[发明专利]一种光热-热释电异质结光伏能量收集器的制备方法

说明书

本发明提供了一种光热‑热释电异质结光伏能量收集器及其制备方法，属于能量收集技术领域。所述收集器包括光热区和热释电区；所述光热区和热释电区通过环氧树脂进行连接；其中，热释电区由热释电材料和电极层组成，所述电极层涂覆在热释电材料的上下表面，形成三明治结构；所述光热区是一种柔性膜。制备方法为：向光热材料中加入有机聚合物，混匀得到光热材料‑有机聚合物原始浆料，使用流延法或刮涂法制备得到柔性膜；将电极涂敷在热释电材料的上下表面得到热释电区；使用环氧树脂将柔性膜和热释电区粘接起来，制作成所述基于光热‑热释电协同效应的新型异质结光伏能量收集器。该收集器具有成本低、工艺简单、没有噪音等优点。

技术领域

本发明属于能量收集技术领域，涉及到一种光热-热释电异质结光伏能量收集器及其制备方法。

背景技术

随着科学技术和人类社会的发展，全球性的能源危机和环境污染变得愈发严重，许多国家和地区已经在高度重视可再生能源的开发利用，例如太阳能、风能、潮汐能、电磁能、废热能等。而且，微电子、无线通信的迅速发展推动电源向着微小化、集成化和便捷携带的方向发展。在这样的环境下，能量收集器应运而生。能量收集器可以将环境中的能量直接转换为电能，并且其体积大小可控，可以为无电池便携式设备、无线传感器网络提供绿色电能。目前，人们已研制出不同类型的能量收集器，并且这些能量收集器在科研、生产和社会生活中已经开始被使用。将太阳光能转化为电能的方法有太阳能电池和铁电光伏，其中太阳能电池的使用最为广泛，但是太阳能电池板生产过程中会产生污染，而且其制作工艺复杂、成本昂贵，限制了其在普通人众中的使用；铁电光伏是近几年新发现的现象，在某些铁电体上进行光照时铁电体会产生电信号，但是其还在研究阶段，得到的电信号十分微弱，不足以为电子器件供电。这就亟需一种能够将太阳光能转化为电能的低成本、低污染、高转化效率的方式。

光热-热释电协同异质结光伏能量收集器是由光热材料和热释电材料复合而成，不仅具有前者的光热效应和后者的热释电效应，而且还能通过协同作用形成异质结光伏效应，在能量收集领域具有巨大的应用前景。文献 1“High-Performance PhotothermalConversion of Narrow-Bandgap Ti₂O₃ Nanoparticles”，Juan Wang，et al，AdvancedMaterials，Volume 29，Issue 3，2017 中发现纳米Ti₂O₃颗粒具有高光热性能，报道显示纳米Ti₂O₃颗粒光吸收率为 92.5％，光热转换率为92％，在1kW/m²的模拟太阳光下温度可以升高24.5℃。专利1“一种热释电材料的应用CN202010473493.6”公开了一种将热释电材料用于热能收集，采用多孔锆钙钛酸钡陶瓷材料作为热释电材料，可以将1℃以上的温度波动转化为电能。许多学者对于热释电材料的热释电性能进行了深入研究，但是在其应用上研究较少，他们多数采用实验室条件下的冷热水循环、水蒸气的冷凝与蒸发等方式实现温度波动，但是在现实生活中很难有高频率、高温度梯度的温度波动，这极大限制了热释电材料在能量收集领域的应用。光热-热释电协同异质结光伏能量收集器的核心优势是可充分选择现有的性能优异的光热材料和热释电材料，设计异质结复合结构，从而优化材料的耦合光伏性能，制备的能量收集器具有环境要求低、成本低、易于小型化和无污染等综合优势。

发明内容

本申请针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于光热-热释电协同效应的新型异质结光伏能量收集器及其制备方法，通过对能量收集器进行光照和遮光处理，光热区为热释电区提供快速的温度变化利用光热效应和热释电效应的协同效应，经过光-热-电的转化过程可以实现将太阳光能转换为电能，实现太阳能收集的目的。

本发明的技术方案如下：

一种光热-热释电异质结光伏能量收集器，所述新型异质结光伏能量收集器包括光热区和热释电区；所述光热区和热释电区通过环氧树脂进行连接；其中，热释电区由热释电材料和电极层组成，所述电极层涂覆在热释电材料的上下表面，形成三明治结构；所述光热区是一种柔性膜。