[發明專利]儲能型太陽能電池

無效

• 申請號: 200910154903.4
• 申請日: 2009-11-26
• 公開（公告）號: CN101719573A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發明（設計）人: 劉賓虹;李洲鵬
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01M14/00
• 分類號: H01M14/00
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

技術領域

本發明涉及一種太陽能電池，特別涉及一種儲能型太陽能電池。

背景技術

隨著世界經濟的發展，人民生活水平的提高，煤、石油、天然氣等有限的自然資源已經不能滿足人類發展的需要。太陽能有著不可比擬的優點：清潔、永不枯竭、世界各地均可獲取。因此太陽能的開發、利用逐年增長。太陽能電池技術是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置。目前單晶硅和多晶硅等硅系太陽能電池的應用已經進入大規模發展階段。但傳統太陽能電池并不能將產生的電能儲存起來，而且硅系太陽能電池價格昂貴，不利于太陽能電池技術的普及應用。

傳統太陽能電池系統，包含太陽能電池方陣，蓄電池組，充放電控制器，逆變器，交流配電柜、自動太陽能跟蹤系統等設備組成，其系統龐大，難以小型化。

TiO₂是一種N型氧化物半導體，其銳鈦礦型具有較高的活性，其價帶到導帶的禁帶寬度約為3.2eV。當紫外光照射TiO₂時，其價帶上的電子(e^-)就會受激發躍遷至導帶，同時在價帶上產生相應的空穴(h⁺)，形成了電子-空穴對。產生的電子、空穴在內部電場作用下分離并遷移到粒子表面，電子具有很強的還原性，空穴具有很強的氧化性。

儲氫金屬是一種具有高度活性，在電子的作用下可將水中的氫還原成氫原子并儲存到儲氫金屬的點陣中形成金屬氫化物。由金屬氫化物為負極，羥基氧化鈷為正極構成的電池，當負載用導線分別與正、負極相連時，在堿性溶液中分別發生電化學反應：

負極：MH_x+xOH^-→M+xH₂O+xe^-

正極：CoOOH+H₂O+e^-→Co(OH)₂+OH^-

其電池反應為：MH_x+xCoOOH→M+xCo(OH)₂

以上反應式中，M代表儲氫金屬。這種電池能夠儲存電能，在需要的時候可通過上述反應，將儲存在正、負極中的化學能轉變成電能釋放出來。

在太陽能電池研制過程中充分利用TiO₂與儲氫金屬，獲得儲能型太陽能電池，尚無成功先例。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，提供一種能夠儲存太陽能的新型太陽能電池。

為了解決技術問題，本發明提供的技術方案是：儲能型太陽能電池以氫氧化鈷為正極材料，儲氫金屬和二氧化鈦的復合材料為負極材料，陰離子交換樹脂或聚丙烯為隔膜隔離正負兩極，堿性水溶液(氫氧化鉀或氫氧化鈉水溶液)為電解質。

本發明中的儲能型太陽能電池，以聚丙烯纖維制成的無紡布或陰離子交換膜為隔膜，以堿溶液為電解質，該電池以加載于泡沫鎳上的氫氧化鈷與炭黑的混合物為正極；其負極具有壓制而成的復層結構，由外至內依次為：導電玻璃、以粘合劑涂覆于導電玻璃表面的TiO₂層、加載于泡沫鎳的儲氫金屬-TiO₂混合物層、泡沫鎳；正極上加載的混合物、負極的泡沫鎳分別與隔膜相對安置。

本發明中，所述堿溶液為氫氧化鉀或氫氧化鈉的水溶液，濃度為1～6mol?L^-1。

本發明中，所述導電玻璃是電池容器壁的組成部分。

本發明中，所述以粘合劑涂覆于導電玻璃表面的TiO₂層、加載于泡沫鎳的儲氫金屬TiO₂混合物層分別引出接線端子。

本發明中，所述粘合劑為聚丙烯醇水溶液，濃度5wt.％。

本發明中，所述TiO₂為銳鈦礦型二氧化鈦。

本發明中，所述儲氫金屬為LaNi_4.5Al_0.5、Pd、TiNi或TiMn_1.5。

本發明中，所述導電玻璃是氧化銦錫導電玻璃。

本發明中，電池的正極通過下述方式制得：取小于200目的Co(OH)₂粉末、碳黑，以及作為粘合劑的5wt.％聚丙烯醇水溶液，研磨混合，Co(OH)₂、碳黑、聚丙烯醇的質量比為1∶0.1～0.3∶0.1～0.3；混合物涂敷泡沫鎳上，晾干后在100Kg?cm^-2的壓力下壓制成型。

本發明中，電池的負極通過下述方式制得：