[發(fā)明專利]一種基于石墨烯的水伏光伏耦合的發(fā)電裝置及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310330766.5
• 申請(qǐng)日: 2023-03-30
• 公開（公告）號(hào): CN116646407A
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐長寶;辛明勇;王宇;祝健楊;何雨旻;高吉普;楊婧;汪明媚;馮起輝;古庭赟;李博文;文屹;呂黔蘇;劉斌;唐塞秋;孟令雯;張緣圓;張后誼;代奇跡;楊婷婷;魯彩江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01L31/0216
• 分類號(hào): H01L31/0216;H01L31/06;H01L31/053;H01L31/18
• 代理公司: 南京禹為知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 劉峰

本發(fā)明公開了一種基于石墨烯的水伏光伏耦合的發(fā)電裝置及其制備方法，其包括如下部件：上電極、敏感層和下電極，所述敏感層包括石墨烯和硅基底。本發(fā)明提供的發(fā)電裝置能夠在多種環(huán)境下具有良好的發(fā)電能力，并且其中的石墨烯小球是一種陷光結(jié)構(gòu)，提升了光伏發(fā)電性能，本發(fā)明設(shè)計(jì)的器件結(jié)構(gòu)簡單，制備工藝容易操作，所需材料易得且價(jià)格低廉。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種基于石墨烯的水伏光伏耦合的發(fā)電裝置及其制備方法。

背景技術(shù)

目前，全球面臨著嚴(yán)重的資源匱乏問題，因此可再生能源的開發(fā)和利用受到了廣泛關(guān)注。而且，太陽輻射能是地球上最大的能量來源，每年到達(dá)地表的輻射能量大概有1.73×10¹⁷W，一些輻射能量到達(dá)地表后被轉(zhuǎn)化為風(fēng)能、水能和生物質(zhì)能等。同時(shí)，覆蓋了地球表面面積71％的水，不僅是不可或缺物質(zhì)資源，還儲(chǔ)存著豐富的能量。例如，不同形式的水之間的循環(huán)轉(zhuǎn)化構(gòu)成了全球的水循環(huán)，該水循環(huán)也提供了巨大的能量轉(zhuǎn)換，其中涉及到的基本能量約為每年6×10¹⁶W。這兩種能源也已經(jīng)被研究人員們開發(fā)利用，來應(yīng)對(duì)能源危機(jī)。然而，當(dāng)前的能源收集技術(shù)主要體現(xiàn)在單一能量的收集和特定的設(shè)施上，例如太陽能電池、水伏發(fā)電機(jī)、壓電納米發(fā)電機(jī)和熱電納米發(fā)電機(jī)，將太陽能、化學(xué)能、機(jī)械能和熱能轉(zhuǎn)化為電能。在現(xiàn)有的這些技術(shù)中，很少有協(xié)同收集不同種能量，來完成更好的發(fā)電效果。當(dāng)前利用水伏器件和光伏器件發(fā)電被認(rèn)為是很有前景的利用可再生能源的方法，然而它們也存在一些問題，如基于水伏效應(yīng)的水伏發(fā)電機(jī)，在持續(xù)發(fā)電能力以及輸出功率方面有待提高；而基于光伏效應(yīng)的太陽能電池是一種對(duì)太陽光強(qiáng)依賴的技術(shù)，在陰雨天、晚上等沒有陽光的時(shí)候，就失去了發(fā)電能力。因此，水伏器件和光伏器件的耦合是實(shí)現(xiàn)不間斷發(fā)電的一種有效策略。與此同時(shí)，可以看到，水源和光源在自然界中是近乎互補(bǔ)的，例如，當(dāng)陽光充足時(shí)，可利用水源就相對(duì)少，而當(dāng)沒有陽光時(shí)，可利用水源相對(duì)多。這種自然現(xiàn)象也暗含了光伏器件和器件耦合后，能夠?qū)崿F(xiàn)在多種環(huán)境下不間斷發(fā)電。因此通過深入研究找出有效的策略將光能和水能的收集耦合，對(duì)解決能源問題具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本部分的目的在于概述本發(fā)明的實(shí)施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實(shí)施例。在本部分以及本申請(qǐng)的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會(huì)做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

鑒于上述和/或現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出了本發(fā)明。

因此，本發(fā)明的目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于石墨烯的水伏光伏耦合的發(fā)電裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種基于石墨烯的水伏光伏耦合的發(fā)電裝置，其包括如下部件：上電極、敏感層和下電極，所述敏感層包括石墨烯和硅基底。

作為本發(fā)明所述的基于石墨烯的水伏光伏耦合的發(fā)電裝置的一種優(yōu)選方案，其中：硅基底為負(fù)載在納米孔道上的硅基底，所述納米孔道為納米顆粒制備得到。

作為本發(fā)明所述的基于石墨烯的水伏光伏耦合的發(fā)電裝置的一種優(yōu)選方案，其中：納米顆粒的直徑范圍是50nm-400nm。

作為本發(fā)明所述的基于石墨烯的水伏光伏耦合的發(fā)電裝置的一種優(yōu)選方案，其中：硅基底靠近納米孔道一側(cè)三分之一為氧化石墨烯。

作為本發(fā)明所述的基于石墨烯的水伏光伏耦合的發(fā)電裝置的一種優(yōu)選方案，其中：下電極與氧化石墨烯一側(cè)相連接。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種基于石墨烯的水伏光伏耦合的發(fā)電裝置的制備方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種基于石墨烯的水伏光伏耦合的發(fā)電裝置的一種優(yōu)選方案，其包括如下步驟：硅基層制備：將硅片進(jìn)行清洗，然后吹干，吹干后使用靜電噴霧使得二氧化硅小球附著在硅片上；