[發明專利]水下工作的光伏儲能一體化裝置及其制備方法

有效

• 申請號: 202110362994.1
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113097389B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發明（設計）人: 常晶晶;林珍華;郭雨佳;王璐;張苗;蘇杰;張進成;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H10K30/10
• 分類號: H10K30/10;H10K30/15;H10K30/80;H10K30/88;H02J7/35
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;黎漢華

本發明公開了一種水下工作的光伏儲能一體化裝置及其制備方法，主要解決現有技術光電轉換效率低、水下穩定性差、成本高的問題。其包括鈣鈦礦太陽能電池模組、穩壓器、充放電管理組件和儲能電池。穩壓器連接在太陽能電池模組的輸出端與充放電管理組件的輸入端口之間，充放電管理組件的輸入輸出雙向端口與儲能電池的輸入輸出雙向端口相接，該太陽能電池模組，由多個鈣鈦礦太陽能電池構成，每個鈣鈦礦太陽能電池包括透明導電襯底、電子傳輸層、吸光層、空穴傳輸層、金屬電極、隧穿疏水層和雙層封裝結構。該吸光層采用三維鈣鈦礦與二維鈣鈦礦的復合材料，弱光性能好。本發明成本低、效率高、能全時段全天候的儲能供電，穩定性好，可用于水下供能系統。

技術領域

本發明屬于電子器件技術領域，更進一步涉及一種光伏儲能一體化裝置，可用于水下供能系統。

背景技術

鈣鈦礦太陽能電池作為一種新型的太陽能電池，可以用溶液法進行加工處理，還可以和印刷工藝結合，極大地節省生產成本。同時鈣鈦礦太陽能電池還具有輕、薄的特性，并可以沉積在柔性襯底上。近幾年，鈣鈦礦太陽能電池在光電轉化效率、制備方法和器件結構上都有了顯著提升。但是目前對應用到鈣鈦礦太陽能電池的微型系統的研究還不夠豐富，尤其光電轉化和儲能一體化系統的水下應用方面還存在空白，這一系統裝置的實現對許多水下設備如無人潛航器等的實際應用是至關重要的。

西安智盛銳芯半導體科技有限公司在其申請的專利文獻“一種基于疏水涂層的鈣鈦礦太陽能電池”(申請號：201811271676.9申請公開號：CN 111106251 A)中公開了一種鈣鈦礦太陽電池。該鈣鈦礦太陽電池在鈣鈦礦吸光層上制備了一層疏水涂層，可以防止鈣鈦礦膜與氧氣和水汽接觸，從而減緩了鈣鈦礦材料的分解，延長了鈣鈦礦太陽能電池的壽命。但是，這一方法制得的電池不能直接應用于水下工作，而且仍存在太陽能電池供電取決于環境條件的問題，無法全天候全時段供電。

深圳先進儲能材料國家工程研究中心有限公司在其申請的專利文獻“便攜式光伏一體化儲能裝置”(申請號：201721555401.9授權公開號：CN 207504625 U)中公開了一種光伏一體化儲能裝置。該一體化裝置結構簡單，方便攜帶，而且設置了散熱裝置，可提高裝置的安全性和壽命。但是，這一裝置存在兩方面的不足，一是由于其使用的太陽能電池在水下弱光條件下光電轉換效率不夠高，不利于整個光伏儲能裝置的能量收集與存儲，二是由于這種電池的制備成本高，不利于系統成本的降低。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術存在的不足，提供一種水下工作的光伏儲能一體化裝置及其制備方法，以提高光伏供電一體化系統的水下光電轉化效率、水下穩定性及應用能力，并減低其成本，實現對外部設備高效率、簡單化以及全時段的供電。

本發明的技術方案是這樣實現的：

1.一種水下工作的光伏儲能一體化裝置，包括太陽能電池模組1、穩壓器2、充放電管理組件3和儲能電池4，穩壓器2連接在太陽能電池模組1的輸出端與充放電管理組件3的一個輸入端口之間，充放電管理組件3的一個輸入輸出雙向端口與儲能電池4的輸入輸出雙向端口相接，所述太陽能電池模組1，由多個鈣鈦礦太陽能電池構成，每個鈣鈦礦太陽能電池包括透明導電襯底11、電子傳輸層12、吸光層13、空穴傳輸層15和金屬電極16其特征在于：

每個的鈣鈦礦太陽能電池還包括隧穿疏水層14和雙層封裝結構17，用于隔絕外界的水汽進入，保護吸光層13不被水分侵蝕分解；

所述吸光層13，采用三維鈣鈦礦與二維鈣鈦礦的復合材料，以提高疏水性和在水中的穩定性及光電轉化效率，其厚度為150-550nm；

所述隧穿疏水層14，采用聚苯乙烯PS、聚四氟乙烯PTFE、聚偏氯乙烯-三氟乙烯共聚物PVDF-TrFE和氟硅烷中的一種或多種，其厚度為2-20nm；