一种有效利用光能的建筑屋顶系统的制作方法

本申请涉及建筑屋顶领域，尤其涉及一种有效利用光能的建筑屋顶系统。
背景技术：
：太阳能是一种清洁、高效的能源，随着技术的发展，人们对太阳能的利用领域越来越广泛，其中，光电建筑节能大力推动了太阳能光伏事业和建筑节能事业的发展。在现有技术中，人已经提出了在屋顶安装光伏组件的技术，譬如申请号为200710052996.0的专利文件公开了一种太阳能光伏屋顶技术，该屋顶系统将光伏组件直接铺设在屋顶表面，实现光伏发电的效果，虽然有效利用了太阳能，但是由于光伏组件与屋顶表面平行铺设，光伏组件反射的太阳光将对周围居住人群造成极大的光污染，同时屋顶的隔热效果也不够好。技术实现要素：本发明旨在提供一种有效利用光能的建筑屋顶系统，以解决上述提出问题。本发明的实施例中提供了一种有效利用光能的建筑屋顶系统，该屋顶系统包括发电装置，该发电装置包括支架、和设置在支架上的若干发电单元；且，该支架上的发电单元包括电池板和反光镜组件，该电池板和反光镜组件之间设置有夹角，电池板的工作面和反光镜组件的反光面相对设置，均朝向外侧天空，各个电池板和反光镜组件安装在支架上后整体呈一种波浪结构；该电池板为一种染料敏化太阳能电池。本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本发明的屋顶系统中，采用电池板和反光镜组件构成发电单元，其能够有效利用太阳光发电，并且产生的光污染较少；此外，在电池板中，采用了染料敏化太阳能电池，该太阳能电池的对电极中采用了复合导电层，其包括氧化铜纳米棒薄膜和填充于氧化铜纳米棒间隙的氮化钛纳米颗粒薄膜，该氮化钛纳米颗粒能够有效填充于氧化铜纳米棒之间的孔隙，有效提高了对电极的表面积，提高导电性，这对于该电池板的光电转化率的提高具有积极意义。本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。附图说明利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1是本发明屋顶系统的结构示意图。图2为本发明屋顶系统中发电单元的结构示意图。图3是本发明所述电池板中对电极的结构示意图。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。本申请的实施例涉及一种有效利用光能的建筑屋顶系统，如图1所示，该屋顶系统包括发电装置，该发电装置包括支架15、和设置在支架上的若干发电单元16，该发电单元16能够有效利用太阳能发电，屋顶系统可以利用该电力进行屋内的电力供应，具有发电效率高，节能环保，光污染低等优点。在一种优选实施方式中，如图2，该支架上的发电单元16包括电池板17和反光镜组件18，该电池板17和反光镜组件18之间设置有夹角，电池板17的工作面和反光镜组件18的反光面相对设置，均朝向外侧天空，各个电池板和反光镜组件安装在支架15上后整体呈一种波浪结构。当太阳光照射时，光线经由电池板17和反光镜组件18的多次吸收、反射后射回天空，反射光线能够被限制在太阳与反射镜组件18和电池板17交界线所形成的平面附近，同时，电池板17能够从直接光和反射光中吸收能量发电；反光镜组件18将太阳光多次反射，一方面增加了电池板17接收太阳光的几率，增加发电效率，另一方面，通过反光镜组件和电池板的夹角设置，多余的反射光能够被反射回天空，减少了该建筑物的光污染。优选地，该电池板17和反光镜组件18之间的夹角为90度，其能够保证反光组件18将最多的太阳光反射到电池板17，从而提高发电效率。作为本申请中屋顶系统的一部分，该电池板为一种染料敏化太阳能电池，本领域技术人员能够了解，通常情况下，染料敏化太阳能电池包括对电极、与对电极对置的光电极和保持在对电极和光电极之间电解质；对电极表面一般设有铂催化剂，但是由于铂金属为一种贵金属，采用铂金属成本较高，本申请在保证对电极工作效率的基础上，将对电极改进为一种复合电极材料，制作成本降低。作为本申请中屋顶系统的一部分，本申请中该电池板具有制作简单、成本低的优点，在各种光照下，染料敏化剂均能够达到饱和状态，具有较强的环境适应性，并且该电池板工作温度范围较宽，适应性强。图3为本申请所述电池板中对电极的一个示例的结构示意图，作为本申请的一个优选实施例，在该对电极中，具体包括基板25和形成于基板25表面的复合导电层26，该复合导电层26是这样的结构：氧化铜纳米棒薄膜构成复合电极层的主体部分，然后在氧化铜纳米棒的间隙填充有氮化钛纳米颗粒，使之形成一种复合导电层26。该基板25优选为铜箔或铜板。本领域技术人员能够了解，一方面，氧化铜纳米材料是一种窄禁带半导体材料，其具有优良的电导和催化性能，并且成本低廉，经常是一种电极的替换材料；而氮化钛又具有类似贵金属的电子结构，表现良好的催化性能，此外，氮化钛还具有良好的导电性和抗腐蚀性；在染料敏化太阳能电池中，染料具有一定的腐蚀性，本申请的对电极中，通过设置复合导电层，而且该复合导电层中的氮化钛纳米颗粒薄膜能够有效防止染料敏化太阳能电池中电解液对于对电极的腐蚀，提高了电池板的使用寿命，从而减少了对于屋顶系统的维护时间。此外，另一方面，本发明的对电极采用氧化铜纳米棒薄膜结合氮化钛纳米颗粒薄膜，该氮化钛纳米颗粒能够有效填充于氧化铜纳米棒之间的孔隙，有效提高了对电极的表面积，提高导电性，这对于该电池板的光电转化率的提高具有积极意义。优选地，该电池板中对电极的制作过程为：a)取铜板作为对电极基板，首先对铜板进行盐酸酸化清洗，然后将铜板放入pH为12.2的氨水和氢氧化钠的水溶液中，浸泡时间为18天，此时会在铜板表面生长一层氧化铜纳米棒，然后用去离子水冲洗干净后烘干，这样就得到了氧化铜纳米棒薄膜；b)然后制作二氧化钛胶体：将纳米二氧化钛和炭黑混合，两者物质的量之比为7:1，然后将该混合物与适量蒸馏水混合，超声处理2h，得到分散良好的二氧化钛胶体；c)刮涂：将上步得到的二氧化钛胶体均匀涂覆在生长有氧化铜纳米棒的铜板上，控制二氧化钛胶体的厚度为60μm；d)将刮涂后的铜板干燥5h，然后将该铜板置于通有流动氨气的管式炉中，设定温度为900℃，氮化10h后，即可在铜板表面得到氮化钛纳米颗粒薄膜，进而得到本申请所述的对电极。至于本申请中所述的染料敏化太阳能电池中光电极和电解液的制备，均采用一般的制作方法，然后将光电极和对电极用热熔胶接合，注入电解液，制得染料敏化太阳能电池，即本申请所述的电池板。接下来，对本申请的屋顶系统中所涉及到的电池板进行对照测试，在AM1.5的标准光源，对所得太阳能电池性能进行500小时测试，结果如表1所示，记录参数有开路电压、短路电流、转换效率，其中，实验例1、2、3为调整对电极中氮化钛纳米颗粒薄膜的厚度依次为20μm、40μm、60μm，结果如下表1：表1实验例1-3的电池板的性能表征结果开路电压/V短路电流密度/mA/cm2转换效率/％实验例10.7816.47.6实验例20.7716.78.3实验例30.7516.98.9从中可知本发明的电池板中，当氮化钛纳米颗粒薄膜为60μm时，光电转换效率最高，转换效率提高到8.9％，该电池板表现优良的光电转换效率，该屋顶系统能够有效利用太阳能，同时减少了光污染。以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3