本发明涉及无线充电技术，具体的说是涉及一种智能设备嵌入式量子点光伏充电方法。
背景技术：
现有无线充电技术，多采用的是电磁感应的方式，即利用充电底座和智能设备内部的充电线圈，通过改变充电底座中线圈的电磁场，进而改变智能设备中线圈的电磁场，从而进行无线传递能量，给智能设备充电。由于电磁场随距离衰减剧烈，所以其应用距离非常有限，因而智能设备等设备必须置于充电底座之上，给无线充电的应用带来了很大的障碍。磁共振式(电磁感应的一种)无线充电距离会长一些，多用于电动汽车等大型设备。
现有技术中，采用的光伏无线充电技术在智能设备外采用额外的太阳能电池模块，来接收能量。这种方法极大的增加了智能设备的体积，或者其所用的太阳能电池面积小，因此充电功率低，充电效率低下。
现有的主流光伏技术，是指以晶硅电池、铜铟镓硒、碲化镉为主的市场主流太阳能电池产品。其中晶硅电池厚且笨重，不能弯曲，难以进行智能设备的嵌入式集成。铜铟镓硒和碲化镉分别应用了稀有金属铟、镓和剧毒金属铬等，其成本和毒性缺陷明显。
量子点材料是指1-20nm大小的纳米颗粒。由于量子限域效应，当一种材料的尺寸小于其激子玻尔半径时，其半导体带隙会随着尺寸减小而增大(如图5所示)。这是由于在纳米颗粒中，在导带和价带边缘位置，其块状材料中连续的能级会分裂成离散能级，而导致能带变窄，带隙增大。利用这种性质，通过控制量子点材料的大小，本发明通过调控其带隙，进而控制其吸收或发射光谱的范围。在特定的应用场合下，采用特定的带隙，进而优化太阳能电池的性能。常用的量子点光伏材料如pbs，其激子玻尔半径18nm左右，因而具备明显的量子限域效应，其合成工艺成熟。而且，由于其处于胶体状态，因而采用印刷等液体处理方法来进行电池制作。其材料成本、生产成本低廉，性能稳定。
技术实现要素：
针对现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题在于提供了一种智能设备嵌入式量子点光伏充电方法。
为解决上述技术问题，本发明通过以下方案来实现：一种智能设备嵌入式量子点光伏充电方法，该充电方法是采用嵌入式量子点光伏电池于智能设备背壳内，并在智能设备上设置充电控制电路与量子点光伏电池连接，量子点光接收面能够吸收至少包括紫外光、可见光、近红外光光谱，将光子转换为电子和空穴，通过电子和空穴所产生的电能导出对智能设备的储能电池充电。
进一步的，所述量子点光接收面接收的光为太阳光或能量发射器发出的红外光。
进一步的，所述量子点光伏电池带隙为0.9-1.5ev。
进一步的，所述智能设备设置有充电控制电路，该充电控制电路通过智能设备翻面或移动时，读取智能设备内置传感器加速度计的z向值，该z向值低于一a值时，判定智能设备背面朝上，开启充电电路。
进一步的，所述a值等于或低于-8m/s2。
进一步的，所述量子点光伏电池外表面用于感应周边环境光强度，其是通过判断自身的输出电压或电流，进而判断出接收光为强光或弱光；
所述量子点光伏电池判断所接收光为强光以控制充电电路对智能设备充电；
所述量子点光伏电池判断所接收光为弱光后开启量子点光伏电池上的一led信号脉冲模块，该led信号脉冲模块发送无信线号给一能量发射器，能量发射器开机。
进一步的，所述能量发射器上设置有红外接收装置、红外发射装置、智能设备扫描控制系统，其智能设备扫描控制系统扫描到智能设备后，红外发射装置发射红外线覆盖智能设备，智能设备启动充电电路进行充电，同时发射器扫描控制系统停止扫描，该能量发射器能够定向、大功率的发射红外线至智能设备，进行高效率充电；
所述智能设备设置有充电完成反馈模块，充电完成反馈模块控制led信号脉冲模块发送关机信号给能量发射器上的红外接收装置，红外接收装置接收到信号后控制能量发射器关机。
进一步的，所述的嵌入式量子点光伏电池形式为一外贴于智能设备背部的钢化膜，或嵌入于智能设备钢化玻璃背壳内部的光伏后盖。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：本发明采用嵌入式量子点光伏电池进行长距离、任意地点无线充电，大大提高了使用的便利性和美观性。
本发明充电功率高，而且由于本发明采用的量子点电池可嵌入智能设备内部，因此对智能设备的结构对用户使用感没有任何影响。
附图说明
图1为本发明能量发射器示意图；
图2为本发明嵌入式量子点光伏电池的结构和应用示意图：室外由太阳光充电，室内由高能近红外光发射器充电；
图3为本发明量子点光伏充电电池结构示意图；
图4为本发明所采用的一种pbs量子点的透射电子显微镜(tem)照片，其平均尺寸为2.8nm.b)相应pbs量子点的紫外可见红外光吸收谱(uv-vis)曲线，其激子吸收峰位置是874nm，相应的光学带隙为1.42ev；
图5为本发明量子限域效应的示意图；
图6为本发明pbs量子点合成所采用的热注射法示意图；
图7为本发明左侧图本发明所采用的pbs量子点电池的结构示意图，右侧图相对应的能带结构示意图；
图8为本发明所采用的量子点电池在空气中一个标准太阳光下(am1.5：1000w/m2)经过第三方验证的电流电压曲线。其能量转换效率为9.18％；
图9为本发明所采用的量子点电池的聚焦离子束-扫描电镜(fib-sem)截面照片；
图10为量子点光伏钢化膜能量接收器示意图；
图11为量子点光伏后盖示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1：
请参照附图1-2，本发明的一种智能设备嵌入式量子点光伏充电方法，该充电方法是采用嵌入式量子点光伏电池于智能设备背壳内，并在智能设备上设置充电控制电路与量子点光伏电池连接，量子点光接收面能够吸收至少包括紫外光、可见光、近红外光光谱，将光子转换为电子和空穴，通过电子和空穴所产生的电能导出对智能设备的储能电池充电。
本发明的一种优选技术方案：所述量子点光接收面接收的光为太阳光或能量发射器发出的红外光。
本发明的一种优选技术方案：所述量子点光伏电池带隙为0.9-1.5ev。
本发明的一种优选技术方案：所述智能设备设置有充电控制电路，该充电控制电路通过智能设备翻面或移动时，读取智能设备内置传感器加速度计的z向值，该z向值低于一a值时，判定智能设备背面朝上，开启充电电路。
本发明的一种优选技术方案：所述a值等于或低于-8m/s2。
本发明的一种优选技术方案：所述量子点光伏电池外表面用于感应周边环境光强度，其是通过判断自身的输出电压或电流，进而判断出接收光为强光或弱光；
所述量子点光伏电池判断所接收光为强光以控制充电电路对智能设备充电；
所述量子点光伏电池判断所接收光为弱光后开启量子点光伏电池上的一led信号脉冲模块，该led信号脉冲模块发送无信线号给一能量发射器，能量发射器开机。
本发明的一种优选技术方案：所述能量发射器上设置有红外接收装置、红外发射装置、智能设备扫描控制系统，其智能设备扫描控制系统扫描到智能设备后，红外发射装置发射红外线覆盖智能设备，智能设备启动充电电路进行充电，同时发射器扫描控制系统停止扫描，该能量发射器能够定向、大功率的发射红外线至智能设备，进行高效率充电；
所述智能设备设置有充电完成反馈模块，充电完成反馈模块控制led信号脉冲模块发送关机信号给能量发射器上的红外接收装置，红外接收装置接收到信号后控制能量发射器关机。
本发明的一种优选技术方案：所述的嵌入式量子点光伏电池形式为一外贴于智能设备背部的钢化膜，或嵌入于智能设备钢化玻璃背壳内部的光伏后盖。
如图1，图10-11，嵌入式量子点光伏无线充电系统包括能量发射器和接收器两部分。在室外，依赖太阳光为智能设备提供能量，在室内，需要高能红外线能量发射器为智能设备提供能量。
红外线能量发射器11的设计如图1所示，其长宽高分别为150mm、100mm、125mm。功率60w，电压30v，电流2a，发出红外线光波中心波长为850nm或940nm。
红外线发射器发出不可见的红外光。因为光波传递相比于电磁感应或磁共振能量传递的高效性，其在室内，可以实现长距离、任意地点、高效率的无线充电。
红外线能量发射器工作状态下发出的红外光波人眼不可见，裸眼看不到任何光亮(850nm的发射器在黑暗中能看到有轻微红光，在灯光下完全感受不到红光，940nm完全没有任何红爆现象)，其只有在红外相机下才能看到高能的红外线，利用此种技术给智能设备等设备无线充电，对人的正常活动没有干扰。
嵌入式量子点光伏能量接收器，由附着于智能设备后壳之上的钢化膜(如图10所示)，或者替换目前智能设备后壳的钢化玻璃后盖构成(如图11所示)。依据不同的设备尺寸和布局，其量子点电池的覆盖面积可以达到背壳面积的80％以上，提供了大面积的光子接收，为高功率的能量传输提供了可能。
量子点光伏钢化膜主要由钢化玻璃层、量子点光伏电池层(含相应电路及led)、粘结层、以及充电连接器构成。钢化玻璃层用来保护量子点光伏电池，免遭外力划伤导致短路或损坏，同时透光得以使得下层电池能够接收光子，进行能量转换。量子点电池将光子转换为电子，由相应电路输送至连接器，进而给智能设备内部的储能电池充电。粘结层将钢化膜与智能设备后壳连为一体，降低对于智能设备厚度的影响。连接器回型设计降低了对于智能设备长度的影响，柔性连接可以确保可随时拔出连接器将智能设备插孔用于其他用途。
量子点光伏后盖，是将量子点钢化膜与原有智能设备后盖进一步融合，将量子点光伏后盖取代原有智能设备后盖，将能量接收器真正内嵌于智能设备内部，实现无线充电，其将此技术对于智能设备尺寸的影响降到最低。相比于现有光伏充电技术，如所需的额外充电模块、太阳能充电宝等，将大大提高设备的美观性和使用的便利性。
嵌入式量子点光伏无线充电系统，由内嵌于发射器和接收器的电路智能控制。当智能设备翻面或移动时，读取智能设备内置传感器加速度计的z向值，如果低于-8m/s2，判定智能设备背部向上，开启充电电路。若此时量子点电池接收到强光信号，表明智能设备处于阳光下或足够光照的室内光下，可直接开始给智能设备充电。若处在弱光下，则开启量子点电池层制作led发出信号脉冲1。信号脉冲1由红外线发射器上的红外接收装置接收，开启红外线发射器及扫描控制系统。直至红外线发射器扫描至智能设备上，智能设备led停止脉冲1，红外线发射器扫描停止，开始给智能设备充电。
充电完成后，由智能设备led发出脉冲信号2，关机红外线发射器，一个充电回合完成。若充电未完成过程被打断，开启led发出脉冲1，进行新一轮的红外线发射器扫描跟踪。
以下是本发明的量子点光伏电池的结构和制备方法。
实施例2：
请参照附图1-9，本发明的一种智能设备嵌入式量子点光伏充电方法，该量子点光伏电池自下而上依次包括：
au层5；
pbs量子点层4；
zno层3；
ito层2；
钢化玻璃层1；
所述钢化玻璃层1的一面蚀刻有ito层2，蚀刻ito层2的钢化玻璃为基底，所述ito层2另一面通过一混合溶液涂覆并采用旋涂装置旋涂，加热冷却后形成zno层3，所述zno层3另一面通过pbs胶体量子点溶液覆盖形成pbs量子点层4，所述pbs量子点层4上设置有空穴传输层，所述空穴传输层外表面蒸镀有au，au在空穴传输层外表面蒸镀后形成au层5。
所述混合溶液为zno的甲醇和氯仿溶液(1∶1的比例混合)。
所述ito层2为掺铟的氧化锡层。
所述pbs量子点层4包括吸收层、空穴传输层，所述吸收层是通过pbs胶体量子点溶液涂覆zno层3后，再与一醇类溶液为配体交换溶液，静置后通过旋涂装置旋涂并达到pbs吸收层的厚度。
本发明的一种优选技术方案：所述量子点光伏电池的各层厚度如下：
ito层，150-250nm；
zno层，100-200nm；
pbs层，300-600nm；
au层，50-150nm。
实施例3：
本发明的嵌入式量子点光伏电池的制备方法，其量子点的制备如图6所示，该方法包括以下步骤：
步骤一，将pbo、油酸、1-十八烯混合，混合后的溶液在105摄氏度下进行抽真空2h，直至第一混合液呈无色透明无气泡状态，得到铅的前驱体；
在制备前驱体的同时，将另外一份1-十八烯在105摄氏度下进行抽真空1h后，充入ar气，而后注入双三甲基硫化硅，混合均匀得到硫的前驱体；
其中pbo∶油酸∶双三甲基硫化硅的摩尔比例控制为2∶5∶1；
步骤二，将铅的前驱体溶液与硫的前驱体溶液温度调整到合适值后，将硫前驱溶液快速转移注射至铅前驱体溶液中，等待50s至70s，采用水冷法终止反应，通过控制不同的注射温度，可以控制相应的量子点产物带隙值；
步骤三，然后先后用丙酮、甲醇和己烷混合溶液清洗干净，真空晾干后，溶于辛烷中待用。
实施例4：
本发明的嵌入式量子点光伏电池的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤一，将刻蚀有ito层的钢化玻璃基底通过decon90表面清洗剂、去离子水、丙酮和异丙醇，在60摄氏度下按先后顺序于超声波清洗机中，分别超声清洗10min，晾干后，转移至紫外臭氧清洗器或等离子体氧清洗器中，对基底表面进行进一步处理；
步骤二，采用液相旋涂法制备量子点电池：先将40mg/ml的zno的甲醇和氯仿溶液(1∶1比例混合)，覆盖整个基底的ito面，然后采用2000rpm的速度旋涂形成zno层，将整个钢化玻璃及其上的zno层转移至加热板上，保持100摄氏度加热10min，待自然冷却后，转移至旋涂装置；
步骤三，将50mg/ml的pbs胶体量子点溶液覆盖整个zno层，然后通过旋涂装置采用3000rpm的速度旋涂pbs层，用12mg/ml的碘基配体醇类溶液为配体交换溶液，覆盖pbs层，静置30s，然后在旋涂过程中用甲醇溶液清洗2-3次，清洗干净后，重复这一旋涂过程，直至达到要求的pbs吸收层厚度，形成吸收层；
步骤四，吸收层制作完成后，再次将50mg/ml的pbs胶体量子点溶液覆盖整个吸收层，然后通过旋涂装置采用2000rpm的速度旋涂pbs层，同时采用0.02％的乙二硫醇的乙腈溶液为配体交换溶液，覆盖整个pbs层，静置30s，然后旋涂的同时继续用乙腈溶液清洗2-3次，清洗干净后，完成空穴传输层的制备；
步骤五，将步骤四旋涂完毕后的基底转移至相应的蒸镀模具中，再将步骤四旋涂完毕后的基底与蒸镀模具置于热蒸镀仪之中，密闭抽真空至10-5torr，将au以0.1nm/s的速度蒸镀至步骤四旋涂完毕后的基底表面，直至达到需求的电极厚度，量子点光伏电池制备完成。
实施例5：
本发明是将量子点光伏电池和相应充电控制电路内嵌于智能手机、平板电脑等智能设备外壳上，如手机钢化玻璃后盖或钢化贴膜等。其采用光电转换而非传统的电磁感应，实现长距离任意地点的无线充电。下文以量子点光伏手机钢化玻璃后盖为例进行说明。
量子点电池包括ito层、zno层、pbs量子点层、au层(7)，以pbs量子点层为主要吸光层，所采用的量子点带隙一般为0.9-1.5ev，能够利用大部分紫外-可见-近红外灯光谱，在光照下，其将光子转换为电子和空穴，进而导出给手机储能电池充电。
本发明充电电池有自动控制电路，能够智能自动控制充放电。手机翻面会触发充电电路开关，若在室外强光照射下，手机直接充电。若在室内，手机背壳上镀有的独特波长的led会发出信号，开启外部能量发射器，并标定手机位置引导能量发射器将光照射至手机。充电结束后，led再次发出信号，对能量发射器发出关机指令，一个充电回合完成。
本发明可采用量子点太阳能电池、铜铟镓硒太阳能电池、碲化镉太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、有机太阳能电池，而非传统的晶体硅、砷化镓等制备的太阳能电池。本发明采用内嵌式太阳能电池，如可充电手机后盖或超薄钢化膜，而非额外能量接收装置。
本发明充电只需将手机翻面，一切控制程序自动运行。
本发明采用与电磁感应式无线充电原理完全不同的光伏式能量传递，利用太阳光或能量发射器，将能量以光子的形式超远距离发送给手机上的太阳能电池，进行无线充电。而且充电时手机只需暴露在光下即可，无需放置特定位置。即便手机被少量文件覆盖，红外线亦可穿透障碍物，给手机充电。
嵌入式设计不影响手机用户体验。
本发明是内嵌有量子点光伏电池和相应充电控制电路的智能手机钢化玻璃后盖或钢化贴膜。其采用光电转换而非传统的电磁感应，实现长距离任意点的无线充电。
电池制备按照图7所示的结构进行。其厚度分别为ito200nm、zno150nm、pbs430nm、au100nm。制备完成的电池切面聚焦离子束-扫描电镜图如9所示。此构造能够有效的进行能量转换，其性能经过第三方验证，在一个太阳光下(am1.5)实现了稳定的9.18％的能量转换效率(如图8所示)。
本发明采用第三代太阳能电池技术量子点光伏，由于其材料超高的吸光系数，所需的电池厚度不足一个微米(如图9所示)，因而可以制作于钢化玻璃透明手机背壳的内表面，质量增加可以忽略不计，不会给现有的智能手机带来任何质量和尺寸上的改变。
本发明充电电池在充电时，用户只需不用手机时，将其背面向上，即可进行无线充电。其充电没有距离限制，在室外太阳光下，或室内能量发射器覆盖范围内(10m)，均可充电。
本发明能够大功率充电：
对于普通智能手机用户，除去睡觉时间，按照每天手机使用和闲置比例1∶2计算，其平均充电功率(室外0.5-0.6w，室内3-6w)将大于平均耗电功率(0.4-0.5w)，有望实现用户不需再进行人工充电。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。