一种具有太阳能发电功能的户外背包及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于背包领域，更具体涉及一种具有太阳能发电功能的户外背包及其制作方法。
【背景技术】
[0002]背包是户外外出时背上的包，材质多样化，款式也有很多。户外背包由于使用环境的特殊，对其提出了更高的要求以及功能的增加。
[0003]现有背包一般不具有自发电功能，不能对太阳能充分利用。
【发明内容】
[0004]本发明针对【背景技术】存在的问题，提供一种具有太阳能发电功能的户外背包及其制作方法。
[0005]本发明的目的通过以下技术方案实现:
[0006]一种具有太阳能发电功能的户外背包，特征在于，在背包外表面安装基于柔性衬底的染料敏化太阳能电池，太阳能电池由如下方法制作而成:
[0007](1)制备1102和N1混合小粒子
[0008]首先合成T1jP N1混合物作为浆料中的纳米胶联剂。
[0009]将25wt%的偏钛酸溶解到浓硫酸中，冷却后过滤分离不溶物，将氨水加到滤液中获得沉淀物，再用去离子水清洗沉淀物至完全去除S042，用硝酸溶解沉淀物，过滤后，将滤液加热到沸腾，产生沉淀物，在其中加入一定比例的N1粉末，搅拌混合均匀，即的1102和N1混合小粒子。
[0010](2)制备工作电极
[0011]工作电极采用Ti片，其具有重量轻、柔性好、成本低的特点。
[0012]a.取一定尺寸的Ti片，厚度为0.15mm，将其浸渍在0.1M的HC1溶液中，时间为5h，然后用水和乙醇清洗；
[0013]b.将得到的T1jP N1混合小粒子分散到盐酸和乙醇的混合液中(体积比1:4)，充分搅拌后得到纳米胶；然后将一定量的P25(含70%锐钛矿，30%金红石)分散到无水乙醇中，得到固含量25wt %的P25悬浮液；将纳米胶加入到P25悬浮液中，充分搅拌得到含混合小粒子的P25浆料，最后采用刮刀法将浆料涂在Ti基底上；
[0014]c.将一定量的钛酸正丁酯(ΤΒ0Τ)，以及一定量的P25(含70%锐钛矿，30%金红石)与6ml无水乙醇在密闭容器中搅拌10h，得到含ΤΒ0Τ的P25浆料，然后再次采用刮刀法将该浆料刮涂在Ti片上；
[0015]所述浆料ΤΒ0Τ与P25的质量比为0.3 ；
[0016]d.将上述得到的Ti基底在150°C下处理1小时，然后迅速沉浸在0.4mM N719的乙醇溶液中，静置17小时，即的N719敏化柔性工作电极；
[0017](3)制备对电极
[0018]对电极采用导电塑料(ΙΤ0-ΡΕΤ)，取与Ti基底相同尺寸的ΙΤ0-ΡΕΤ，采用磁控溅射一层Pt电极，Pt厚度为Ιμ??;
[0019]进一步地，在溅射Pt电极之前，可以对导电塑料进行生物酶处理:
[0020]去除基片上的各种油污物，依次放入复合生物酶液，去离子水各超声15min ;然后烘干；
[0021]所述复合生物酶的成分为:碱性蛋白酶0.5g/L,纤维素酶0.9g/L，多酚氧化酶0.05g/L，其余为去离子水；
[0022](4)器件组装
[0023]将以上的工作电极与对电极用夹子加紧，向其间空隙注入液态电解质，组成三明治结构的柔性敏化太阳能电池。其中，电解质组分为0.5MLiI+0.05M 12+0.1M 4-丁基吡啶，溶剂为体积比1:1的乙腈与丙烯碳酸脂混合液。
[0024]对器件进行测试，测试中所用太阳能模拟器光强为lOOmWcm 2(lsun)。对比了不同参数下，电池的转化效率。
[0025]本发明的有益之处在于:
[0026]本发明是基于柔性衬底的染料敏化太阳能电池。染料主要作用是吸收太阳光，染料分子由能量较低的基态被激发到激发态，然后激发态电子迅速注入到打02的导带中，并被工作电极收集，通过外电路做功后到达对电极；电解质中的1-可还原染料分子，从而完成电流循环。
[0027]工作电极衬底采用Ti片，其具有重量轻、柔性好、成本低的特点，可以应用于非平坦的表面，并且在其上制备的工作电极成膜总质量较好；对电极采用导电塑料(IT0-PET);工作电极涂覆了打02和N1混合物浆料，可以更好的吸附染料(N719)。
[0028]最终得到的太阳能电池性能佳，转化效率极高，而且寿命很长。
【附图说明】
[0029]图1为本发明的背包示意图。
[0030]图2为柔性敏化太阳能电池结构示意图。其由工作电极、对电极和电解液组成，工作电极为柔性Ti片01，其上涂覆有P25浆料02作为染料，对电极为导电塑料(ΙΤ0-ΡΕΤ) 05，磁控溅射有Pt导电层04，电解液03含有I离子。
【具体实施方式】
[0031]柔性基底敏化太阳能电池具有可弯曲、不易碎、重量轻等优点，可以应用到诸如手机、手表、编织物等领域，可极大的拓宽光伏器件的应用范围，并且柔性基底成本低廉，有利于产业化生产。
[0032]染料敏化太阳能电池结构主要分为三个部分，即:光敏电极、电解液、对电极。其中光敏电极主要作用是接收太阳光并转化为电能，电解液和对电极的作用是支持太阳能电池循环运作。大多数染料敏化太阳能电池的光敏电极都是由吸附了染料的二氧化钛薄膜覆盖在导电玻璃上制成。二氧化钛薄膜则是由不同尺寸的锐钛矿二氧化钛纳米颗粒构成。染料分为金属配位化合物和有机小分子等种类，其中金属配位化合物使用较为广泛，特别是含钌的配位化合物更是表现出高的转换效率。染料分子一般都含有羧基或者膦酸基，能够和二氧化钛上的基团相互作用，从而将染料分子固定在二氧化钛颗粒表面。光敏电极的制备首先是在导电基板上利用物理涂覆或者水热法制备一层二氧化钛纳米结构薄膜，为了达到较高的转换效率，制备的二氧化钛应为锐钛矿晶型，通常是利用高温使其转换为所需的晶型。随后将覆盖有二氧化钛薄膜的导电玻璃浸泡在染料溶液中，使染料分子在二氧化钛纳米结构表面吸附，达到吸附饱和后取出即得到光敏电极。电解液中有效成分为氧化还原对，最常用的为碘和碘离子，也有使用其他有机小分子如二茂铁，二硫醚衍生物等。对电极基本是用具有催化活性的铂金层覆盖的导电玻璃。
[0033]染料敏化太阳能电池工作原理为:
[0034]当染料敏化太阳能电池接受到光照后，染料分子会吸收光能，从基态跃迀到激发态，产生了中心离子到配体的电荷迀移，并将电子通过配体注入二氧化钛纳米颗粒中，电子进一步在二氧化钛纳米颗粒间传输，并最终积累在二氧化钛层后方导电基板上。由于染料分子是吸附在二氧化钛纳米颗粒表面，而二氧化钛薄膜的纳米结构决定了其具有非常高的比表面积。故使用具有纳米结构的二氧化钛薄膜能够有效的提高电池中染料分子的数量，进而提尚其对入射光线的利用率，提尚转换效率。
[0035]染料分子由较低能级的基态被激发为较高能级的激发态，激发态电子迅速注入到打02的导带中，并被T1j莫的导电基底所收集，继而通过外电路做功后到达电极；而电解质中的I可使染料分子再生，产生的13接受传递到对电极的电子，从而完成电流循环。
[0036]本发明的设计主要出于对以下几点的考虑:
[0037]基于柔性衬底的染料敏化太阳能电池。本发明中，染料主要作用是吸收太阳光，染料分子由能量及较低的基态被激发到激发态，然后激发态电子迅速注入到Ti02的导带中，并被工作电极收集，通过外电路做功后到达对电极；电解质中的1-可还原染料分子，从而完成电流循环。
[0038]工作电极衬底采用Ti片，其具有重量轻、柔性好、成本低的特点，可以应用于非平坦的表面，并且在其上制备的工作电极成膜总质量较好；对电极采用导电塑料(ΙΤ0-ΡΕΤ);工作电极涂覆了打02和N1混合物浆料，可以更好的吸附染料(N719)。
[0039]图1为本发明的户外背包示意图，在背包外表面安装柔性染料敏化太阳能电池。
[0040]实施例1:
[0041]一种具有太阳能发电功能的户外背包，特征在于，在背包外表面安装基于柔性衬底的染料敏化太阳能电池，太阳能电池由如下方法制作而成:
[0042](1)制备1102和N1混合小粒子
[0043]首先合成T1jP N1混合物作为浆料中的纳米胶联剂。
[0044]将25wt%的偏钛酸溶解到浓硫酸中，冷却后过滤分离不溶物，将氨水加到滤液中获得沉淀物，再用去离子水清洗沉淀物至完全去除S042，用硝酸溶解沉淀物，过滤后，将滤液加热到沸腾，产生沉淀物，在其中加入一定比例的N1粉末，搅拌混合均匀，即的1102和N1混合小粒子。
[0045](2)制备工作电极
[0046]工作电极采用Ti片，其具有重量轻、柔性好、成本低的特点。
[0047]a.取一定尺寸的Ti片，厚度为0.1mm，将其浸渍在0.1M的HC1溶液中，时间为5h，