一种可实现自供能连续工作的户外电子广告牌的制作方法_2

文档序号:9912552阅读:来源:国知局
能连续工作的户外电子广告牌,该户外电子广告牌利用聚合物太阳能电池实现自供能连续工作功能,其特征在于,所述户外电子广告牌由显示屏幕、聚合物电池模块、控制模块、外框架组成;该显示屏幕与聚合物太阳能电池模块分别组装在外框架两侧,聚合物太阳能电池模块的ITO玻璃一面朝外侧组装;所述控制模块控制广告牌的屏幕显示以及控制聚合物太阳能电池为显示屏幕的供电情况;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,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)、A1 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500nm厚度的有机活性层(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,该发明的户外电子广告牌对太阳光的能量转换效率可达7.9%,能够高效的利用广告牌所处环境的太阳能,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可实现自供能连续工作的户外电子广告牌,该户外电子广告牌利用聚合物太阳能电池实现自供能连续工作功能,其特征在于,所述户外电子广告牌由显示屏幕、聚合物电池模块、控制模块、外框架组成;该显示屏幕与聚合物太阳能电池模块分别组装在外框架两侧,聚合物太阳能电池模块的ITO玻璃一面朝外侧组装;所述控制模块控制广告牌的屏幕显示以及控制聚合物太阳能电池为显示屏幕的供电情况;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,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400nm;所述阴极电极由外到内依次为Ti片(08)、Al 膜(07)、Ti02 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400nm厚度的有机活性层(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,该发明的户外电子广告牌对太阳光的能量转换效率可达7.7%,能够高效的利用广告牌所处环境的太阳能,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]—种可实现自供能连续工作
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