具有光电转换功能壁纸及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有光电转换功能壁纸及其制备方法，该功能壁纸包括壁纸和以壁纸为衬底的染料敏化太阳能电池，该方法为，在壁纸上制备一定图案的柔性导电涂层和催化剂作为具有光电转换功能壁纸中染料敏化太阳能电池的对电极；在一定形状的透明柔性导电聚合物衬底上制备一层纳米氧化物多孔薄膜，并使其吸附光敏染料，从而制备敏化的光阳极；再通过密封材料将染料敏化的光阳极、电解质和壁纸上的对电极进行封装得到具有光电转换功能壁纸，本发明的优点在于制备的具有光电转换功能壁纸能利用建筑内光能发电，有利于建筑物节能减排。
【专利说明】具有光电转换功能壁纸及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环保节能壁纸及其制备方法领域，特别是涉及一种具有光电转换功能壁纸及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着环境污染的加剧及能源危机的逐渐加重，各国纷纷考虑开发新的能源，光能的普遍性和环保性使其成为最有前景的新兴能源。目前，太阳能电池主要分为硅系太阳能电池、化合物薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池(DSC)等。其中，DSC电池价格低廉、夕卜形美观、电转换效率稳定，且在散漫光的作用下也能产生电流。这意味着DSC电池在建筑物内也可以搜集光线发电，从而实现建筑的节能减排。
[0003]随着社会的进步，物质生活的不断提高，家居生活一定程度上走向了精致化、品质化，更多的墙纸也将会作为墙饰材料得到应用。墙纸具有应用面积大，室内受光面大的特点。如果把不同颜色和图案的柔性DSC电池制备到家装壁纸中，通过改变DSC电池所用光敏染料的种类，保证染料敏化太阳能电池的最大感光度；同时通过优化壁纸图案和DSC电池形状颜色，使DSC电池融合到壁纸整体设计中。广泛生产应用外观精美且能利用建筑物内光能高效发电的壁纸能实现建筑节能减排。然而，目前还没有关于利用建筑物内光能发电的壁纸报道，市场上关于相关壁纸产品也鲜有出售。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对现有技术的不足，而提出一种具有光电转换功能壁纸及其制备方法。
[0005]本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的:
[0006]一种具有光电转换功能壁纸，包括壁纸和以壁纸为衬底的染料敏化太阳能电池，其中，所述壁纸为纯纸壁纸、无纺布壁纸、塑料壁纸和高填充环保壁纸中的至少一种。
[0007]—种具有光电转换功能壁纸的制备方法，包括以下步骤:
[0008]第一步:采用磁控溅射、或喷涂、或化学镀、或丝网印刷、或浸镀、或超声镀、或旋涂，在柔性透明导电聚合物衬底上制备一层5?50 μ m的纳米氧化物多孔薄膜，以制备具有光电转换功能壁纸中染料敏化太阳能电池的光阳极；
[0009]第二步:在第一步得到的纳米氧化物多孔薄膜上通过丝网印刷、或浸镀、或喷涂、或打印、或超声镀、或旋涂工艺制备一层光敏染料，并避光敏化I?25小时，取出后用乙醇浸泡数分钟，洗去表面物理吸附的光敏染料，在暗处自然晾干，得到染料敏化太阳能电池敏化的光阳极；
[0010]第三步:制备具有光电转换功能壁纸中染料敏化太阳能电池的对电极；
[0011](I)采用丝网印刷、或打印、或喷涂工艺在壁纸上制备具有一定图案的柔性透明导电涂层，或在壁纸上粘附一层柔性透明导电聚合物；
[0012](2)通过丝网印刷、或打印、或喷涂工艺在柔性透明导电聚合物层或柔性透明导电涂层上制备一层I~5 μ m催化剂，以制备染料敏化太阳能电池的对电极；
[0013]第四步:采用丝网印刷、或打印、或喷涂工艺在对电极表面周围制备一层密封材料，密封材料宽为0.1~1mm，厚为20~80 μ m ;
[0014]第五步:把液体电解液滴加或把准固态电解质通过丝网印刷、或打印、或喷涂工艺制备在第三步制备的具有光电转化功能壁纸中染料敏化太阳能电池的对电极上；
[0015]第六步:把第二步制备的染料敏化光阳极和第三至五步制备的滴加电解质和密封材料的对电极进行热压封装后得具有光电转换功能壁纸成品。
[0016]而且，所述柔性透明导电聚合物为涂覆有聚乙撑二氧噻吩的聚萘二甲酸乙二醇酯、涂覆有聚苯乙烯磺酸盐的聚萘二甲酸乙二醇酯、涂覆有聚乙撑二氧噻吩的聚对苯二甲酸乙二酯、涂覆有聚苯乙烯磺酸盐的聚对苯二甲酸乙二酯、镀掺锡三氧化二铟的聚萘二甲酸乙二醇酯、镀掺氟二氧化锡的聚萘二甲酸乙二醇酯、镀掺锡三氧化二铟的聚对苯二甲酸乙二酯和镀掺氟二氧化锡的聚对苯二甲酸乙二酯中的至少一种。[0017]而且，所述纳米氧化物多孔薄膜为纳米二氧化钛多孔薄膜、纳米氧化锌多孔薄膜、纳米二氧化锡多孔薄膜和纳米三氧化二铟多孔薄膜中的至少一种。
[0018]而且，所述光敏染料为从黑米、或草莓、或桑椹，或番茄中所提取的纯有机染料、羧酸多吡啶钌染料、磷酸多吡啶钌染料和多核联吡啶钌染料中的至少一种。
[0019]而且，所述柔性导电涂层为聚乙撑二氧噻吩、导电碳膜和聚苯乙烯磺酸盐中的至少一种；
[0020]而且，所述催化剂为无机导电粉体炭黑、石墨烯、活性炭、导电碳浆、钼和聚乙撑二氧噻吩中的至少一种。
[0021]而且，所述密封材料为环氧树脂、聚氨酯和酚醛树脂中的至少一种。
[0022]而且，所述液态电解液为电解质含有I-/Ι3-碘对的高导电率有机溶液和含有Co的高导电率有机溶液中的至少一种。
[0023]而且，所述准固态电解质为添加凝固剂的碘基0-/Ι3_)电解液、二氧化硅固化1-甲基-3-丙基咪唑碘离子基电解质和准固态蛭石复合电解质中的至少一种。
[0024]本发明的优点和积极效果是:
[0025]1、本发明可以使壁纸利用建筑内的光能发电。
[0026]2.本发明采用的制备方法可以实现连续化生产。
[0027]3、制备工艺简单，易于控制，能耗低。
【具体实施方式】
[0028]以下对本发明实施做进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
[0029]实施例1:
[0030]一种具有光电转换功能壁纸及其制备方法，该功能壁纸包括壁纸和以壁纸为衬底的染料敏化太阳能电池，其中，所述壁纸为纯纸壁纸、无纺布壁纸、塑料壁纸和高填充环保壁纸中的至少一种,该方法的步骤如下:
[0031]采用磁控溅射工艺在涂覆有聚乙撑二氧噻吩的聚萘二甲酸乙二醇酯衬底上制备一层30μπι的纳米二氧化钛多孔薄膜，然后在纳米二氧化钛多孔薄膜上通过丝网印刷工艺制备一层从黑米中提取的纯有机染料，并避光敏化10小时，取出后用乙醇浸泡数分钟，洗去表面物理吸附的光敏染料，在暗处自然晾干，得到染料敏化太阳能电池敏化的光阳极；采用丝网印刷工艺在纯纸壁纸上制备具有一定图案的聚乙撑二氧噻吩膜，然后通过丝网印刷工艺在上述薄膜上制备一层1.5μπι钼催化剂，得到染料敏化太阳能电池的对电极；采用丝网印刷工艺在对电极周围制备一层聚氨酯密封材料，密封材料的宽为0.2_，厚为40 μ m，把1-/I3-碘对的高导电率有机溶液滴加在对电极上，获得滴加电解液的对电极；采用热压封装工艺对滴加电解液的对电极和染料敏化的光阳极进行封装，制备具有光电转换功能的壁纸。
[0032]实施例2:
[0033]采用喷涂工艺在涂覆有聚乙撑二氧噻吩的聚对苯二甲酸乙二酯衬底上制备一层45 μ m的纳米氧化锌多孔薄膜，然后在纳米氧化锌多孔薄膜上通过浸镀工艺制备一层从番茄中提取的纯有机染料，并避光敏化13小时，取出后用乙醇浸泡数分钟，洗去表面物理吸附的光敏染料，在暗处自然晾干，得到染料敏化太阳能电池敏化的光阳极；采用打印工艺在高填充环保壁纸上制备具有一定图案的导电碳膜，然后通过丝网印刷工艺在导电碳膜上制备一层I μ m石墨烯催化剂，得到染料敏化太阳能电池的对电极；采用打印工艺在对电极周围制备一层环氧树脂密封材料，密封材料的宽为0.5mm,厚为60 μ m ;采用丝网印刷工艺在对电极上印刷一层10 μ m的添加凝固剂的碘基0-/Ι3_)电解质；采用热压封装工艺对涂覆有准固态电解质的对电极和染料敏化的光阳极进行封装，制备具有光电转换功能的壁纸。
[0034]实施例3:
[0035]采用化学镀工艺在镀掺氟二氧化锡的聚萘二甲酸乙二醇酯衬底上制备一层10 μ m的纳米三氧化二铟多孔薄膜，然后在纳米三氧化二铟多孔薄膜上通过超声镀工艺制备一层从多核联吡啶钌染料，并避光敏化15.5小时，取出后用乙醇浸泡数分钟，洗去表面物理吸附的光敏染料，在暗处自然晾干，得到染料敏化太阳能电池敏化的光阳极；在塑料壁纸上粘附具有一定图案的镀掺氟二氧化锡的聚萘二甲酸乙二醇酯；然后通过丝网印刷工艺在镀掺氟二氧化锡的聚萘二甲酸乙二醇酯衬底上制备一层3.3μπι活性炭催化剂，得到染料敏化太阳能电池的对电极；采用喷涂工艺在对电极周围制备一层酚醛树脂密封材料，密封材料的宽为0.6mm,厚为25 μ m,采用丝网印刷工艺在对电极上印刷一层12 μ m的二氧化娃固化1-甲基-3-丙基咪唑碘离子基电解质；采用热压封装工艺对涂覆有准固态电解质的对电极和染料敏化的光阳极进行封装，制备具有光电转换功能的壁纸。
[0036]实施例4:
[0037] 采用旋涂工艺在涂覆有聚乙撑二氧噻吩的聚对苯二甲酸乙二酯衬底上制备一层44 μ m的纳米二氧化锡多孔薄膜，然后在纳米二氧化锡多孔薄膜上通过超声镀工艺制备一层羧酸多吡啶钌染料，并避光敏化22小时，取出后用乙醇浸泡数分钟，洗去表面物理吸附的光敏染料，在暗处自然晾干，得到染料敏化太阳能电池敏化的光阳极；在无纺布壁纸上粘附具有一定图案的镀掺锡三氧化二铟的聚萘二甲酸乙二醇酯，然后通过丝网印刷工艺在镀掺锡三氧化二铟的聚萘二甲酸乙二醇酯衬底上制备一层4.3μπι聚乙撑二氧噻吩催化剂，得到染料敏化太阳能电池的对电极；采用喷涂工艺在对电极周围制备一层酚醛树脂密封材料，密封材料的宽为0.7mm,厚为60 μ m，把含有Co的高导电率有机溶液滴加在对电极上，获得滴加电解液的对电极；采用热压封装工艺对滴加电解液的对电极和染料敏化的光阳极进行封装，制备具有光电转换功能的壁纸。
[0038]实施例5:
[0039] 采用丝网印刷工艺在涂覆有聚乙撑二氧噻吩和聚苯乙烯磺酸盐的聚对苯二甲酸乙二酯衬底上制备一层7 μ m的纳米二氧化钛多孔薄膜，然后在纳米二氧化钛多孔薄膜上通过超声镀工艺制备一层羧酸多吡啶钌染料，并避光敏化12小时，取出后用乙醇浸泡数分钟，洗去表面物理吸附的光敏染料，在暗处自然晾干，得到染料敏化太阳能电池敏化的光阳极；采用丝网印刷工艺在高填充环保壁纸上制备具有一定图案的导电碳膜，然后通过丝网印刷工艺在导电碳膜上制备一层3.3 μ m聚乙撑二氧噻吩催化剂，得到染料敏化太阳能电池的对电极；采用丝网印刷工艺在对电极周围制备一层环氧树脂密封材料，密封材料的宽为0.9mm，厚为15μπι，把I-_/Ι3_碘对的高导电率有机溶液滴加在对电极上，获得滴加电解液的对电极；采用热压封装工艺对滴加电解液的对电极和染料敏化的光阳极进行封装，制备具有光电转换功能的壁纸。
【权利要求】
1.一种具有光电转换功能壁纸，其特征在于:包括壁纸和以壁纸为衬底的染料敏化太阳能电池，其中，所述壁纸为纯纸壁纸、无纺布壁纸、塑料壁纸和高填充环保壁纸中的至少一种。
2.一种具有光电转换功能壁纸的制备方法，其特征在于包括以下步骤: 第一步:采用磁控溅射、或喷涂、或化学镀、或丝网印刷、或浸镀、或超声镀、或旋涂，在柔性透明导电聚合物衬底上制备一层10~45 μ m的纳米氧化物多孔薄膜，以制备具有光电转换功能壁纸中染料敏化太阳能电池的光阳极； 第二步:在第一步得到的纳米氧化物多孔薄膜上通过丝网印刷、或浸镀、或喷涂、或打印、或超声镀、或旋涂工艺制备一层光敏染料，并避光敏化10~22小时，取出后用乙醇浸泡数分钟，洗去表面物理吸附的光敏染料，在暗处自然晾干，得到染料敏化太阳能电池敏化的光阳极； 第三步:制备具有光电转换功能壁纸中染料敏化太阳能电池的对电极； (1)采用丝网印刷、或打印、或喷涂工艺在壁纸上制备具有一定图案的柔性透明导电涂层，或在壁纸上粘附一层柔性透明导电聚合物； (2)通过丝网印刷、或打印、或喷涂工艺在柔性透明导电聚合物层或柔性透明导电涂层上制备一层I~4.3 μ m催化剂，以制备染料敏化太阳能电池的对电极； 第四步:采用丝网印刷、或打印、或喷涂工艺在对电极表面周围制备一层密封材料，密封材料宽为0.2~0.9mm,厚为15~60 μ m ; 第五步:把液体电解液滴加或把准固态电解质通过丝网印刷、或打印、或喷涂工艺制备在第三步制备的具有光电转化功能壁纸中染料敏化太阳能电池的对电极上； 第六步:把第二步制备的染料敏化光阳极和第三至五步制备的滴加电解质和密封材料的对电极进行热压封装后得具有光电转换功能壁纸成品。
3.根据权利要求2所述具有光电转换功能壁纸的制备方法，其特征在于:所述柔性透明导电聚合物为涂覆有聚乙撑二氧噻吩的聚萘二甲酸乙二醇酯、涂覆有聚苯乙烯磺酸盐的聚萘二甲酸乙二醇酯、涂覆有聚乙撑二氧噻吩的聚对苯二甲酸乙二酯、涂覆有聚苯乙烯磺酸盐的聚对苯二甲酸乙二酯、镀掺锡三氧化二铟的聚萘二甲酸乙二醇酯、镀掺氟二氧化锡的聚萘二甲酸乙二醇酯、镀掺锡三氧化二铟的聚对苯二甲酸乙二酯和镀掺氟二氧化锡的聚对苯二甲酸乙二酯中的至少一种。
4.根据权利要求2所述具有光电转换功能壁纸的制备方法，其特征在于:所述纳米氧化物多孔薄膜为纳米二氧化钛多孔薄膜、纳米氧化锌多孔薄膜、纳米二氧化锡多孔薄膜和纳米三氧化二铟多孔薄膜中的至少一种。
5.根据权利要求2所述具有光电转换功能壁纸的制备方法，其特征在于:所述光敏染料为从黑米、或草莓、或桑椹，或番茄中所提取的纯有机染料、羧酸多吡啶钌染料、磷酸多吡啶钌染料和多核联吡啶钌染料中的至少一种。
6.根据权利要求2所述具有光电转换功能壁纸的制备方法，其特征在于:所述柔性导电涂层为聚乙撑二氧噻吩、导电碳膜和聚苯乙烯磺酸盐中的至少一种。
7.根据权利要求2所述具有光电转换功能壁纸的制备方法，其特征在于:所述催化剂为无机导电粉体炭黑、石墨烯、活性炭、导电碳浆、钼和聚乙撑二氧噻吩中的至少一种。
8.根据权利要求2所述具有光电转换功能壁纸的制备方法，其特征在于:所述密封材料为环氧树脂、聚氨酯和酚醛树脂中的至少一种。
9.根据权利要求2所述具有光电转换功能壁纸的制备方法，其特征在于:所述液态电解液为电解质含有I-/Ι3-碘对的高导电率有机溶液和含有Co的高导电率有机溶液中的至少一种。
10.根据权利要求2所述具有光电转换功能壁纸的制备方法，其特征在于:所述准固态电解质为添加凝固剂的碘基0-/Ι3-)电解液、二氧化硅固化1-甲基-3-丙基咪唑碘离子基电解质和准固态 蛭石复合电解质中的至少一种。
【文档编号】D21H27/20GK103911915SQ201410126040
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】宋旭, 黄俊俊, 战艳虎, 周晓林, 卢灿辉, 曹东旭 申请人:宋旭