一种基于自发电功能的防雷配电柜的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于自发电功能的防雷配电柜，该防雷配电柜外表面安装有聚合物太阳能电池，所述聚合物太阳能电池基于三明治结构，阳极电极包含有WOX纳米线薄膜，该防雷配电柜利用聚合物太阳能电池为其提供照明电能，能量转换效率高，稳定性良好，并且循环工作时间、寿命较长，大大减小了对电网电能的依赖，有效节约了电网电能。
【专利说明】
一种基于自发电功能的防雷配电柜
技术领域
[0001]本发明涉及配电柜领域，具体涉及一种基于自发电功能的防雷配电柜。
【背景技术】
[0002]防雷配电柜是配电柜的一种，用于电力的电能转换、消耗中起通断、控制和保护作用，并且具备一定的防雷击作用。
[0003]然而，现有防雷配电柜一般不具有太阳能电池模块，不能对太阳能资源充分利用。能源与环境的可持续发展是当今世界人们面临的主要挑战。随着经济的发展，能源的需求正在不断增长，而传统能源是不可再生的，因此，发展新能源势在必行。太阳能是最具开发潜力的新能源之一。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种基于自发电功能的防雷配电柜。
[0005]本发明的目的通过以下技术方案实现:
[0006]提供了一种基于自发电功能的防雷配电柜，其特征在于，所述防雷配电柜外表面安装有聚合物太阳能电池，该聚合物太阳能电池的ITO玻璃一面朝外侧组装;所述聚合物太阳能电池通过导线与防雷配电柜的照明系统连接;所述聚合物太阳能电池为三明治结构，由阳极电极、有机活性层、阴极电极组成;所述阳极电极由外到内依次为ITO玻璃(OI)、WOx薄膜(02)、W0X纳米线薄膜(04)、PED0T:PSS缓冲层(03)，其中，W0X纳米线薄膜(04)生长于TOX薄膜(02)之上，PED0T:PSS缓冲层(03)填充于纳米线结构之间，并且纳米线长度大于PED0T:PSS缓冲层(03)厚度;所述有机活性层(05)位于阳极电极和阴极电极之间，有机活性层(05)厚度为500nm;所述阴极电极由外到内依次为Ti片(08)^1膜(07)、1102薄膜(06)。
[0007]优选地，所述聚合物太阳能电池模块的制备方法如下:
[0008]步骤一，清洗ITO玻璃(OI):取购买的商用ITO玻璃(OI)，其对可见光的透射率达到85%以上，将其裁剪成预定尺寸；用浸湿丙酮的超净布擦拭干净，然后经过丙酮、乙醇、去离子水的超声清洗，每步清洗时间均为Ih，清洗过后放入真空烘箱中干燥;将洗净并干燥好的ITO基底放入臭氧清洗机中，臭氧清洗30min;
[0009]步骤二，制备WOx薄膜(02)及WOx纳米线薄膜(04):将清洗后的ITO玻璃放入磁控溅射仪中，抽真空至本底真空为5 X 10_4pa以下，设定Ar、02流量为20sccm、2sccm，待气体稳定后，磁控溅射W膜，溅射功率为320W，厚度为10nm;将磁控溅射后的ITO基底放入管式炉中，在380°C下热氧化生长WOx纳米线，保温时间为lh，如此在WOx薄膜(02)表面得到WOx纳米线薄膜(04);
[0010]步骤三，旋涂PEDOT: PSS缓冲层(03):从冰箱取出PEDOT: PSS溶液自然解冻至室温，在ITO基底上滴定PEDOT: PSS溶液，使其覆盖ITO基底表面，然后将基底放在匀胶机上，设定转速为2800r/min，旋涂时间为55S，PED0T:PSS缓冲层厚度为40nm，然后将其放入真空烘箱中120 °C烘烤1min，使PEDOT: PSS缓冲层(03)凝固；
[0011]步骤四，制备有机活性层(05):本方案有机活性层采用PCDTBT/PC71BM，称取PCDTBT: PC71BM质量比为1:4，以氯苯为溶剂，配制溶液，其中PCDTBT的浓度为5mg/ml，将溶液在65°C水浴中加热并搅拌，以充分溶解;随后将配制好的有机活性层滴定到ITO基底上，并放于在匀胶机上，旋涂转速为900r/min，旋涂时间为38s，即可得到有机活性层(05);
[0012]步骤五，组装阴极电极:
[0013]I)阴极电极采用重量轻，柔性好的Ti片(08)，裁剪Ti片，使其与ITO基底尺寸相同，Ti片厚度为0.1mm，将其浸渍在0.1M的HCl溶液中，时间为2.5h，然后用水和乙醇清洗，然后利用磁控溅射方法在其表面蒸镀一层Al膜(07)，溅射功率为300W，工作气压为1.0Pa，溅射Al膜厚度为10nm;
[0014]2)取50mL钛酸丁酯(Ti (0C4H9)4)和6mL氢氟酸(HF，浓度为40% )加入到200mL的聚四氟乙稀水热斧中，室温下搅拌均匀后，在170°C下水热12小时。其中，钛与氟的摩尔比为I，水热反应完成后，将所得的T12沉淀溶于300mL乙醇溶液中，搅拌均匀，将ITO基底的有机活性层一端浸入溶有Ti02乙醇溶液中，然后在勾胶机上300r/min下旋转12s，得到一层1nm左右的T12薄膜(06)，然后放入真空烘箱60 °C烘烤2min;
[0015]3)将阴极电极Ti片覆盖在ITO玻璃(01)上，使得阴极电极Al膜(07)—端与ITO玻璃上有机活性层(05)—端接触，
[0016]步骤六，引线及封装:将导线连接到ITO电极与阴极电极，并用环氧树脂对器件进行封装，放入固化炉中70 0C下处理25min。
[0017]与现有技术相比本发明的有益效果:
[0018]1.采用磁控溅射的方法在ITO表面蒸镀一层WOx薄膜，其与ITO薄膜形成得是良好的欧姆接触，降低了接触势皇，提高了 ITO阳极收集空穴的能力；
[0019]2.结构方面，在ITO与PEDOT: PSS缓冲层之间引入一层WOx薄膜结构，其与PEDOT:PSS缓冲层形成双层空穴传输层，并且在WOx薄膜表面生长有WOx纳米线薄膜，该纳米线直接与有机活性层接触，增大了电极与有机活性层的接触面积，该结构大大提高了 ITO阳极电极对有机活性层中空穴的收集效率，产生了意想不到的效果；
[0020]3.Ti阴极电极表面磁控一层Al膜，形成反光层，并且在Al膜与有机活性层之间采用T12修饰，其与活性层带隙匹配，可以起到电子传输层和空穴阻挡层的作用。
【附图说明】
[0021]利用附图对发明作进一步说明，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。
[0022]图1是本发明的聚合物太阳能电池模块示意图。
[0023]其中:01-1T0玻璃，02-W0x薄膜，03-PED0T:PSS缓冲层，04_W0x纳米线薄膜，05-有机活性层，06-Ti02薄膜，07-A1膜，08-Ti片。
【具体实施方式】
[0024]进入21世纪，随着科技的发展，能源已经成为世界发展和经济增长的最新驱动力，是人类赖以生存的基础。由于石油、煤炭、天然气等非可再生能源的消耗，寻求和发展可再生能源是解决目前能源问题的主要方法。而太阳能是一种清洁、环保，取之不尽的替代能源。目前，投入使用的太阳能包括两种，一种为利用太阳能的热能，主要有热水器、太阳灶等，另一种是利用太阳的光能，即利用光生伏打效应，将光能转换为电能，太阳能电池是太阳能光电转换的重要器件，其是直接将太阳能转换为电能的装置，按照所用材料来分类，可以分为无机太阳能电池和有机太阳能电池。无机太阳能电池以娃基材料为主，具有转换效率高、稳定性好等优点，缺点是材料纯度要求高，制备工艺复杂，价格昂贵等;有机太阳能电池又可分为有机小分子和聚合物太阳能电池，其材料来源广泛、制备工艺简单，可以采用溶液旋涂、丝网印刷等方法大面积制备，因此有机太阳能电池更具有低成本的优势，有机太阳能电池的研究已经成为人们广泛关注的重点。
[0025]简单的聚合物太阳能电池结构为单层结构，中间一层为有机材料充当活性层，两端为不同功函数的电极，其中一端电极透明，经光照到中间层有机材料，其会产生束缚状态的激子，由于激子的结合能一般为0.1?1.0eV，两端电极产生的内建电场很难将其分离为电子-空穴对，因此引入双层结构;双层结构中的活性层由两种有机材料组成，一种材料充当电子给体，另一种充当电子受体，在光照下，材料中电子受激发，在电子给体与电子受体的界面处发生电子转移，极大的提高了有机材料中激子的分离效率;随后又引入本体异质结，本体异质结是将电子给体与电子受体一起共混，在三维尺度上形成异质结，一方面电子给体与电子受体在纳米尺度的混合有利于电子转移，另一方面电子给体富集相与电子受体富集相能够形成连续相，利于分离后的电子、空穴在各自相中传输到两端电极。
[0026]目前，聚合物太阳电池中，通常采用ITO为透明阳极，用来收集空穴，Al薄膜作为阴极，收集电子，由于电极与活性层之间的接触势皇决定了电极收集电荷的能力，为了使空穴能够更好的收集，在ITO与活性层之间加入缓冲层，目前应用最广泛的是PED0T(3，4-乙撑二氧噻吩单体的聚合物)和PSS (聚苯乙烯磺酸盐)的混合溶液，PEDOT为很好的导电性材料，PSS可以使PEDOT更好的分散在溶液中以便成膜及调节薄膜电导率。
[0027]然而，PSS呈酸性，会对与之接触的ITO带来腐蚀性，PEDOT:PSS还具有很强的吸湿性，会极大的影响器件的性能和寿命。
[0028]针对现有聚合物太阳能电池的效率较低、稳定性及寿命较差，缓冲层的结构、工艺等问题，本发明通过在ITO与PED0T:PSS缓冲层之间引入WOx薄膜及WOx纳米线结构，其与PED0T:PSS缓冲层形成双层空穴传输层，同时采用Ti片作为阴极电极，并在其表面上磁控一层Al膜，形成反光层，大大提高了阳光的吸收效率，并且在Al膜与有机活性层之间采用T12修饰，对该聚合物太阳能电池的效率、稳定性提高、寿命延长起到了意想不到的效果。
[0029]下面结合【附图说明】对本发明作进一步说明。
[0030]图1是本发明的聚合物太阳能电池模块示意图。
[0031 ] 其中:01-1T0玻璃，02-W0x薄膜，03-PED0T: PSS缓冲层，04—WOx纳米线薄膜，05-有机活性层，06-Ti02薄膜，07-A1膜，08-Ti片。
[0032]结合以下实施例对本发明作进一步描述。
[0033]实施例1:
[0034]如图1所示，本发明的实施例所提供的一种基于自发电功能的防雷配电柜，其特征在于，所述防雷配电柜外表面安装有聚合物太阳能电池，该聚合物太阳能电池的ITO玻璃一面朝外侧组装;所述聚合物太阳能电池通过导线与防雷配电柜的照明系统连接;所述聚合物太阳能电池为三明治结构，由阳极电极、有机活性层、阴极电极组成;所述阳极电极由外至丨J内依次为ITO玻璃(01)、TOX薄膜(02)、TOX纳米线薄膜(04)、PED0T:PSS缓冲层(03)，其中，WOx纳米线薄膜(04)生长于WOx薄膜(02)之上，PED0T:PSS缓冲层(03)填充于纳米线结构之间，并且纳米线长度大于PED0T:PSS缓冲层(03)厚度;所述有机活性层(05)位于阳极电极和阴极电极之间，有机活性层(05)厚度为500nm;所述阴极电极由外到内依次为Ti片(08)、Al膜(07)、Ti02 薄膜(06)。
[0035]优选地，所述聚合物太阳能电池模块的制备方法如下:
[0036]步骤一，清洗ITO玻璃(OI):取购买的商用ITO玻璃(OI)，其对可见光的透射率达到85%以上，将其裁剪成预定尺寸；用浸湿丙酮的超净布擦拭干净，然后经过丙酮、乙醇、去离子水的超声清洗，每步清洗时间均为Ih，清洗过后放入真空烘箱中干燥;将洗净并干燥好的ITO基底放入臭氧清洗机中，臭氧清洗30min;
[0037]步骤二，制备WOx薄膜(02)及WOx纳米线薄膜(04):将清洗后的ITO玻璃放入磁控溅射仪中，抽真空至本底真空为5 X 10_4pa以下，设定Ar、02流量为20sccm、2sccm，待气体稳定后，磁控溅射W膜，溅射功率为320W，厚度为10nm;将磁控溅射后的ITO基底放入管式炉中，在380°C下热氧化生长WOx纳米线，保温时间为lh，如此在WOx薄膜(02)表面得到WOx纳米线薄膜(04);
[0038]步骤三，旋涂PEDOT: PSS缓冲层(03):从冰箱取出PEDOT: PSS溶液自然解冻至室温，在ITO基底上滴定PEDOT: PSS溶液，使其覆盖ITO基底表面，然后将基底放在匀胶机上，设定转速为2800r/min，旋涂时间为55S，PED0T:PSS缓冲层厚度为40nm，然后将其放入真空烘箱中120 °C烘烤1min，使PEDOT: PSS缓冲层(03)凝固；
[0039]步骤四，制备有机活性层(05):本方案有机活性层采用PCDTBT/PC71BM，称取PCDTBT: PC71BM质量比为1:4，以氯苯为溶剂，配制溶液，其中PCDTBT的浓度为5mg/ml，将溶液在65°C水浴中加热并搅拌，以充分溶解;随后将配制好的有机活性层滴定到ITO基底上，并放于在匀胶机上，旋涂转速为900r/min，旋涂时间为38s，即可得到有机活性层(05);
[0040]步骤五，组装阴极电极:
[0041]I)阴极电极采用重量轻，柔性好的Ti片(08)，裁剪Ti片，使其与ITO基底尺寸相同，Ti片厚度为0.1mm，将其浸渍在0.1M的HCl溶液中，时间为2.5h，然后用水和乙醇清洗，然后利用磁控溅射方法在其表面蒸镀一层Al膜(07)，溅射功率为300W，工作气压为1.0Pa，溅射Al膜厚度为10nm;
[0042]2)取50mL钛酸丁酯(Ti(0C4H9)4)和6mL氢氟酸(HF，浓度为40%)加入到200mL的聚四氟乙稀水热斧中，室温下搅拌均匀后，在170°C下水热12小时。其中，钛与氟的摩尔比为I，水热反应完成后，将所得的T12沉淀溶于300mL乙醇溶液中，搅拌均匀，将ITO基底的有机活性层一端浸入溶有Ti02乙醇溶液中，然后在勾胶机上300r/min下旋转12s，得到一层1nm左右的T12薄膜(06)，然后放入真空烘箱60 °C烘烤2min;
[0043]3)将阴极电极Ti片覆盖在ITO玻璃(01)上，使得阴极电极Al膜(07)—端与ITO玻璃上有机活性层(05)—端接触，
[0044]步骤六，引线及封装:将导线连接到ITO电极与阴极电极，并用环氧树脂对器件进行封装，放入固化炉中70 0C下处理25min。
[0045]聚合物太阳能模块测试结果
[0046]对WOx薄膜表面WOx纳米线长度测量，得到其长度值约为200nm;由于太阳能电池是能量转换器件，其性能的测量要以太阳光为基准，用太阳模拟光，在AMl.5G的标准光谱下进行性能测试，该器件短路电流密度约14.15mA/cm2，开路电压约0.95V，能量转换效率(PCE)可达7.9% ;重复测量500h后其电流衰减小于10%，在大气中放置50天后，测试其能量转换效率衰减为初始值的91 %。
[0047]测试表明，该发明的防雷配电柜对太阳光的能量转换效率可达7.9%，能够高效的利用防雷配电柜所处环境的太阳能，稳定性良好，并且循环工作时间、寿命较长，大大减小了对电网电能的依赖，有效节约了电网电能。
[0048]实施例2
[0049]本发明的实施例所提供的一种基于自发电功能的防雷配电柜，其特征在于，所述防雷配电柜外表面安装有聚合物太阳能电池，该聚合物太阳能电池的ITO玻璃一面朝外侧组装;所述聚合物太阳能电池通过导线与防雷配电柜的照明系统连接;所述聚合物太阳能电池为三明治结构，由阳极电极、有机活性层、阴极电极组成;所述阳极电极由外到内依次为ITO玻璃(01)、W0x薄膜(02)、W0x纳米线薄膜(04)、PED0T:PSS缓冲层(03)，其中，W0x纳米线薄膜(04)生长于WOx薄膜(02)之上，PED0T:PSS缓冲层(03)填充于纳米线结构之间，并且纳米线长度大于PED0T:PSS缓冲层(03)厚度;所述有机活性层(05)位于阳极电极和阴极电极之间，有机活性层(05)厚度为400nm;所述阴极电极由外到内依次为Ti片(08)、A1膜(07)、T12 薄膜(06)。
[0050]优选地，所述聚合物太阳能电池模块的制备方法如下:
[0051 ] 步骤一，清洗ITO玻璃(OI):取购买的商用ITO玻璃(OI)，其对可见光的透射率达到85%以上，将其裁剪成预定尺寸；用浸湿丙酮的超净布擦拭干净，然后经过丙酮、乙醇、去离子水的超声清洗，每步清洗时间均为Ih，清洗过后放入真空烘箱中干燥;将洗净并干燥好的ITO基底放入臭氧清洗机中，臭氧清洗30min;
[0052]步骤二，制备WOx薄膜(02)及WOx纳米线薄膜(04):将清洗后的ITO玻璃放入磁控溅射仪中，抽真空至本底真空为5 X 10_4pa以下，设定Ar、02流量为20sccm、2sccm，待气体稳定后，磁控溅射W膜，溅射功率为300W，厚度为10nm;将磁控溅射后的ITO基底放入管式炉中，在380°C下热氧化生长WOx纳米线，保温时间为lh，如此在WOx薄膜(02)表面得到WOx纳米线薄膜(04);
[0053]步骤三，旋涂PEDOT: PSS缓冲层(03):从冰箱取出PEDOT: PSS溶液自然解冻至室温，在ITO基底上滴定PEDOT: PSS溶液，使其覆盖ITO基底表面，然后将基底放在匀胶机上，设定转速为2800r/min，旋涂时间为55S，PED0T:PSS缓冲层厚度为40nm，然后将其放入真空烘箱中120 °C烘烤1min，使PEDOT: PSS缓冲层(03)凝固；
[0054]步骤四，制备有机活性层(05):本方案有机活性层采用PCDTBT/PC71BM，称取PCDTBT: PC71BM质量比为1:4，以氯苯为溶剂，配制溶液，其中PCDTBT的浓度为5mg/ml，将溶液在65°C水浴中加热并搅拌，以充分溶解;随后将配制好的有机活性层滴定到ITO基底上，并放于在匀胶机上，旋涂转速为900r/min，旋涂时间为38s，即可得到有机活性层(05);
[0055]步骤五，组装阴极电极:
[0056]I)阴极电极采用重量轻，柔性好的Ti片(08)，裁剪Ti片，使其与ITO基底尺寸相同，Ti片厚度为0.1mm，将其浸渍在0.1M的HCl溶液中，时间为2.5h，然后用水和乙醇清洗，然后利用磁控溅射方法在其表面蒸镀一层Al膜(07)，溅射功率为300W，工作气压为1.0Pa，溅射Al膜厚度为10nm;
[0057]2)取50mL钛酸丁酯(Ti (0C4H9)4)和6mL氢氟酸(HF，浓度为40 % )加入到200mL的聚四氟乙稀水热斧中，室温下搅拌均匀后，在170°C下水热12小时。其中，钛与氟的摩尔比为I，水热反应完成后，将所得的T12沉淀溶于300mL乙醇溶液中，搅拌均匀，将ITO基底的有机活性层一端浸入溶有Ti02乙醇溶液中，然后在勾胶机上300r/min下旋转12s，得到一层1nm左右的T12薄膜(06)，然后放入真空烘箱60 °C烘烤2min;
[0058]3)将阴极电极Ti片覆盖在ITO玻璃(01)上，使得阴极电极Al膜(07)—端与ITO玻璃上有机活性层(05)—端接触，
[0059]步骤六，引线及封装:将导线连接到ITO电极与阴极电极，并用环氧树脂对器件进行封装，放入固化炉中70 0C下处理25min。
[0060]聚合物太阳能模块测试结果
[0061 ]对WOx薄膜表面WOx纳米线长度测量，得到其长度值约为200nm;由于太阳能电池是能量转换器件，其性能的测量要以太阳光为基准，用太阳模拟光，在AMl.5G的标准光谱下进行性能测试，该器件短路电流密度约14.06mA/cm2，开路电压约0.95V，能量转换效率(PCE)可达7.7% ;重复测量500h后其电流衰减小于10%，在大气中放置50天后，测试其能量转换效率衰减为初始值的90%。
[0062]测试表明，该发明的防雷配电柜对太阳光的能量转换效率可达7.7%，能够高效的利用防雷配电柜所处环境的太阳能，稳定性良好，并且循环工作时间、寿命较长，大大减小了对电网电能的依赖，有效节约了电网电能。
[0063]实施例3:
[0064]—种基于自发电功能的防雷配电柜，其特征在于，所述防雷配电柜外表面安装有聚合物太阳能电池，该聚合物太阳能电池的ITO玻璃一面朝外侧组装;所述聚合物太阳能电池通过导线与防雷配电柜的照明系统连接;所述聚合物太阳能电池为三明治结构，由阳极电极、有机活性层、阴极电极组成；所述阳极电极由外到内依次为ITO玻璃(01)、W0x薄膜(02)、WOx纳米线薄膜(04)、PEDOT:PSS缓冲层(03)，其中，WOx纳米线薄膜(04)生长于WOx薄膜(02)之上，PED0T:PSS缓冲层(03)填充于纳米线结构之间，并且纳米线长度大于PED0T:PSS缓冲层(03)厚度;所述有机活性层(05)位于阳极电极和阴极电极之间，有机活性层(05)厚度为300nm;所述阴极电极由外到内依次为Ti片(08)^1膜(07)、1102薄膜(06)。
[0065]优选地，所述聚合物太阳能电池模块的制备方法如下:
[0066]步骤一，清洗ITO玻璃(OI):取购买的商用ITO玻璃(OI)，其对可见光的透射率达到85%以上，将其裁剪成预定尺寸；用浸湿丙酮的超净布擦拭干净，然后经过丙酮、乙醇、去离子水的超声清洗，每步清洗时间均为Ih，清洗过后放入真空烘箱中干燥;将洗净并干燥好的ITO基底放入臭氧清洗机中，臭氧清洗30min;
[0067]步骤二，制备WOx薄膜(02)及WOx纳米线薄膜(04):将清洗后的ITO玻璃放入磁控溅射仪中，抽真空至本底真空为5 X 10_4pa以下，设定Ar、02流量为20sccm、2sccm，待气体稳定后，磁控溅射W膜，溅射功率为320W，厚度为10nm;将磁控溅射后的ITO基底放入管式炉中，在380°C下热氧化生长WOx纳米线，保温时间为lh，如此在WOx薄膜(02)表面得到WOx纳米线薄膜(04);
[0068]步骤三，旋涂PEDOT: PSS缓冲层(03):从冰箱取出PEDOT: PSS溶液自然解冻至室温，在ITO基底上滴定PEDOT: PSS溶液，使其覆盖ITO基底表面，然后将基底放在匀胶机上，设定转速为2800r/min，旋涂时间为55S，PED0T:PSS缓冲层厚度为40nm，然后将其放入真空烘箱中120 °C烘烤1min，使PEDOT: PSS缓冲层(03)凝固；
[0069]步骤四，制备有机活性层(05):本方案有机活性层采用PCDTBT/PC71BM，称取PCDTBT: PC71BM质量比为1:4，以氯苯为溶剂，配制溶液，其中PCDTBT的浓度为5mg/ml，将溶液在65°C水浴中加热并搅拌，以充分溶解;随后将配制好的有机活性层滴定到ITO基底上，并放于在匀胶机上，旋涂转速为900r/min，旋涂时间为38s，即可得到有机活性层(05);
[0070]步骤五，组装阴极电极:
[0071]I)阴极电极采用重量轻，柔性好的Ti片(08)，裁剪Ti片，使其与ITO基底尺寸相同，Ti片厚度为0.1mm，将其浸渍在0.1M的HCl溶液中，时间为2.5h，然后用水和乙醇清洗，然后利用磁控溅射方法在其表面蒸镀一层Al膜(07)，溅射功率为300W，工作气压为1.0Pa，溅射Al膜厚度为10nm;
[0072]2)取50mL钛酸丁酯(Ti(0C4H9)4)和6mL氢氟酸(HF，浓度为40%)加入到200mL的聚四氟乙稀水热斧中，室温下搅拌均匀后，在170°C下水热12小时。其中，钛与氟的摩尔比为I，水热反应完成后，将所得的T12沉淀溶于300mL乙醇溶液中，搅拌均匀，将ITO基底的有机活性层一端浸入溶有Ti02乙醇溶液中，然后在勾胶机上300r/min下旋转12s，得到一层1nm左右的T12薄膜(06)，然后放入真空烘箱60 °C烘烤2min;
[0073]3)将阴极电极Ti片覆盖在ITO玻璃(01)上，使得阴极电极Al膜(07)—端与ITO玻璃上有机活性层(05)—端接触，
[0074]步骤六，引线及封装:将导线连接到ITO电极与阴极电极，并用环氧树脂对器件进行封装，放入固化炉中70 0C下处理25min。
[0075]聚合物太阳能模块测试结果
[0076]对WOx薄膜表面WOx纳米线长度测量，得到其长度值约为200nm;由于太阳能电池是能量转换器件，其性能的测量要以太阳光为基准，用太阳模拟光，在AMl.5G的标准光谱下进行性能测试，该器件短路电流密度约14.15mA/cm2，开路电压约0.95V，能量转换效率(PCE)可达7.9% ;重复测量500h后其电流衰减小于10%，在大气中放置50天后，测试其能量转换效率衰减为初始值的91 %。
[0077]测试表明，该发明的防雷配电柜对太阳光的能量转换效率可达7.9%，能够高效的利用防雷配电柜所处环境的太阳能，稳定性良好，并且循环工作时间、寿命较长，大大减小了对电网电能的依赖，有效节约了电网电能。
[0078]实施例4
[0079]—种基于自发电功能的防雷配电柜，其特征在于，所述防雷配电柜外表面安装有聚合物太阳能电池，该聚合物太阳能电池的ITO玻璃一面朝外侧组装;所述聚合物太阳能电池通过导线与防雷配电柜的照明系统连接;所述聚合物太阳能电池为三明治结构，由阳极电极、有机活性层、阴极电极组成；所述阳极电极由外到内依次为ITO玻璃(01)、W0x薄膜(02)、WOx纳米线薄膜(04)、PEDOT:PSS缓冲层(03)，其中，WOx纳米线薄膜(04)生长于WOx薄膜(02)之上，PED0T:PSS缓冲层(03)填充于纳米线结构之间，并且纳米线长度大于PED0T:PSS缓冲层(03)厚度;所述有机活性层(05)位于阳极电极和阴极电极之间，有机活性层(05)厚度为450nm;所述阴极电极由外到内依次为Ti片(08)^1膜(07)、1102薄膜(06)。
[0080]优选地，所述聚合物太阳能电池模块的制备方法如下:
[0081 ]步骤一，清洗ITO玻璃(OI):取购买的商用ITO玻璃(OI)，其对可见光的透射率达到85%以上，将其裁剪成预定尺寸；用浸湿丙酮的超净布擦拭干净，然后经过丙酮、乙醇、去离子水的超声清洗，每步清洗时间均为Ih，清洗过后放入真空烘箱中干燥;将洗净并干燥好的ITO基底放入臭氧清洗机中，臭氧清洗30min;
[0082]步骤二，制备WOx薄膜(02)及WOx纳米线薄膜(04):将清洗后的ITO玻璃放入磁控溅射仪中，抽真空至本底真空为5 X 10_4pa以下，设定Ar、02流量为20sccm、2sccm，待气体稳定后，磁控溅射W膜，溅射功率为320W，厚度为10nm;将磁控溅射后的ITO基底放入管式炉中，在380°C下热氧化生长WOx纳米线，保温时间为lh，如此在WOx薄膜(02)表面得到WOx纳米线薄膜(04);
[0083]步骤三，旋涂PEDOT: PSS缓冲层(03):从冰箱取出PEDOT: PSS溶液自然解冻至室温，在ITO基底上滴定PEDOT: PSS溶液，使其覆盖ITO基底表面，然后将基底放在匀胶机上，设定转速为2800r/min，旋涂时间为55S，PED0T:PSS缓冲层厚度为40nm，然后将其放入真空烘箱中120 °C烘烤1min，使PEDOT: PSS缓冲层(03)凝固；
[0084]步骤四，制备有机活性层(05):本方案有机活性层采用PCDTBT/PC71BM，称取PCDTBT: PC71BM质量比为1:4，以氯苯为溶剂，配制溶液，其中PCDTBT的浓度为5mg/ml，将溶液在65°C水浴中加热并搅拌，以充分溶解;随后将配制好的有机活性层滴定到ITO基底上，并放于在匀胶机上，旋涂转速为900r/min，旋涂时间为38s，即可得到有机活性层(05);
[0085]步骤五，组装阴极电极:
[0086]I)阴极电极采用重量轻，柔性好的Ti片(08)，裁剪Ti片，使其与ITO基底尺寸相同，Ti片厚度为0.1mm，将其浸渍在0.1M的HCl溶液中，时间为2.5h，然后用水和乙醇清洗，然后利用磁控溅射方法在其表面蒸镀一层Al膜(07)，溅射功率为300W，工作气压为1.0Pa，溅射Al膜厚度为10nm;
[0087]2)取50mL钛酸丁酯(Ti (0C4H9)4)和6mL氢氟酸(HF，浓度为40 % )加入到200mL的聚四氟乙稀水热斧中，室温下搅拌均匀后，在170°C下水热12小时。其中，钛与氟的摩尔比为I，水热反应完成后，将所得的T12沉淀溶于300mL乙醇溶液中，搅拌均匀，将ITO基底的有机活性层一端浸入溶有Ti02乙醇溶液中，然后在勾胶机上300r/min下旋转12s，得到一层1nm左右的T12薄膜(06)，然后放入真空烘箱60 °C烘烤2min;
[0088]3)将阴极电极Ti片覆盖在ITO玻璃(OI)上，使得阴极电极Al膜(07)—端与ITO玻璃上有机活性层(05)—端接触，
[0089]步骤六，引线及封装:将导线连接到ITO电极与阴极电极，并用环氧树脂对器件进行封装，放入固化炉中70 0C下处理25min。
[0090]聚合物太阳能模块测试结果
[0091]对WOx薄膜表面WOx纳米线长度测量，得到其长度值约为200nm;由于太阳能电池是能量转换器件，其性能的测量要以太阳光为基准，用太阳模拟光，在AMl.5G的标准光谱下进行性能测试，该器件短路电流密度约13.63mA/cm2，开路电压约0.94V，能量转换效率(PCE)可达7.3% ;重复测量500h后其电流衰减小于10%，在大气中放置50天后，测试其能量转换效率衰减为初始值的91 %。
[0092]测试表明，该发明的防雷配电柜对太阳光的能量转换效率可达7.3%，能够高效的利用防雷配电柜所处环境的太阳能，稳定性良好，并且循环工作时间、寿命较长，大大减小了对电网电能的依赖，有效节约了电网电能。
[0093]实施例5
[0094]—种基于自发电功能的防雷配电柜，其特征在于，所述防雷配电柜外表面安装有聚合物太阳能电池，该聚合物太阳能电池的ITO玻璃一面朝外侧组装;所述聚合物太阳能电池通过导线与防雷配电柜的照明系统连接;所述聚合物太阳能电池为三明治结构，由阳极电极、有机活性层、阴极电极组成；所述阳极电极由外到内依次为ITO玻璃(01)、W0x薄膜
(02)、WOx纳米线薄膜(04)、PEDOT:PSS缓冲层(03)，其中，WOx纳米线薄膜(04)生长于WOx薄膜
(02)之上，PED0T:PSS缓冲层(03)填充于纳米线结构之间，并且纳米线长度大于PED0T:PSS缓冲层(03)厚度;所述有机活性层(05)位于阳极电极和阴极电极之间，有机活性层(05)厚度为550nm;所述阴极电极由外到内依次为Ti片(08)^1膜(07)、1102薄膜(06)。
[0095]优选地，所述聚合物太阳能电池模块的制备方法如下:
[0096]步骤一，清洗ITO玻璃(OI):取购买的商用ITO玻璃(OI)，其对可见光的透射率达到85%以上，将其裁剪成预定尺寸；用浸湿丙酮的超净布擦拭干净，然后经过丙酮、乙醇、去离子水的超声清洗，每步清洗时间均为Ih，清洗过后放入真空烘箱中干燥;将洗净并干燥好的ITO基底放入臭氧清洗机中，臭氧清洗30min;
[0097]步骤二，制备WOx薄膜(02)及WOx纳米线薄膜(04):将清洗后的ITO玻璃放入磁控溅射仪中，抽真空至本底真空为5 X 10_4pa以下，设定Ar、02流量为20sccm、2sccm，待气体稳定后，磁控溅射W膜，溅射功率为320W，厚度为10nm;将磁控溅射后的ITO基底放入管式炉中，在380°C下热氧化生长WOx纳米线，保温时间为lh，如此在WOx薄膜(02)表面得到WOx纳米线薄膜(04);
[0098]步骤三，旋涂PEDOT: PSS缓冲层(03):从冰箱取出PEDOT: PSS溶液自然解冻至室温，在ITO基底上滴定PEDOT: PSS溶液，使其覆盖ITO基底表面，然后将基底放在匀胶机上，设定转速为2800r/min，旋涂时间为55S，PED0T:PSS缓冲层厚度为40nm，然后将其放入真空烘箱中120 °C烘烤1min，使PEDOT: PSS缓冲层(03)凝固；
[0099]步骤四，制备有机活性层(05):本方案有机活性层采用PCDTBT/PC71BM，称取PCDTBT: PC71BM质量比为1:4，以氯苯为溶剂，配制溶液，其中PCDTBT的浓度为5mg/ml，将溶液在65°C水浴中加热并搅拌，以充分溶解;随后将配制好的有机活性层滴定到ITO基底上，并放于在匀胶机上，旋涂转速为900r/min，旋涂时间为38s，即可得到有机活性层(05);
[0100]步骤五，组装阴极电极:
[0101]I)阴极电极采用重量轻，柔性好的Ti片(08)，裁剪Ti片，使其与ITO基底尺寸相同，Ti片厚度为0.1mm，将其浸渍在0.1M的HCl溶液中，时间为2.5h，然后用水和乙醇清洗，然后利用磁控溅射方法在其表面蒸镀一层Al膜(07)，溅射功率为300W，工作气压为1.0Pa，溅射Al膜厚度为10nm;
[0102]2)取50mL钛酸丁酯(Ti(0C4H9)4)和6mL氢氟酸(HF，浓度为40%)加入到200mL的聚四氟乙稀水热斧中，室温下搅拌均匀后，在170°C下水热12小时。其中，钛与氟的摩尔比为I，水热反应完成后，将所得的T12沉淀溶于300mL乙醇溶液中，搅拌均匀，将ITO基底的有机活性层一端浸入溶有Ti02乙醇溶液中，然后在勾胶机上300r/min下旋转12s，得到一层1nm左右的T12薄膜(06)，然后放入真空烘箱60 °C烘烤2min;
[0103]3)将阴极电极Ti片覆盖在ITO玻璃(01)上，使得阴极电极Al膜(07)—端与ITO玻璃上有机活性层(05)—端接触，
[0104]步骤六，引线及封装:将导线连接到ITO电极与阴极电极，并用环氧树脂对器件进行封装，放入固化炉中70 0C下处理25min。
[0105]聚合物太阳能模块测试结果
[0106]对WOx薄膜表面WOx纳米线长度测量，得到其长度值约为200nm;由于太阳能电池是能量转换器件，其性能的测量要以太阳光为基准，用太阳模拟光，在AMl.5G的标准光谱下进行性能测试，该器件短路电流密度约12.36mA/cm2，开路电压约0.95V，能量转换效率(PCE)可达7.9% ;重复测量500h后其电流衰减小于10%，在大气中放置50天后，测试其能量转换效率衰减为初始值的87%。
[0107]测试表明，该发明的防雷配电柜对太阳光的能量转换效率可达7.9%，能够高效的利用防雷配电柜所处环境的太阳能，稳定性良好，并且循环工作时间、寿命较长，大大减小了对电网电能的依赖，有效节约了电网电能。
[0108]最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
【主权项】
1.一种基于自发电功能的防雷配电柜，其特征在于，所述防雷配电柜外表面安装有聚合物太阳能电池，该聚合物太阳能电池的ITO玻璃一面朝外侧组装;所述聚合物太阳能电池通过导线与防雷配电柜的照明系统连接;所述聚合物太阳能电池为三明治结构，由阳极电极、有机活性层、阴极电极组成;所述阳极电极由外到内依次为ITO玻璃、WOx薄膜、WOx纳米线薄膜、PEDOT: PSS缓冲层，其中，WOx纳米线薄膜生长于WOx薄膜之上，PEDOT: PSS缓冲层填充于纳米线结构之间，并且纳米线长度大于PED0T:PSS缓冲层厚度;所述有机活性层位于阳极电极和阴极电极之间，有机活性层厚度为500nm;所述阴极电极由外到内依次为Ti片、Al膜、Ti〇2薄膜。2.根据权利要求1所述的防雷配电柜，其特征在于，所述聚合物太阳能电池模块的制备方法如下: 步骤一，清洗ITO基底:取购买的商用ITO玻璃，其对可见光的透射率达到85 %以上，将其裁剪成预定尺寸；用浸湿丙酮的超净布擦拭干净，然后经过丙酮、乙醇、去离子水的超声清洗，每步清洗时间均为Ih，清洗过后放入真空烘箱中干燥;将洗净并干燥好的ITO基底放入臭氧清洗机中，臭氧清洗30min; 步骤二，制备WOx薄膜及WOx纳米线薄膜:将清洗后的ITO基底放入磁控溅射仪中，抽真空至本底真空为5 X 10_4pa以下，设定Ar、02流量为20sccm、2sccm，待气体稳定后，磁控派射W膜，溅射功率为320W，厚度为10nm;将磁控溅射后的ITO基底放入管式炉中，在380°C下热氧化生长WOx纳米线，保温时间为Ih，如此在WOx薄膜表面得到WOx纳米线薄膜； 步骤三，旋涂PEDOT: PSS缓冲层:从冰箱取出PEDOT: PSS溶液自然解冻至室温，在ITO基底上滴定PEDOT: PSS溶液，使其覆盖ITO基底表面，然后将基底放在匀胶机上，设定转速为2800r/min，旋涂时间为55S，PED0T:PSS缓冲层厚度为40nm，然后将其放入真空烘箱中120°C烘烤1min，使PED0T:PSS缓冲层凝固； 步骤四，制备有机活性层:本方案有机活性层采用PCDTBT/PC71BM，称取PCDTBT: PC71BM质量比为1:4，以氯苯为溶剂，配制溶液，其中P⑶TBT的浓度为5mg/ml，将溶液在65 V水浴中加热并搅拌，以充分溶解;随后将配制好的有机活性层滴定到ITO基底上，并放于在匀胶机上，旋涂转速为900r/min，旋涂时间为38s，即可得到有机活性层； 步骤五，组装阴极电极: 1)阴极电极采用重量轻，柔性好的Ti片，裁剪Ti片，使其与ITO基底尺寸相同，Ti片厚度为0.1mm，将其浸渍在0.1M的HCl溶液中，时间为2.5h，然后用水和乙醇清洗，然后利用磁控溅射方法在其表面蒸镀一层Al膜，溅射功率为300W，工作气压为1.0Pa，溅射Al膜厚度为10nm； 2)取50mL钛酸丁酯(Ti(0C4H9)4)和6mL氢氟酸(HF，浓度为40%)加入到200mL的聚四氟乙稀水热斧中，室温下搅拌均匀后，在170°C下水热12小时。其中，钛与氟的摩尔比为I，水热反应完成后，将所得的T12沉淀溶于300mL乙醇溶液中，搅拌均匀，将ITO基底的有机活性层一端浸入溶有Ti02乙醇溶液中，然后在勾胶机上300r/min下旋转12s，得到一层1nm左右的T12薄膜，然后放入真空烘箱60°C烘烤2min; 3)将阴极电极Ti片覆盖在ITO基底上，使得阴极电极Al膜一端与ITO基底上有机活性层一立而接触， 步骤六，引线及封装:将导线连接到ITO电极与阴极电极，并用环氧树脂对器件进行封 装，放入固化炉中70°C下处理25min。
【文档编号】H01L51/42GK105826470SQ201610171380
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】吴桂广
【申请人】吴桂广