一种光伏发电物联网LED灯的制作方法

文档序号:15375237发布日期:2018-09-07 23:22阅读:166来源:国知局

本发明涉及照明装置技术领域,尤其涉及一种光伏发电物联网led灯。



背景技术:

led具有寿命长,光效高,无辐射,抗冲击,低功耗等优点,属于节能的绿色环保照明,因此以led为光源的led灯不断推广,led照明光源因具有寿命长,能耗低,节能,安全,环保等优点,已经被广泛应用在各个领域。随着节能技术的不断发展,led灯将成为未来照明行业的发展方向。

目前,节约资源、减少能源消耗已经成为全世界共同的目标。我国情况尤为迫切,一方面我国正处在经济发展的关键阶段,工农业生产需要能源;另一方面,城市化的推进和人们生活水平的提高,电气化、智能化的生活也消耗越来越多的能源。

电能就是其中和城市生活关系最紧密的能源之一,现在,灯具超负荷运行,用电量高,我国电网技术落后,造成线路的电压波动大大超过国际标准,许多地区的波动甚至超过额定电压的15%左右,特别是在后半夜民用电都不工作了,电负荷的减少使得电网电压有时接近245v,整个电网电压会升高,(额定功率)250瓦的灯(实际功率)在560瓦左右,多耗了一倍的能量;随着各种行业的发展,各种能源的使用程度比较大,减少能源的浪费,节省资源,正是我们目前急待解决的问题。



技术实现要素:

本发明旨在提供一种光伏发电物联网led灯,以解决上述提出问题。

本发明的实施例中提供了一种光伏发电物联网led灯,括控制器、无线通讯模块、若干led灯、太阳能光伏发电系统、控制模块;所述太阳能光伏发电系统由太阳能电池组件、水循环管道、电源装置组成;所述太阳能电池组件外层为超白钢化玻璃,中间为太阳能电池板,里层为透明背板;所述水循环管道紧靠在太阳能电池组件后面;所述电源装置包括充放电控制器、蓄电池,所述太阳能电池组件通过充放电控制器与电源装置连接;所述蓄电池的输出端与led灯连接;所述蓄电池还与控制模块连接,所述控制模块通过无线通讯模块接入网络与控制器连接;所述太阳能电池组件为染料敏化太阳能电池,包括光阳极、对电极和电解液;其中,所述光阳极包括fto基底,在fto基底表面设有tio2复合薄膜;所述对电极包括ti金属片、及设于ti金属片表面的ti/tio2纳米管薄膜。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:

本发明通过网络将控制端与灯物理连接,实现了对灯的自动控制和手动实时控制,大大提高了生活的品质;利用太阳能转化电能,环保节能、无污染,在现在这个能源不足的时代,这种代替电能的方式,由很好的实用价值,具有很强的实用性和推广价值,提高可靠性、稳定性,增加了经济效益。

本发明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,或通过本发明的实践了解到。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,并不能限制本发明。

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为本发明的组成图。

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。

如图1所示,本发明的实施例涉及一种光伏发电物联网led灯,该光伏发电物联网led灯包括控制器1、无线通讯模块2、若干led灯4、太阳能光伏发电系统、控制模块3;

所述太阳能光伏发电系统由太阳能电池组件6、水循环管道、电源装置5组成;

所述太阳能电池组件外层为超白钢化玻璃,中间为太阳能电池板,里层为透明背板;

所述水循环管道紧靠在太阳能电池组件后面;

所述电源装置5包括充放电控制器、蓄电池,所述太阳能电池组件通过充放电控制器与电源装置连接;

所述蓄电池的输出端与led灯连接;

所述蓄电池还与控制模块连接,所述控制模块通过无线通讯模块接入网络与控制器连接。

优选地,所述无线通讯模块为gsm通讯模块、或gprs通讯模块;所述led灯包括一灯头以及插接于所述灯头内的灯体,

所述灯头连接蓄电池的输出线路,所述灯体内设置与蓄电池的输出线路连接的led光源,所述的led光源为条形led光源,所述条形led光源包括一个或多个led芯片、与led芯片接触并且用于导热的铝制板条,所述铝制板条中心设置有条形凹槽,所述led芯片贴合在所述凹槽底部,在所述凹槽的两侧设置有具有导线线路的铜层,在铜层与铝制板条之间设置有绝缘层,所述导线线路与所述led芯片连接。

优选地,所述若干led灯之间并联连接。

本发明通过网络将控制端与灯物理连接,实现了对灯的自动控制和手动实时控制,大大提高了生活的品质;利用太阳能转化电能,环保节能、无污染,在现在这个能源不足的时代,这种代替电能的方式,由很好的实用价值,具有很强的实用性和推广价值,提高可靠性、稳定性,增加了经济效益。

进一步优选地,该太阳能电池板为一种染料敏化太阳能电池,染料敏化太阳能电池通常由光阳极、对电极以及电解液构成一种三明治式结构的有机无机复合型光电化学太阳能电池;对光阳极、对电极的材料及结构的改进能够有效提高电池的光电转换效率。基于上述,基于传统染料敏化太阳能电池,本发明的技术方案公开了一种染料敏化太阳能电池,在结构方面,其包括光阳极、对电极和电解液,其中光阳极和对电极相对设置,中间夹有液态电解液。

本申请的技术方案对光阳极进行了改进,该光阳极包括fto基底,在fto基底表面设有tio2复合薄膜;具体来说,该tio2复合薄膜中包括batio3/mos2/tio2纳米片异质结构和tio2纳米颗粒;该tio2复合薄膜形过程为:通过在fto基底表面丝网印刷tio2复合浆料,从而形成该tio2复合薄膜。二氧化钛是一种直接带隙半导体过渡金属氧化物,其在传统领域,比如颜料、光电化学、传感器等领域使用广泛,现阶段由于tio2具有较好的物理化学稳定性,耐强酸碱腐蚀,而且纳米尺寸的tio2在电荷传输分离、染料吸附等方面都显示出优异的性能,因此,染料敏化太阳能电池的光阳极中一直用二氧化钛浆料作为主要物质;而在本发明技术方案中,创造性的将batio3/mos2/tio2纳米片异质结构和tio2纳米颗粒混合作为光阳极,其具有利于电子传输的通道,且,利于染料的吸附,减少电子的湮灭,取得了意料不到的有益效果。

优选地,该batio3/mos2/tio2纳米片异质结构和tio2纳米颗粒的质量比例为5:3;该tio2纳米颗粒的粒径为40nm;所述batio3/mos2/tio2纳米片异质结构中,该tio2为纳米片,batio3、mos2均为纳米颗粒;tio2纳米片边长为120nm,该batio3纳米颗粒粒径为20nm,该mos2纳米颗粒粒径为100nm;所述batio3/mos2/tio2纳米片异质结构中,batio3、mos2、tio2的摩尔比为1:1:4。

batio3、mos2、tio2结合能够发挥最佳的技术效果,提高电子传输效率、减小电子湮灭。在现有技术中,将batio3/mos2/tio2纳米片异质结构应用于光阳极的技术方案不多,本发明技术方案中,创造性的将batio3、mos2、tio2结合,能够提高电子的传输效率,并且,提高光阳极的散射能力,从而提高了光电转换的效率,起到了意料不到的技术效果。

该tio2复合薄膜的厚度为20μm。

本申请的技术方案对对电极进行了改进,该对电极包括ti金属片、及设于ti金属片表面的ti/tio2纳米管薄膜。该ti金属片的厚度为0.2mm,纯度为≥99.7%。该ti金属片表面的ti/tio2纳米管薄膜的形成过程为:首先,采用阳极氧化金属钛片制备二氧化钛纳米管阵列,然后采用磁控溅射ti,对二氧化钛纳米管阵列进行掺杂处理,形成ti/tio2纳米管薄膜;上述ti/tio2纳米管薄膜厚度为1μm;上述ti/tio2纳米管的壁厚为50nm,纳米管直径为100nm;采用铂作为对电极材料成本较高,限制了其产业上的应用,本发明技术方案中,将ti/tio2纳米管薄膜替代铂修饰层,其具有良好的导电性,化学性质稳定,催化活性高,取得了积极的技术效果,为铂对电极提供了一种良好的替代材料。

下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解,以下实施例只用于对本发明进行进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例,即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择,而并非要限定于下文示例的具体数值。

实施例1

本实施例中,所述染料敏化太阳能电池包括光阳极、对电极和电解液,其中光阳极和对电极相对设置,中间夹有液态电解液。

该光阳极包括fto基底,在fto基底表面设有tio2复合薄膜;该tio2复合薄膜中包括batio3/mos2/tio2纳米片异质结构和tio2纳米颗粒;该tio2复合薄膜是这样形成的:通过在fto基底表面丝网印刷tio2复合浆料,从而形成该tio2复合薄膜;具体的,batio3/mos2/tio2纳米片异质结构中,该tio2为纳米片,batio3、mos2均为纳米颗粒;batio3、mos2、tio2的摩尔比为1:1:4;tio2纳米片边长为120nm,batio3纳米颗粒粒径为20nm,mos2纳米颗粒粒径为100nm;该tio2纳米颗粒的粒径为40nm;该batio3/mos2/tio2纳米片异质结构和tio2纳米颗粒的质量比例为5:3;该tio2复合薄膜的厚度为20μm。

该对电极包括ti金属片、及设于ti金属片表面的ti/tio2纳米管薄膜;该ti金属片的厚度为0.2mm,纯度为≥99.7%;该ti金属片表面的ti/tio2纳米管薄膜的形成过程为:首先,采用阳极氧化金属钛片制备二氧化钛纳米管阵列,然后采用磁控溅射ti,对二氧化钛纳米管阵列进行掺杂处理,形成ti/tio2纳米管薄膜;具体的,上述ti/tio2纳米管薄膜厚度为1μm;上述ti/tio2纳米管的壁厚为50nm,纳米管直径为100nm。

如下为本发明所述染料敏化太阳能电池的制备步骤:

步骤1,制备光阳极

制备tio2纳米片:通过水热法制备tio2纳米片:在室温下,取10ml钛酸四丁酯,将其放入50ml的聚四氟乙烯反应釜中,然后,在搅拌情况下加入1.4ml的49wt.%氢氟酸溶液,在200℃下保温24h,得到白色沉淀,然后将其依次用超纯水和乙醇离心清洗,得到产物在70℃下干燥24h,得到所述tio2纳米片;

制备mos2:将0.3g的钼酸钠、0.4g的硫代乙酰胺和0.5g的草酸分别溶解在20ml去离子水中,磁力搅拌15min,分别形成均匀溶液;然后,将20ml的硫代乙酰胺溶液缓慢倒入20ml的钼酸钠溶液中,同时磁力搅拌10min,形成混合溶液a,然后将20ml的草酸溶液和混合溶液a混合,超声20min,使溶液充分反应,形成混合溶液b;将混合溶液b转移到100ml高压反应釜中并完好密封,将反应釜放入200℃的温度下保温30h;待反应结束后,离心收集反应釜中生成的沉淀物,清洗后,再在真空干燥箱中将沉淀在60℃下干燥10h,然后在氩气保护下,630℃退火75min,得到mos2;

制备batio3/mos2/tio2:将氢氧化钡完全溶于超纯水中,配置成浓度为14mm、60ml的溶液,然后将其加入到反应釜中,按照摩尔比例,向反应釜中加入上述得到的tio2纳米片和mos2,磁力搅拌50min后,再210℃保温35h,待反应完毕后自然冷却至室温,所得产物用0.1m的盐酸溶液和去离子水洗涤多次,然后干燥得到所述的batio3/mos2/tio2纳米片异质结构;

制备光阳极:首先,将batio3/mos2/tio2纳米片异质结构和tio2纳米颗粒配置成tio2复合浆料;光阳极基底为fto基底,将其切割,清洗干净,然后配置0.04m的ticl4水溶液,将清洗干净的fto基底放入ticl4水溶液中,在80℃下保持1h,取出,用去离子水反复冲洗,然后将fto基底放入马弗炉中,在400℃退火1h;采用丝网印刷法将tio2复合浆料涂覆在处理过的fto基底上,达到所需厚度后,将旋涂好浆料的fto基底在260℃干燥5h,然后在290℃煅烧40min、310℃煅烧15min、360℃煅烧50min、450℃煅烧30min、500℃煅烧20min;将煅烧后的fto基底浸入到0.05mm染料n-719的乙腈和叔丁醇混合溶液中,乙腈和叔丁醇体积比为1:1,停留24h,取出后晾干,得到所述的光阳极;

步骤2,制备对电极

首先,采用阳极为ti金属片,阴极铂修饰的石墨电极,施加电压为60v,在氟化氨的质量百分比含量为0.1%的乙二醇溶液中在室温下阳极氧化12h,得到附着在ti金属片上的tio2纳米管阵列;然后将ti金属片放置在磁控溅射仪中,磁控溅射ti;其中,氩气速率为22sccm,本底真空为5pa,磁控溅射电压为230v,磁控溅射功率为360w,磁控溅射时间为25s;得到所述ti/tio2纳米管薄膜,即得到所述对电极;

步骤3,封装

将光阳极与对电极相对,然后在两电极之间注入电解液,构成三明治结构电池,两电极之间进行封装,得到所述染料敏化太阳能电池。

染料敏化太阳能电池的光电性能主要是由测定电池的短路电流密度-开路电压来表现,测试是在模拟标准太阳光照射下进行的,在am1.5的标准光源下,对所得染料敏化太阳能电池性能进行测试。经测定,本实施例得到的染料敏化太阳能电池开路电压为0.79v,短路电流密度为19.56ma/cm2,光电转换效率高达12.1%;可以看到,本实施例中,由于该tio2复合薄膜中包含batio3/mos2/tio2纳米片异质结构,该对电极中包括ti/tio2纳米管薄膜,该batio3、mos2、tio2、ti/tio2纳米管结合能够发挥最佳的技术效果,提高电子传输效率、减小电子湮灭,进而体现在提高了光电转换效率。

实施例2

本实施例中,相较实施例1,所述染料敏化太阳能电池包括光阳极、对电极和电解液,其中光阳极和对电极相对设置,中间夹有液态电解液。

该光阳极包括fto基底,在fto基底表面设有tio2复合薄膜;该tio2复合薄膜中包括batio3/tio2纳米片异质结构和tio2纳米颗粒;该tio2复合薄膜是这样形成的:通过在fto基底表面丝网印刷tio2复合浆料,从而形成该tio2复合薄膜;具体的,batio3/tio2纳米片异质结构中,该tio2为纳米片,batio3为纳米颗粒;batio3、tio2的摩尔比为1:4;tio2纳米片边长为120nm,batio3纳米颗粒粒径为20nm;该tio2纳米颗粒的粒径为40nm;该batio3/tio2纳米片异质结构和tio2纳米颗粒的质量比例为5:3;该tio2复合薄膜的厚度为20μm。

该对电极包括ti金属片、及设于ti金属片表面的ti/tio2纳米管薄膜;该ti金属片的厚度为0.2mm,纯度为≥99.7%;该ti金属片表面的ti/tio2纳米管薄膜的形成过程为:首先,采用阳极氧化金属钛片制备二氧化钛纳米管阵列,然后采用磁控溅射ti,对二氧化钛纳米管阵列进行掺杂处理,形成ti/tio2纳米管薄膜;具体的,上述ti/tio2纳米管薄膜厚度为1μm;上述ti/tio2纳米管的壁厚为50nm,纳米管直径为100nm。

染料敏化太阳能电池的光电性能主要是由测定电池的短路电流密度-开路电压来表现,测试是在模拟标准太阳光照射下进行的,在am1.5的标准光源下,对所得染料敏化太阳能电池性能进行测试。经测定,本实施例得到的染料敏化太阳能电池开路电压为0.56v,短路电流密度为15.73ma/cm2,光电转换效率高达9.3%;可以看到,本实施例中,由于该tio2复合薄膜中包含batio3/tio2纳米片异质结构,该对电极中包括ti/tio2纳米管薄膜,光电转换效率有所下降。

实施例3

本实施例中,相较实施例1,所述染料敏化太阳能电池包括光阳极、对电极和电解液,其中光阳极和对电极相对设置,中间夹有液态电解液。

该光阳极包括fto基底,在fto基底表面设有tio2复合薄膜;该tio2复合薄膜中包括batio3/mos2/tio2纳米片异质结构和tio2纳米颗粒;该tio2复合薄膜是这样形成的:通过在fto基底表面丝网印刷tio2复合浆料,从而形成该tio2复合薄膜;具体的,batio3/mos2/tio2纳米片异质结构中,该tio2为纳米片,batio3、mos2均为纳米颗粒;batio3、mos2、tio2的摩尔比为1:1:4;tio2纳米片边长为120nm,batio3纳米颗粒粒径为20nm,mos2纳米颗粒粒径为100nm;该tio2纳米颗粒的粒径为40nm;该batio3/mos2/tio2纳米片异质结构和tio2纳米颗粒的质量比例为5:3;该tio2复合薄膜的厚度为20μm。

该对电极包括ti金属片、及设于ti金属片表面的tio2纳米管薄膜;该ti金属片的厚度为0.2mm,纯度为≥99.7%;该ti金属片表面的tio2纳米管薄膜的形成过程为:采用阳极氧化金属钛片制备二氧化钛纳米管阵列,形成tio2纳米管薄膜;具体的,上述tio2纳米管薄膜厚度为1μm;上述tio2纳米管的壁厚为50nm,纳米管直径为100nm。

染料敏化太阳能电池的光电性能主要是由测定电池的短路电流密度-开路电压来表现,测试是在模拟标准太阳光照射下进行的,在am1.5的标准光源下,对所得染料敏化太阳能电池性能进行测试。经测定,本实施例得到的染料敏化太阳能电池开路电压为0.55v,短路电流密度为14.56ma/cm2,光电转换效率高达7.9%;可以看到,本实施例中,由于该tio2复合薄膜中包含batio3/mos2/tio2纳米片异质结构,该对电极中包括tio2纳米管薄膜,体现在光电转换效率有所下降。

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 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1