以利用相变材料内部所存储的热能持续进行电能的输出。
[0006]所述的光热电转换存储器件，所述保温层使用透明有机玻璃或无机玻璃。
[0007]所述的光热电转换存储器件，所述热电材料层包括无机材料碲化铋基温差发电片或有机聚合物PEDOT: PSS热电材料基温差发电片。
[0008]所述的光热电转换存储器件，所述散热层包括材质为铜、钢、铝、铁、合金，散热方式为自然散热、强制风冷、强制水冷的散热片。
[0009]所述的光热电转换存储器件，所述定形相变储能材料制备方法为:将氧化石墨稀粉末通过超声及机械搅拌手段分散于去离子水中，获得浓度为lmg/mL-30mg/mL的氧化石墨烯水溶液;直接对其进行冷冻干燥，获得三维宏观石墨烯材料;采用三维宏观石墨烯为支撑定形和光吸收材料，分子量为10000的聚乙二醇为相变储能材料，通过真空浸渍吸附的方法，在真空烘箱中将三维石墨烯浸入聚乙二醇熔体中，制备复合定形相变储能材料，石墨烯质量含量为0.5%-10%。
[0010]所述的光热电转换存储器件，所述定形相变储能材料选用质量分数为20%的高密度聚乙烯、I %黑色染料、79 %石蜡制备，石蜡作为相变材料，高密度聚乙烯为支撑定形材料，黑色染料用以提升光吸收度，制备方法为:在160°C下将高密度聚乙烯熔融，然后加入染料和石蜡进行混合，通过复合获得复合定形相变储能材料。
[0011]任一所述的光热电转换存储器件的制备方法，步骤如下:
[0012]步骤一:将支撑定形材料以及提升吸光度材料与相变材料相复合，制备可以实现光热转化的定形相变储能材料；
[0013]步骤二:将定形相变储能材料下表面通过热界面材料贴合在温差发电片的高温面；
[0014]步骤三:用透明的有机或无机玻璃作为保温层，将相变材料覆盖，并使覆盖空间形成真空状态；
[0015]步骤四:将散热层通过热界面材料与温差发电片的低温面相贴合，即获得所述光热电转换存储器件。
[0016]所述的制备方法，所述定形相变储能材料制备方法为:将氧化石墨稀粉末通过超声及机械搅拌手段分散于去离子水中，获得浓度为lmg/mL-30mg/mL的氧化石墨稀水溶液；直接对其进行冷冻干燥，获得三维宏观石墨烯材料;采用三维宏观石墨烯为支撑定形和光吸收材料，分子量为10000的聚乙二醇为相变储能材料，通过真空浸渍吸附的方法，在真空烘箱中将三维石墨烯浸入聚乙二醇熔体中，制备复合定形相变储能材料，石墨烯质量含量为 0.5%-10%ο
[0017]所述的制备方法，所述定形相变储能材料选用质量分数为20%的高密度聚乙烯、1%黑色染料、79%石蜡制备，石蜡作为相变材料，高密度聚乙烯为支撑定形材料，黑色染料用以提升光吸收度，制备方法为:在160°C下将高密度聚乙烯熔融，然后加入染料和石蜡进行混合，通过复合获得复合定形相变储能材料。
[0018]本发明具有以下特点和优点:
[0019]I本发明首次公开了利用将相变储能材料与热电材料相结合设计并制备光热电转换存储器件的方法。
[0020]2本发明公开的器件实现了在太阳能间断的情况下连续供给电能。
[0021]3本发明提升了对太阳能的有效利用率，降低了光电转换及存储的整体成本。对绿色能源的发展具有重要意义。
【附图说明】
[0022]图1是光热电转换存储器件结构示意图；
[0023]图2是光热电转换存储器件工作过程示意图；
[0024]图3是实施例1所涉及相变材料层吸收光谱图；
[0025]图4是实施例1所涉及相变材料层光热转化曲线图；
[0026]图5是实施例1所涉及相变材料层定形性能测试图(图中左列是纯的相变材料在30°C、70°C、90°C下的性能测试结果，右列是石墨烯复合相变储能材料30°C、70°C、90°C下的性能测试结果)；
【具体实施方式】
[0027]以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
[0028]如图1所示，光热电转换存储器件结构包括:有机玻璃保温层1、相变储能材料层3、热电材料层4和散热层5，有机玻璃保温层I的下部与热电材料层4上表面密封形成覆盖空间2，覆盖空间2内部抽真空形，覆盖空间2内容纳相变储能材料层3，相变储能材料层3与热电材料层4上表面形成良好的热连接，散热层5与热电材料层4下表面形成良好的热连接，热电材料层4上表面为高温面，下表面为低温面。
[0029]实施例1
[0030]第一步，将氧化石墨烯粉末通过超声及机械搅拌手段分散于去离子水中，获得浓度为lmg/mL-30mg/mL的氧化石墨稀水溶液。直接对其进行冷冻干燥，获得三维宏观石墨稀材料。
[0031]第二步，采用三维宏观石墨烯为支撑定形和光吸收材料，分子量为10000的聚乙二醇为相变储能材料。通过真空浸渍吸附的方法，在真空烘箱中将三维石墨烯浸入聚乙二醇熔体中，制备复合定形相变储能材料，石墨烯质量含量为0.5%-10%。