[发明专利]一种太阳能电池织物与摩擦纳米发电机同时集成输出电能的连接方法

摘要

本发明提出了一种太阳能电池织物与摩擦纳米发电机同时集成输出电能的连接方法，包括：太阳能电池织物由具有纤维结构的光阳极与纤维结构的对电极直接交错编织或缠绕连接组成；摩擦纳米发电机由界面电子吸附能力不同的两个电极组成，当两个电极接触并分离后其中一个电极带负电，另一个电极带正电；在太阳能电池织物的光阳极上或对电极上接入具有单向导通特性的元件，然后再与摩擦纳米发电机的两个电极并联，从而匹配两者的电气输出特性，实现同时集成输出。解决了摩擦纳米发电机输出阻抗较高，容易通过低阻抗的太阳能电池被短路的技术难题，以提供一种更轻便、易集成，无需人为时时调节的集成解决方案。

主权项

1.一种太阳能电池织物与摩擦纳米发电机同时集成输出电能的连接方法，其特征在于，包括：太阳能电池织物由具有纤维结构的光阳极与纤维结构的对电极直接交错编织或缠绕连接组成；摩擦纳米发电机由界面电子吸附能力不同的两部分电极组成，当两部分电极接触并分离后其中一个电极带负电，另一个电极带正电；在太阳能电池织物的光阳极上或对电极上接入具有单向导通特性的元件，然后再与摩擦纳米发电机的两个电极并联，从而匹配两者的电气输出特性，实现同时集成输出；具有单向导通特性的元件是二极管、整流桥的任意两端或者具有电流方向判断功能的开关元件；光阳极与具有单向导通特性的元件连接，或者对电极与具有单向导通特性的元件连接，或者光阳极以及对电极均与不同的具有单向导通特性的元件连接，但是太阳能电池织物输出的电流方向必须与所连接的具有单向导通特性的元件的导通方向一致；太阳能电池织物与摩擦纳米发电机并联输出时，光阳极能够直接与摩擦纳米发电机的任意一极或摩擦纳米发电机经过整流器整流后的负电极端相连，也能够在通过具有单向导通特性的元件以后再与摩擦纳米发电机的任意一极或摩擦纳米发电机经过整流器整流后的负电极端相连；所述太阳能电池织物的对电极包括：对电极为直径1μm到1mm，并且表面包覆金、铂、导电高分子或含碳材料的导电纤维，该导电纤维的芯层能够是金属纤维、含碳纤维、高分子纤维、玻璃纤维、包裹导电材料的高分子纤维或包裹导电材料的玻璃纤维；所述太阳能电池织物的光阳极包括：导电纤维基底能够是金属纤维、含碳纤维、外层包裹导电材料的高分子纤维或外层包裹导电材料的玻璃纤维，导电纤维基底直径为1μm到1mm；所述摩擦纳米发电机包括：摩擦纳米发电机有两部分电极共同组成，两部分电极均为能够弯曲的纤维、管、条、带或薄片，当它们接触并分离后其中一个电极带负电，另一个电极带正电；所述摩擦纳米发电机中的接触并分离后带正电的电极包括：金属、含碳材料、导电氧化物、导电高分子以及表面包覆导电材料的高分子材料；太阳能电池织物的制作过程包括：（1）选用打磨、清洗后的铜丝，或者化学镀铜修饰后的聚合物作为基底，通过湿法电镀的方法得到Cu/Mn的复合金属纤维，然后通过水热生长氧化锌、染料浸泡、CuI涂覆的过程制备出太阳能电池的光阳极；（2）通过离子溅射的方法，在铜丝的表面镀金得到Cu/Au复合金属纤维；（3）选用Cu/Au复合金属纤维作为织物的经线，并保持金属纤维之间的距离为1mm，太阳能电池的光阳极通过其他纤维进行牵引，作为织物的纬线；将经线、纬线通过相互交错方式进行平纹编织，即可得到太阳能电池织物；双层摩擦纳米发电机的制作过程包括：（1）将聚酰亚胺Kapton薄膜裁剪成4×4cm²的薄膜，通过真空溅射的方法，在聚酰亚胺Kapton薄膜的背面镀上厚度为100nm 的Au层并连接导线，此记为双层摩擦纳米发电机的A极；（2）将聚四氟乙烯薄膜裁剪成4×4cm²的薄膜，通过真空溅射的方法，在聚四氟乙烯薄膜的背面镀上厚度为100nm的Au层并连接导线，此记为双层摩擦纳米发电机的B极。