本发明涉及太阳能光伏技术领域，尤其涉及一种顶棚式太阳能充电站。
背景技术：
随着社会的发展和科技的进步，新能源汽车受到热捧。作为新能源汽车的一员，电动汽车的研发也是如火如荼，目前电动车的续航能力有限，必须及时充电，因此电动车大力推广的关键是电动汽车的必备品——充电站。
目前充电的网点有限，大多分布在大城市中，由于成本等原因很难推广到偏僻地区，并且大多充电站是采用市电来充电，虽然新能源汽车行使的过程中本身不会产生碳排放，但是它把碳排放转嫁到了发电厂，并没有从根本上减少对环境的污染。
技术实现要素：
本发明旨在提供一种顶棚式太阳能充电站，以解决上述提出问题。
本发明的实施例中提供了一种顶棚式太阳能充电站，包括太阳能发电装置、放置所述太阳能发电装置的棚顶架和通过电力输送系统电连接于所述太阳能发电装置的蓄电装置，所述蓄电装置通过所述电力输送系统电连接有充电装置；
所述电力输送系统包括接入线缆和输出线缆，所述接入线缆分别电连接于所述太阳能发电装置和所述蓄电装置，所述输出线缆分别电连接于所述蓄电装置和所述充电装置；
所述太阳能发电装置具有多个并联或串联的太阳能电池。
所述太阳能电池为染料敏化太阳能电池，包括光阳极，所述光阳极包括fto基底，在fto基底表面设有tio2复合薄膜，且，所述tio2复合薄膜中镶嵌有ti金属网；该tio2复合薄膜是通过丝网印刷tio2复合浆料所形成的，tio2复合浆料中包括空心镍/tio2复合颗粒，该空心镍/tio2复合颗粒表现为双层空心结构，镍层在内，tio2层在外，其是以空心镍为基体，用化学镀的方法在镍层表面包覆tio2层构成的。
优选地，所述空心镍/tio2复合颗粒中，该空心镍粒径为1μm，该镍层厚度为0.1μm，该tio2层厚度为100nm。
优选地，所述ti金属网为500目，单根ti直径为30μm。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明提供的一种顶棚式太阳能充电站，通过太阳能发电装置，将太阳能转变为电能，并通过电力输送系统，将产生的电能存储于蓄电装置或输送至充电装置为电动车直接补充能源，并且将太阳能发电装置与棚顶架组装形成充电站的棚顶，既能遮光，为汽车提供庇护，又能发电，节省了制造成本。本顶棚式太阳能充电将发电站，蓄电与充电集于一体，没有碳排放，完全是绿色无污染的，且制造成本低，有利于顶棚式太阳能充电站的推广。
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是本发明实施例提供的顶棚式太阳能充电站的整体立体示意图；
图2是本发明实施例提供的顶棚式太阳能充电站另一种整体立体示意图；
图3是本发明实施例提供的顶棚式太阳能充电站的太阳能发电装置的立体示意图。
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。
如图1至图3所示，本发明实施例提供的一种顶棚式太阳能充电站1，包括太阳能发电装置11、放置太阳能发电装置11的棚顶架12和通过电力输送系统电连接于太阳能发电装置11的蓄电装置14，蓄电装置14通过电力输送系统电连接有充电装置15。太阳能发电装置11能够利用太阳能将其转换为清洁的电能，当需要为电动车充电时，可通过电力输送系统输送至充电装置15，为电动车补充能量。而当不需要充电时，便能够将产生的电能通过电力输送系统储存于蓄电装置14。并且，将太阳能发电装置11和棚顶架12组合制成充电站的棚顶，不仅能够遮风挡雨，为电动车提供庇护，还能够发电，充分利用了太阳能发电装置11。本发明提供的一种顶棚式太阳能充电站1，其将发电、充电、蓄电功能集成于一体，能够依靠太阳能为电动车提供能量补充，完全是绿色无污染，充电需要的能量源完全来自于太阳能，不需要利用市电来进行补给充电，真正实现了二氧化碳零排放，为环境保护做出了贡献。此种顶棚式太阳能充电站1成本低，便于推广，可以广泛的建设于城市、乡村的道路边上以及市电很难输送到的地方，为电动自行车、电动摩托车及电动汽车等车辆的充电提供方便，具有极大的推广意义，发展前景良好。
实施方式中，如图1至图3所示，电力输送系统包括接入线缆131和输出线缆132，接入线缆131分别电连接于太阳能发电装置11和蓄电装置14，输出线缆132分别电连接于蓄电装置14和充电装置15。通过电力输送系统将太阳能发电装置11产生的电能输送至蓄电装置14或充电装置15，实现相应的功能。接入线缆131和输出线缆132均采用防水措施，为其电力输送提供保障，确保顶棚式太阳能充电站1使用的可靠性。
实施方式中，如图1至图3所示，棚顶架12的边缘设置有边框(图中未示出)，太阳能发电装置11设置于边框内。棚顶架12可由强度高的钢架结构制成，并在其边缘处设置有边框，将太阳能发电装置11设置于棚顶架12围合而成的边框内，边框限制了其移动的位置，固定了太阳能发电装置11，确保了其使用的稳定性。
实施方式中，如图1至图3所示，太阳能发电装置11具有多个并联或串联的太阳能电池。为满足充电站的供电需求，棚顶架12上的太阳能电池设置的数量有多个，并且可根据具体的情况，将各个太阳能电池采用并联或串联的连接方式来满足实际发电情况的需求。
太阳能电池的表面呈平面状或曲面状。采用表面为平面或曲面的太阳能电池，能够满足形状不同的棚顶的需求，增加了顶棚式太阳能充电站1设计的形式，而不仅仅局限于某一种结构外形。并且还能够充满利用棚顶的有效面积进行电能的转换，为充电站的电能供应提供了保障。
具体地，如图1至图3所示，棚顶架12由插设于地面的支撑柱16支撑，接入线缆131和输出线缆132穿设于支撑柱16内。支撑柱16可有中空的钢管或水泥柱制成，将接入线缆131和输出线缆132预先穿设于钢管中或预埋于水泥柱中，并采用防水措施处理，不仅美观，而且能够保护接入线缆131和输出线缆132不被损坏，进一步保证了顶棚式太阳能充电站1使用的可靠性和安全性。
优选地，如图1至图3所示，棚顶架12呈“t”型或呈“u”型。当然，可以根据具体的情况，将棚顶架12设计成其它不同的形状。而将充电装置15设置于太阳能发电装置11和棚顶架12组合形成的棚顶所能遮盖的区域下，这样，棚顶能够为充电装置15提供遮挡保护。当顶棚式太阳能充电站1设计为“t”型时，此时可采用双面设置的方式，在支撑柱16的两边都设置有充电装置15；而当顶棚式太阳能充电站1设计为“u”型时，便在棚顶遮盖的区域内单面设置充电装置15。设置方式灵活多变，可以根据顶棚式太阳能充电站1具体的结构形状来布置充电装置15。
具体地，如图1和图2所示，蓄电装置14埋设于地下，蓄电装置14包括相互电连接的逆变器(图中未示出)和蓄电池(图中未示出)，蓄电池为铅蓄电池。将蓄电装置14埋设于地下，不仅节省了空间，而且安全性好。蓄电装置14包括能够转换电能形式的逆变器和能够存储电能的蓄电池，逆变器能够将太阳能发电装置11产生的直流电能转变成为实际充电需求的交流电能，而蓄电池能够将多余的电能存储起来，需要时再释放使用。蓄电池为铅蓄电池，其使用寿命长、放电稳定，成本也低，便于整个顶棚式太阳能充电站1的推广应用。
具体地，如图1和图2所示，充电装置15为充电桩，并采用插入地面的方式设置，其包括相互电连接的智能识别装置(图中未示出)和充电连接器(图中未示出)，智能识别装置能智能识别充电时的状态，并通过充电连接器与电动车实现电连接。充电桩设置至少一个，在本实施例中，充电桩设置的个数为1～10个，能够同时为多台电动车进行充电。当然，可以理解地，可根据太阳能发电装置1的实际供电能力来设置充电桩的个数，并不仅仅局限于本实例中设置的个数。
具体的，所述太阳能电池为染料敏化太阳能电池。染料敏化太阳能电池的一般由光阳极和对电极夹着电解质组成，光阳极通常由fto玻璃作为基板，涂覆有tio2纳米颗粒薄膜，然后表面吸附有染料，其是电池的核心部件。采用染料敏化太阳能电池，其具有取材广、使用寿命长、转换稳定可靠等优点，能够稳定的提供电能，为充电站使用的可靠性和稳定性提供保障。
光化学反应过程中对选择的材料必须是对光腐蚀保持超稳定性和较宽带隙的半导体氧化物材料，现有技术中，由于二氧化钛具有较好的物理化学稳定性，耐强酸碱腐蚀，而且纳米尺寸的二氧化钛在电荷传输、染料吸附等方面都显示优异的性能，因此，目前的染料敏化太阳能电池的光阳极薄膜通常采用tio2纳米颗粒薄膜。二氧化钛薄膜可采用不同的方法如丝网印刷、刮涂和旋转涂覆等方法沉积在fto玻璃上，沉积过程可以重复几次以得到理想的薄膜，通过调节氧化物层厚度可以得到性能最优的光阳极。然而，染料敏化太阳能电池的性能会随着电池尺寸的增大而降低，其主要原因是作为电池电极的导电玻璃基底在面积增大时电阻会增加，这使得载流子在大面积的电极中传输受到损失，从而导致电池性能的下降，为了解决上述问题，本技术领域中，通常是将大面积电极切割成小尺寸的互相平行的条形格子状电池板，并在组装时将各个格子的电池连接在一起，形成大面积电池，但是，遇到问题为，多数的网格金属材料都会与电池的电解液发生反应，进而降低光电转化效率，使得其在应用方面受到局限。
为此，本发明所述的染料敏化太阳能电池，为了进一步拓宽光阳极的选择范围，从而提高光电转换效率，本发明的染料敏化太阳能电池采用基于ti金属网的光阳极。
本发明公开的染料敏化太阳能电池中，该光阳极包括fto基底，在fto基底表面设有tio2复合薄膜，且，所述tio2复合薄膜中镶嵌有ti金属网；该tio2复合薄膜是通过丝网印刷tio2复合浆料所形成的，tio2复合浆料中包括空心镍/tio2复合颗粒，该空心镍/tio2复合颗粒表现为双层空心结构，镍层在内，tio2层在外，其是以空心镍为基体，用化学镀的方法在镍层表面包覆tio2层构成的。
氧化钛是一种常用的半导体金属氧化物材料，其在光催化和光电转换领域应用广发，一个具体应用是染料敏化太阳能电池。二氧化钛通常被应用在染料电池的光阳极上，表面吸附有染料，其既是染料敏化剂的载体，同时又是电子注入和传输的介质，因此，对光阳极中二氧化态薄膜的改进是提高染料敏化太阳电池光电转换效率的一个重要途径。现有技术中，dsscs光阳极薄膜主要是采用tio2薄膜，主要是因为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。本发明技术方案中，将tio2复合薄膜与镶嵌其间的ti金属网复合作为光阳极材料，该ti金属网能够作为电子在阳极传输的通道，从而减小了电池的面积扩大时由于fto玻璃的电阻带来的影响，取得了意料不到的技术效果。本发明技术方案中，首先制备了空心镍，然后通过化学镀方法在空心镍表面设有一层tio2层，形成双层空心结构。现有技术中，将空心结构、特别是双层空心结构应用于光阳极的技术方案不多，本发明的空心镍/tio2复合颗粒对于太阳光具有良好的散射效果，此外，该双层空心结构具有较大的比表面积，对于染料的吸附能力大大提高，增大了染料对光的利用，从而提高了光电转换效率，起到了意料不到的有益效果。
一种实施方式为，所述空心镍/tio2复合颗粒中，该空心镍粒径为1μm，该镍层厚度为0.1μm，该tio2层厚度为100nm，所述tio2复合薄膜厚度为100μm，
一种实施方式为，所述ti金属网为500目，单根ti直径为30μm。
本发明技术方案中，通过对上述tio2复合薄膜及ti金属网尺寸的限制，该光阳极产生了意料不到的技术效果，ti金属网附近的电子能够及时被收集，有效降低光生载流子的复合几率，对于光电转换效率和短路电流密度的提高产生积极影响。
如下为本发明所述光阳极的制备步骤：
s1，羰基铁粉为α-fe，纯度为99.5％，粒径为1μm；将羰基铁粉放入丙酮中，超声30min，然后将羰基铁粉放入1mol/l的稀盐酸溶液中，腐蚀15s，经清洗后干燥；将硫酸镍溶液和酒石酸钾钠溶液混合，搅拌2h，加入硫脲溶液继续搅拌1h，让硫脲充分溶解，加入水合肼溶液，充分搅拌得到浑浊液，边搅拌边缓慢滴加1mol/l的氢氧化钠溶液调节ph值为11.5，得到镀液；然后，将配好的镀液放置在95℃水浴中，10min后将上述干燥的羰基铁粉倒入镀液中，95℃恒温水浴匀速搅拌，反应，直至完全没有气泡逸出；将所得的羰基铁/镍复合粉放入1mol/l的稀盐酸中，粉体与稀盐酸剧烈反应，并伴有大量气体逸出，当粉末由容器底部漂浮到溶液表面时，将粉体用磁铁分离，经去例子水和乙醇多次洗涤，烘干后得到空心镍粉末；配置2.8％体积含量的钛酸丁酯的乙醇溶液，不断搅拌均匀，然后取空心镍粉末，放入钛酸丁酯的乙醇溶液，浸没时间为5s，然后快速将空心镍取出，重复放入、取出10次，然后将空心镍粉末在350℃退火2h，得到空心镍/tio2复合颗粒，然后将其制备成tio2复合浆料；裁剪合适尺寸的ti金属网，依次用丙酮、乙醇、去离子水清洗ti金属网，清洗干净后用氮气将ti金属网吹干；将去例子水与质量分数为40％的氢氟酸混合，两者体积比为去离子水：hf＝25:1，然后将清洗好的ti金属网放入hf水溶液中，使得ti金属网进行化学腐蚀，直到ti丝直径减小到30μm，腐蚀后用乙醇和去离子水清洗ti金属网，氮气吹干，压平，得到所需ti金属网；
s2，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，然后将处理过的ti金属网压入tio2复合浆料中，然后在表面继续涂覆浆料，达到所需厚度，将旋涂好浆料的fto基底在250℃干燥5h，然后在290℃煅烧10min、340℃煅烧5min、380℃煅烧50min、440℃煅烧15min、480℃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。
其中，染料敏化太阳能电池组装：
电池的对电极为分散有铂的fto基底。将对电极切割成与光阳极相同的尺寸，并在所需的位置钻孔，然后清洗备用。将光阳极与对电极共同组成一个三明治结构的电池，两电极之间进行封装。在两电极之间注入电解液，电解液应用传统的碘/碘三负离子电解液，首先称取100ml的乙腈溶液，向其中加入0.1m的碘化锂，0.1m单质碘，0.6m4-叔丁基吡啶和0.6m的四丁基碘化铵，避光超声5min，使其充分溶解；然后称取5g的纳米银粒子，将其加入混合溶液中，充分混合。
一种实施方式为，所述tio2复合薄膜厚度为200μm，所述tio2复合薄膜中镶嵌有三层ti金属网。
一种实施方式为，所述tio2复合薄膜厚度为200μm，所述tio2复合薄膜中镶嵌有一层ti金属网。
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
本实施例中，该光阳极包括fto基底，在fto基底表面设有tio2复合薄膜，且，所述tio2复合薄膜中镶嵌有一层ti金属网。
该tio2复合薄膜是通过丝网印刷tio2复合浆料所形成的，tio2复合浆料中包括空心镍/tio2复合颗粒，该空心镍/tio2复合颗粒表现为双层空心结构，镍层在内，tio2层在外，其是以空心镍为基体，用化学镀的方法在镍层表面包覆tio2层构成的。
所述tio2复合薄膜厚度为100μm，所述空心镍/tio2复合颗粒中，该空心镍粒径为1μm，该镍层厚度为0.1μm，该tio2层厚度为100nm。
所述ti金属网为500目，单根ti直径为30μm。
如下为所述光阳极的制备步骤：
步骤1，制备空心镍/tio2复合颗粒
所用的羰基铁粉为α-fe纯度99.5％，粒径为1μm；首先将羰基铁粉在丙酮中超声30min，然后将其放入1mol/l的稀盐酸溶液中，浸泡15s，经乙醇和去离子水清洗后，干燥；
将硫酸镍溶液和酒石酸钾钠溶液混合，搅拌2h，加入硫脲溶液继续搅拌1h，让硫脲充分溶解，加入水合肼溶液，充分搅拌得到浑浊液，边搅拌边缓慢滴加1mol/l的氢氧化钠溶液调节ph值为11.5，得到镀液；
然后，将配好的镀液放置在95℃水浴中，10min后将上述干燥的羰基铁粉倒入镀液中，95℃恒温水浴匀速搅拌，反应，直至完全没有气泡逸出；
如下为镀液化学含量成分表：
将所得的羰基铁/镍复合粉放入1mol/l的稀盐酸中，粉体与稀盐酸剧烈反应，并伴有大量气体逸出，当粉末由容器底部漂浮到溶液表面时，将粉体用磁铁分离，经去例子水和乙醇多次洗涤，烘干后得到空心镍粉末；
配置2.8％体积含量的钛酸丁酯的乙醇溶液，不断搅拌均匀，然后取空心镍粉末，放入钛酸丁酯的乙醇溶液，浸没时间为5s，然后快速将空心镍取出，重复放入、取出10次，然后将空心镍粉末在350℃退火2h，得到空心镍/tio2复合颗粒，然后将其制备成tio2复合浆料；
步骤2，制备ti金属网
将ti金属网裁剪成需要尺寸，用丙酮、乙醇、去离子水清洗干净，然后用氮气吹干；
将质量分数为40％的氢氟酸与去例子水混合，两者体积比为hf：去离子水＝1:25，然后将清洗好的ti金属网放入hf水溶液中，化学腐蚀，使得ti丝直径减小到30μm，然后用乙醇和去离子水清洗ti金属网，氮气吹干，压平，得到所需ti金属网；
步骤3，制备光阳极
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，然后将处理过的ti金属网压入tio2复合浆料中，然后在表面继续涂覆浆料，达到所需厚度，将旋涂好浆料的fto基底在250℃干燥5h，然后在290℃煅烧10min、340℃煅烧5min、380℃煅烧50min、440℃煅烧15min、480℃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。
染料敏化太阳能电池组装：
电池的对电极为分散有铂的fto基底。
将对电极切割成与光阳极相同的尺寸，并在所需的位置钻孔，然后清洗备用。
将光阳极与对电极共同组成一个三明治结构的电池，两电极之间进行封装。
在两电极之间注入电解液，电解液应用传统的碘/碘三负离子电解液，首先称取100ml的乙腈溶液，向其中加入0.1m的碘化锂，0.1m单质碘，0.6m4-叔丁基吡啶和0.6m的四丁基碘化铵，避光超声5min，使其充分溶解；然后称取5g的纳米银粒子，将其加入混合溶液中，充分混合。
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，结果如表1所示，记录参数有开路电压、短路电流、转换效率，从中可知，本发明技术方案得到的染料敏化太阳能电池具有较高的光电转换效率。
表1实施例1-3的太阳能电池的性能表征结果
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。