[發(fā)明專利]一種集成有機(jī)光伏電池的微功耗電子產(chǎn)品

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811423386.1
• 申請(qǐng)日: 2018-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN111223992B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯劍輝;崔勇;姚惠峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所
• 主分類號(hào): H01L51/46
• 分類號(hào): H01L51/46;H02J7/00
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 關(guān)暢;王春霞

本發(fā)明公開了一種集成有機(jī)光伏電池的微功耗電子產(chǎn)品。所述微功耗電子產(chǎn)品的電池為有機(jī)光伏電池；所述微功耗電子產(chǎn)品為計(jì)算器、電子時(shí)鐘、定時(shí)器、電子標(biāo)簽或無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明提出有機(jī)光伏在室內(nèi)光的輻射強(qiáng)度下(通常為50～1000lux)表現(xiàn)出優(yōu)良的光電轉(zhuǎn)化效率，因而首次將有機(jī)光伏電池應(yīng)用于室內(nèi)光下驅(qū)動(dòng)微功耗電子產(chǎn)品，從而實(shí)現(xiàn)在室內(nèi)光環(huán)境下以更高的光電轉(zhuǎn)化效率來(lái)驅(qū)動(dòng)微電子產(chǎn)品。本發(fā)明使用有機(jī)光伏電池，相較于市場(chǎng)上普遍商業(yè)化生產(chǎn)的太陽(yáng)能電池(如硅晶電池)，在室內(nèi)光環(huán)境下能夠?qū)崿F(xiàn)20％以上的光電轉(zhuǎn)化效率，最高可達(dá)24.7％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機(jī)光伏電池的應(yīng)用，具體涉及一種集成有機(jī)光伏電池的微功耗電子產(chǎn)品。

背景技術(shù)

目前，廣泛使用的計(jì)算器、電子表、計(jì)時(shí)器等微功耗電子產(chǎn)品的功率在微瓦到毫瓦級(jí)別。它們主要使用干電池或者可充電的鋰離子電池供電。電池的電量、壽命是微功耗電子產(chǎn)品使用過(guò)程中重要的限制因素。除此之外，電池的儲(chǔ)能密度、尺寸和質(zhì)量對(duì)于電子產(chǎn)品的輕量化也是挑戰(zhàn)。從產(chǎn)品使用的環(huán)境中獲取可再生能源將能有效的解決以上的問(wèn)題。由于這些微功耗電子產(chǎn)品主要工作在室內(nèi)環(huán)境下，光伏電池能夠轉(zhuǎn)化室內(nèi)光能量為其提供可再生的電能。

硅晶電池是最主要的光伏電池，在戶外具有較高的光電轉(zhuǎn)化效率和穩(wěn)定性。然而，當(dāng)硅晶電池在室內(nèi)光環(huán)境下工作時(shí)，光電轉(zhuǎn)化效率會(huì)顯著下降(Energies 2014,7,1500-1516；Appl.Energy,2017,191,10-21)。進(jìn)而，亟待開發(fā)一種在室內(nèi)光下具有高光電轉(zhuǎn)化效率的光伏電池，并將其集成在微電子產(chǎn)品上使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是將有機(jī)光伏電池集成在微功耗電子產(chǎn)品上為其提供可再生電能。

將有機(jī)光伏電池集成于微功耗電子產(chǎn)品，形成如圖2所示的示意圖。

其中，所述微功耗電子產(chǎn)品可為計(jì)算器、電子時(shí)鐘、定時(shí)器、電子標(biāo)簽或無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)。

所述微功耗電子產(chǎn)品的工作功率為1～2000uW。

所述微功耗電子產(chǎn)品驅(qū)動(dòng)電壓一般為1～10V。

所述微功耗電子產(chǎn)品可以選擇附加儲(chǔ)能設(shè)備，示意圖如圖1所示：當(dāng)所述微功耗電子產(chǎn)品偶爾處于黑暗環(huán)境中，由所述儲(chǔ)能設(shè)備為微功耗電子產(chǎn)品繼續(xù)供電，所述的儲(chǔ)能設(shè)備可以選自，但不僅限于：鋰離子電池、電容器、鎳氫電池。

對(duì)于間歇性工作的微功耗電子產(chǎn)品，當(dāng)所述微功耗電子產(chǎn)品工作時(shí)，由所述儲(chǔ)能設(shè)備為所述微功耗電子產(chǎn)品供電。當(dāng)所述微功耗電子產(chǎn)品不工作時(shí)，所述有機(jī)光伏電池為所述儲(chǔ)能設(shè)備充電。

當(dāng)所述微功耗電子產(chǎn)品一直工作在足夠光照強(qiáng)度的環(huán)境下，可以去掉所述儲(chǔ)能設(shè)備節(jié)省空間，如圖1所示。

圖1和圖2中，所述微功耗電子產(chǎn)品中的顯示器可以是，但不僅限于：液晶屏，電子紙，發(fā)光二極管顯示器(LED)和有機(jī)發(fā)光二極管顯示器(OLED)。其中的電路控制芯片和顯示器控制芯片可以合二為一。傳感器或其他設(shè)備一般為溫度傳感器、壓力傳感器喇叭；示例性地，計(jì)時(shí)器上的喇叭。

可設(shè)置過(guò)載保護(hù)設(shè)備對(duì)所述有機(jī)光伏電池對(duì)所述儲(chǔ)能設(shè)備充電時(shí)起保護(hù)作用。

本發(fā)明中，所述有機(jī)光伏電池包括依次疊加的陽(yáng)極、陽(yáng)極修飾層、活性層、陰極修飾層和陰極，結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，其中，

所述電極材料選自，但不僅限于：ITO、FTO、銀納米線、AZO、鈣、鎂、鋇、鋁、銀、金、銅、鎳、鋅、鈦、錳、鐵、鉑和鉬中的任一種；

所述陽(yáng)極修飾層的材料選自，但不僅限于：PEDOT:PSS(聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸鹽)、三氧化鉬、五氧化二釩和氧化鎳中的任一種。

所述陰極修飾層的材料選自，但不僅限于：氟化鋰、氧化鋅、鈦配合物、氧化錫、含胺基聚芴類共軛高分子及其衍生物中的一種、兩種或更多種。