装置和制造装置的方法
【专利摘要】一种装置包括：电荷存储部件；以及能量采集部件，其中所述电荷存储部件和所述能量采集部件经由公共电极集成。
【专利说明】装置和制造装置的方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施例涉及装置和制造装置的方法。尤其涉及能够采集能量并存储能量的装置。
【背景技术】
[0002]提供能够采集能量并存储能量的装置将是有用的。
【发明内容】
[0003]根据本发明的各个、但未必所有实施例，提供了一种装置，其包括:电荷存储部件；以及能量采集部件，其中电荷存储部件和能量采集部件经由公共电极集成。
[0004]根据本发明的各个、但未必所有实施例，提供了一种制造装置的方法，其包括:在公共电极的第一侧上形成电荷存储部件；以及在公共电极的第二侧上形成能量采集部件，第二侧与第一侧相对。
【专利附图】
【附图说明】
[0005]为了更好地理解本发明实施例的各个示例，现在将仅通过示例的方式参考附图，其中:
[0006]图1示意性地示出了集成电荷存储部件和能量采集部件的混合装置；
[0007]图2示出了混合装置的示例，其中电荷存储部件是电池而能量采集部件是太阳能电池；
[0008]图3示出了混合装置的示例，其中电荷存储部件是锂离子电池而能量采集部件是染料敏化太阳能电池；
[0009]图4A和4B示意性地示出了用于制造混合装置的过程；以及
[0010]图5示出了制造的混合装置的剖视图。
【具体实施方式】
[0011]附图出了装置2，其包括:电荷存储部件4 ;以及能量采集部件6，其中电荷存储部件4和能量采集部件6经由公共电极8集成。
[0012]图1示意性地示出了装置2，其包括:电荷存储部件4 ;以及能量采集部件6。装置2是混合装置，该混合装置将电荷存储部件4和能量采集部件6集成为单个整体——装置2。
[0013]电荷存储部件4和能量采集部件6经由公共电极8集成。公共电极8在电荷存储部件4和能量采集部件6之间形成间隔体。单个公共电极8既作为电荷存储部件4的阳极电极又作为能量采集部件6的阴极电极来操作。
[0014]电荷存储部件4可以是电化学能量存储部件10，诸如电池或静电能量存储部件(如电容器)。[0015]图2示出了装置2的示例，其中电荷存储部件4是电池10而其中能量采集部件6是太阳能电池。
[0016]公共电极8被配置成作为电池4的阳极和太阳能电池6的阴极来操作。
[0017]太阳能电池6包括将光激发的电子传输到公共电极8以给电池4充电的半导体。例如，太阳能电池6可以是硅太阳能电池或染料敏化太阳能电池。
[0018]图3示出了装置2的示例，其中电池4是锂离子电池10而太阳能电池6是染料敏化太阳能电池20。装置2是柔性的。它可以被弯曲或折曲。
[0019]在这个示例中，公共电极8可以包括金属锂或导电纳米碳或适于形成锂离子电池阳极12和太阳能电池6阴极22的一些其他材料。
[0020]太阳能电池6是基于T12和碘化物体系(1dide system)的染料敏化太阳能电池。染料敏化太阳能电池6是柔性的，并且按顺序包括外部柔性透明电极23 ;半导体26 ;太阳能电池电解质28以及公共电极8。
[0021]外部柔性透明电极23包括具有透明导电材料24涂覆在其内表面上的柔性的透明基底21。
[0022]基底21可以例如由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)形成。
[0023]导电材料24可以包括，例如氟掺杂的氧化锡(FTO);氧化铟锡(ITO)或石墨烯。
[0024]在这个示例中，半导体26包括纳米晶半导体和染料，例如涂覆有染料的T12纳米结构。纳米结构可以提供保持染料分子的空间。染料是吸收太阳光的分子染料，诸如例如钌多批唆(ruthenium-polypyridine)。
[0025]T12纳米结构可以是例如T12纳米管阵列，或者可以包括在导电碳纤维上的刷状纳米结构的T12。
[0026]太阳能电池电解质28包括碘化物阳离子。例如，它可以是包括碘化锂的聚合物电解质。物理间隔体层可以定位在公共电极8和半导体26之间以防止电短路但允许电解质28的扩散。
[0027]电荷存储部件4是柔性的锂离子电池10。它包括公共电极8，包括锂阴离子的电池电解质16和包括复合氧化锂的电池阴极电极14。
[0028]公共电极8被配置成成作为锂离子电池10的阳极12来操作。例如，公共电极8可以包括金属锂或导电纳米碳。
[0029]在使用光5期间，例如太阳光穿过外部柔性透明电极23进入半导体层26的染料，在该处电子被光激发。具有足够能量被吸收的光子撞击染料，产生染料的光激发态。当光激发的电子离开染料并进入T12半导体层26的导带时，电荷分离发生在染料和半导体之间的表面处。电子从T12半导体层26流到外部柔性透明电极23。
[0030]染料分子中的一些已经失去电子。这些被氧化的染料分子通过夺取电子并改变其氧化态从碘化物到三碘化物来氧化电解质中的碘化物。与注入到T12半导体层26导带内的电子与被氧化的染料分子复合所占用的时间相比，这一反应发生地很快。
[0031]三碘化物扩散到公共电极8以从锂离子电池10剥离电子。
[0032]电子从锂离子电池10的公共电极8的剥离导致电子通过电池阴极14转移至电解质16。转移的电子迁移到电池阳极12(公共电极8)，在那里它们引起锂离子的嵌入(锂离子电池10的充电)。[0033]图4A和4B示意性地示出了用于形成装置2的过程。电荷存储部件4在公共电极8的第一侧41上形成，以及能量采集部件6在公共电极8的与第一侧41相对的第二侧42上形成。
[0034]在这个示例中，电荷存储部件4是锂离子电池10，而太阳能电池6是染料敏化太阳能电池20。装置2是柔性的。它可以被弯曲或折曲。
[0035]图4A示意性地示出了用来在公共电极8的第二侧42上形成能量采集部件6的过程。透明电极23具有施加到其导电侧的半导体层26。公共电极8具有施加到其第二侧42的电解质28。
[0036]透明电极23 (具有半导体层26)和公共电极8 (具有电解质28)被定位为使得半导体层26面向并接触电解质28。接触可以通过传递透明电极23 (具有半导体层26)和公共电极8 (具有电解质28)经过相对的滚筒48而形成，这将透明电极23 (具有半导体层26)和公共电极8 (具有电解质28)压在一起。
[0037]这一过程适用于卷对卷制造。透明电极的卷43可以与公共电极8的卷44结合以形成能量采集部件6的卷45。
[0038]图4B示意性地示出了用来在公共电极8的第一侧41上形成电荷存储部件4的过程。电池电解质16被施加在电池阴极电极14和公共电极8的第一侧41之间。接触可以通过传递电池阴极电极14、公共电极8与电池电解质16的结合经过相对的滚筒48而形成，这将电池阴极电极14和公共电极8压在一起。
[0039]这一过程适用于卷对卷制造。根据图4B形成的电池阴极电极14的卷46与公共电极8的卷45结合。
[0040]应当理解的是，图4A和4B示出了两阶段过程，其中能量采集部件6首先被制造，并且然后电荷存储部件4被添加到能量采集部件6以形成混合装置2。然而，在其他实施例中，该两阶段过程可以颠倒。在这种情况下，电荷存储部件4首先被制造，并且然后能量采集部件6被添加到电荷存储部件4以形成混合装置2。
[0041]图5示出了例如，如使用图4A和4B的方法所形成的装置2的剖视图。装置2包括:外部柔性透明电极层23 ;半导体层26 ;太阳能电池电解质层28 ;公共电极层8 ;电池电解质层16以及电池阴极电极层14。
[0042]虽然本发明实施例已经在前面的段落中参照各个示例进行了描述，但是应当理解，可以对给出的示例做出修改而不脱离本发明所要求保护的范围。
[0043]除了明确描述的结合以外，在前面的描述中描述的特征可以结合使用。
[0044]虽然已经参考特定的特征描述了功能，但是这些功能可能是通过无论是否描述过的其他特征可执行的。
[0045]虽然已经参考特定的实施例描述了特征，但是这些特征也可以以是在无论是否描述过的其他实施例中存在的。
[0046]在努力在前述说明书中关注于被认为是特别重要的本发明的那些特征的同时，应当理解， 申请人:要求就在上文中提到的和/或在附图中所示的任何可取得专利的特征或特征的结合进行保护，无论对其是否给过特别强调。
【权利要求】
1.一种装置，包括: 电荷存储部件；以及 能量采集部件 其中所述电荷存储部件和所述能量采集部件经由公共电极集成。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述公共电极在所述电荷存储部件和所述能量采集部件之间形成间隔体，并且其中所述公共电极作为所述电荷存储部件的电极和所述能量采集部件的电极来操作。
3.如权利要求1或2所述的装置，其中所述公共电极包括金属锂。
4.如权利要求1或2所述的装置，其中所述公共电极包括导电纳米碳。
5.如任一前述权利要求所述的装置，其中所述电荷存储部件是电化学能量存储部件。
6.如任一前述权利要求所述的装置，其中所述电荷存储部件是锂离子电池。
7.如权利要求6所述的装置，其中所述公共电极被配置成作为所述锂离子电池的阳极来操作。
8.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其中所述电荷存储部件是超级电容器。
9.如任一前述权利要求所述的装置，其中所述能量采集部件是太阳能电池。
10.如任一前述权利要求所述的装置，其中所述能量采集部件是染料敏化太阳能电池。
11.如权利要求10所述的装置，其中所述染料敏化太阳能电池基于T12和碘化物体系O
12.如任一前述权利要求所述的装置，其中所述能量采集部件包括: 透明电极； 半导体；以及 所述公共电极。
13.如权利要求12所述的装置，其中所述能量采集部件还包括在所述半导体和所述公共电极之间的电解质。
14.如权利要求13所述的装置，其中所述电解质包括碘化物阳离子。
15.如权利要求12至14中任一项所述的装置，其中所述半导体是纳米晶半导体。
16.如权利要求12至14中任一项所述的装置，其中所述半导体包括T12纳米结构和染料。
17.如权利要求16所述的装置，其中所述T12纳米结构是T12纳米管阵列。
18.如权利要求16所述的装置，其中所述T12纳米结构包括在导电碳纤维上的刷状纳米结构的T12。
19.如权利要求12至18中任一项所述的装置，其中所述透明电极包括被涂覆的柔性基
。
20.如权利要求12至19中任一项所述的装置，其中所述能量采集部件是柔性的。
21.如任一前述权利要求所述的装置，其中所述电荷存储部件包括 所述公共电极、包括锂阴离子的电解质、以及包括氧化锂的电极。
22.如权利要求12至19中任一项所述的装置，其中所述电荷存储部件是柔性的。
23.一种制造装置的方法，包括: 在公共电极的第一侧上形成电荷存储部件；以及在公共电极的第二侧上形成能量采集部件，所述第二侧与所述第一侧相对。
24.如权利要求23所述的方法，包括: 通过定位包括半导体层的透明电极以使得所述半导体层面向所述公共电极的所述第二侧，在所述公共电极的第二侧上形成能量采集部件。
25.如权利要求24所述的方法，包括: 在定位所述透明电极之前将电解质施加到所述公共电极的所述第二侧，使得当所述透明电极被定位时，所述电解质和所述半导体接触。
26.如权利要求24所述的方法，其中所述能量采集部件是通过卷对卷制造而形成的，其中包括半导体层的透明电极的卷与所述公共电极的卷相结合。
27.如权利要求23至26中任一项所述的方法，包括:通过定位面向所述公共电极的所述第一侧的外部电极，在所述公共电极的所述第一侧上形成电荷存储部件，其中居间电解质在所述外部电极和所述公共电极之间。
28.如权利要 求27所述的方法，其中所述电荷存储部件的所述电解质包括锂阴离子，并且所述电荷存储部件的所述外部电极包括氧化锂。
【文档编号】H01M14/00GK104040779SQ201280066249
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2012年12月7日 优先权日:2011年12月9日
【发明者】魏迪, T·里阿南, P·安德鲁 申请人:诺基亚公司