CN101860265A - 一种钒钛太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种取材广、环保、转换效率高的太阳能电池。一种钒钛太阳能电池，其特征在于由光-热转换部分和热-电转换部分构成，两部分为并接连接方式，太阳能电池为多级串联结构，正极输出端串联有二极管。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种钒钛太阳能电池。
二、背景技术
目前，市场上多为硅太阳能电池，成本高、资源较少；其它太阳能电池也受到以上限制。
三、发明内容
本发明的目的在于提供一种取材广、环保、转换效率高的太阳能电池。
钒钛黑瓷阳光吸收率0.9，是优良的光热转换材料，以提钒尾渣为原料，资源广泛。
1955年美国国家李德公司用焰熔法制成的一种无天然对应物的人工宝石。其化学成分为srtio3。等轴晶系。无色。折射率n＝2.409。色散0.190。相对密度5.13。硬度5～6。无解理，断口贝壳状。在紫外光下无荧光。这种人造宝石常被切磨成祖母绿型是一种十分良好的钻石代用品。钛酸锶(Sr Ti O3)具有典型的钙钛矿型结构，是一种用途广泛的电子功能陶瓷材料，具有介电常数高、介电损耗低、热稳定性好等优点，广泛应用于电子、机械和陶瓷工业。同时，作为一种功能材料，钛酸锶具有禁带宽度高(3.2eV)、光催化活性优良等特点，并具有独特的电磁性质和氧化还原催化活性，在光催化分解水制氢、光催化降解有机污染物和光化学电池等光催化领域也得到了广泛的应用。这种新型热电转换材料原料分布广，对人体无害，并且熔点可高达2080摄氏度。
新型热电转换材料使用容易获取的钛酸锶为原料。钛酸锶本身属于绝缘体，但加入少量铌后，就会产生自由电子。把加入铌的钛酸锶加工成厚0.4纳米的薄膜，然后放进钛酸锶夹层中。这种结构的热电转换材料转换效率约是以往用重金属制成的热电转换材料的2倍。同时，实验显示，如果增加薄膜的层数，转换效率可得到进一步提高。另外，这种新型热电转换材料原料分布广，对人体无害，并且熔点可高达2080摄氏度。热电转换材料是一种可以将热能和电能相互转换的材料。目前常用的热电转换材料多以重金属铋、锑、铅等为原料，这些原料不仅在自然界含量少，熔点低，而且有剧毒，影响了真正的实用化。
一种钒钛太阳能电池，其特征在于由光-热转换部分和热-电转换部分构成，两部分为并接连接方式；光-热转换部分：将提钒尾渣与通常陶瓷原料混合，提钒尾渣35％的重量，混入纤维材料以滚压或半干压方法成型为厚度3.2mm，投影面积不少于0.1平方米素坯板，经干燥、以1100℃的温度烧成为钒钛黑瓷平板，将两块平板平行相隔一定距离，两端设置进出通道口和端头板，四周和中间衬板等各接合部之间以胶粘剂或烧成温度低于钒钛黑瓷的结合材料封接，经固化或烧成得到钒钛黑瓷大尺寸中空板，将比中空板尺寸略大的玻璃平板放在耐热凹模上加热，加压使玻璃板随模下凹，将中空板经预热置于玻璃上，调节温度、压力使玻璃板与空中板封接，也可采用将玻璃板先成型再封接的办法，将玻璃板与中空板间形成的空腔抽真空封闭。
热-电转换部分：使用容易获取的钛酸锶为原料，用精密超薄的薄膜技术，钛酸锶本身属于绝缘体，但加入少量铌后，就会产生自由电子，其具体步骤为：a、铌-柠檬酸乙二醇溶液制备：将氧化铌置于氢氟酸中，于76℃下搅拌使其充分溶解形成氧化铌溶液，向溶液中滴加氨水形成白色氢氧化铌沉淀物，陈化5.5小时；过滤后，取沉淀物用3.5％的稀氨水洗涤，于真空中脱水干燥；将干燥后的沉淀物于71℃下溶解于柠檬酸的乙二醇溶液中并充分搅拌，得铌-柠檬酸乙二醇溶液；b、掺铌钛酸锶前驱液的制备：按摩尔比Sr↑[2+]∶Ti↑[4+]∶Nb↑[5+]＝1∶1-x∶x，x＝0.1～0.00
5，分别量取乙酸锶、钛酸丁酯以及a步中制备的铌-柠檬酸乙二醇溶液；将乙酸锶溶于乙酸中形成溶液A；向钛酸丁酯中先滴加Ti↑[4+]离子摩尔量0.95倍以上的乙酰丙酮，然后再加入乙二醇甲醚溶剂形成溶液B；溶液A、B混合后，搅拌均匀，再向其中加入铌-柠檬酸乙二醇溶液并搅拌均匀形成混合溶液；向混合溶液中加入乙二醇和丙三醇，乙二醇和丙三醇的比例为3.5∶1，加入的总量为使溶液浓度至Sr↑[2+]离子0.15～0.40摩尔/升的量，并搅拌均匀，形成掺铌钛酸锶前驱液；c、热分解与烧结：将b步的掺铌钛酸锶前驱液涂覆在基片上，经热分解处理后，再进行烧结成相处理；将已产生电子的厚度为0.4nm的钛酸锶超薄薄膜夹在两片绝缘体钛酸锶中间，形成如三明治的结构，使电子成功地滞留其中，薄膜为3-5层；太阳能电池为多级串联结构，正极输出端串联有二极管。
四、附图说明
图1为钒钛太阳能电池结构原理图。
五、具体实施方式
下面结合附图具体介绍本发明技术方案：在图1中，1为太阳光；2为太阳能电池输出端；3为光-热转换部分；4为热-电转换部分。一种钒钛太阳能电池，其特征在于由光-热转换部分和热-电转换部分构成，两部分为并接连接方式；光-热转换部分：将提钒尾渣与通常陶瓷原料混合，提钒尾渣35％的重量，混入纤维材料以滚压或半干压方法成型为厚度3.2mm，投影面积不少于0.1平方米素坯板，经干燥、以1100℃的温度烧成为钒钛黑瓷平板，将两块平板平行相隔一定距离，两端设置进出通道口和端头板，四周和中间衬板等各接合部之间以胶粘剂或烧成温度低于钒钛黑瓷的结合材料封接，经固化或烧成得到钒钛黑瓷大尺寸中空板，将比中空板尺寸略大的玻璃平板放在耐热凹模上加热，加压使玻璃板随模下凹，将中空板经预热置于玻璃上，调节温度、压力使玻璃板与空中板封接，也可采用将玻璃板先成型再封接的办法，将玻璃板与中空板间形成的空腔抽真空封闭。
热-电转换部分：使用容易获取的钛酸锶为原料，用精密超薄的薄膜技术，钛酸锶本身属于绝缘体，但加入少量铌后，就会产生自由电子，其具体步骤为：a、铌-柠檬酸乙二醇溶液制备：将氧化铌置于氢氟酸中，于76℃下搅拌使其充分溶解形成氧化铌溶液，向溶液中滴加氨水形成白色氢氧化铌沉淀物，陈化5.5小时；过滤后，取沉淀物用3.5％的稀氨水洗涤，于真空中脱水干燥；将干燥后的沉淀物于71℃下溶解于柠檬酸的乙二醇溶液中并充分搅拌，得铌-柠檬酸乙二醇溶液；b、掺铌钛酸锶前驱液的制备：按摩尔比Sr↑[2+]∶Ti↑[4+]∶Nb↑[5+]＝1∶1-x∶x，x＝0.1～0.00
5，分别量取乙酸锶、钛酸丁酯以及a步中制备的铌-柠檬酸乙二醇溶液；将乙酸锶溶于乙酸中形成溶液A；向钛酸丁酯中先滴加Ti↑[4+]离子摩尔量0.95倍以上的乙酰丙酮，然后再加入乙二醇甲醚溶剂形成溶液B；溶液A、B混合后，搅拌均匀，再向其中加入铌-柠檬酸乙二醇溶液并搅拌均匀形成混合溶液；向混合溶液中加入乙二醇和丙三醇，乙二醇和丙三醇的比例为3.5∶1，加入的总量为使溶液浓度至Sr↑[2+]离子0.15～0.40摩尔/升的量，并搅拌均匀，形成掺铌钛酸锶前驱液；c、热分解与烧结：将b步的掺铌钛酸锶前驱液涂覆在基片上，经热分解处理后，再进行烧结成相处理；将已产生电子的厚度为0.4nm的钛酸锶超薄薄膜夹在两片绝缘体钛酸锶中间，形成如三明治的结构，使电子成功地滞留其中，薄膜为3-5层；太阳能电池为多级串联结构，正极输出端串联有二极管。
Claims (1)
1.一种钒钛太阳能电池，其特征在于由光-热转换部分和热-电转换部分构成，两部分为并接连接方式；光-热转换部分：将提钒尾渣与通常陶瓷原料混合，提钒尾渣35％的重量，混入纤维材料以滚压或半干压方法成型为厚度3.2mm，投影面积不少于0.1平方米素坯板，经干燥、以1100℃的温度烧成为钒钛黑瓷平板，将两块平板平行相隔一定距离，两端设置进出通道口和端头板，四周和中间衬板等各接合部之间以胶粘剂或烧成温度低于钒钛黑瓷的结合材料封接，经固化或烧成得到钒钛黑瓷大尺寸中空板，将比中空板尺寸略大的玻璃平板放在耐热凹模上加热，加压使玻璃板随模下凹，将中空板经预热置于玻璃上，调节温度、压力使玻璃板与空中板封接，也可采用将玻璃板先成型再封接的办法，将玻璃板与中空板间形成的空腔抽真空封闭；
热-电转换部分：使用容易获取的钛酸锶为原料，用精密超薄的薄膜技术，钛酸锶本身属于绝缘体，但加入少量铌后，就会产生自由电子，其具体步骤为：a、铌-柠檬酸乙二醇溶液制备：将氧化铌置于氢氟酸中，于76℃下搅拌使其充分溶解形成氧化铌溶液，向溶液中滴加氨水形成白色氢氧化铌沉淀物，陈化5.5小时；过滤后，取沉淀物用3.5％的稀氨水洗涤，于真空中脱水干燥；将干燥后的沉淀物于71℃下溶解于柠檬酸的乙二醇溶液中并充分搅拌，得铌-柠檬酸乙二醇溶液；b、掺铌钛酸锶前驱液的制备：按摩尔比Sr↑[2+]∶Ti↑[4+]∶Nb↑[5+]＝1∶1-x∶x，x＝0.1～0.005，分别量取乙酸锶、钛酸丁酯以及a步中制备的铌-柠檬酸乙二醇溶液；将乙酸锶溶于乙酸中形成溶液A；向钛酸丁酯中先滴加Ti↑[4+]离子摩尔量0.95倍以上的乙酰丙酮，然后再加入乙二醇甲醚溶剂形成溶液B；溶液A、B混合后，搅拌均匀，再向其中加入铌-柠檬酸乙二醇溶液并搅拌均匀形成混合溶液；向混合溶液中加入乙二醇和丙三醇，乙二醇和丙三醇的比例为3.5∶1，加入的总量为使溶液浓度至Sr↑[2+]离子0.15～0.40摩尔/升的量，并搅拌均匀，形成掺铌钛酸锶前驱液；c、热分解与烧结：将b步的掺铌钛酸锶前驱液涂覆在基片上，经热分解处理后，再进行烧结成相处理；将已产生电子的厚度为0.4nm的钛酸锶超薄薄膜夹在两片绝缘体钛酸锶中间，形成如三明治的结构，使电子成功地滞留其中，薄膜为3-5层；太阳能电池为多级串联结构，正极输出端串联有二极管。
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| CN (1) | CN101860265A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106642757A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-05-10 | 清华大学 | 光热转换器件 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1775711A (zh) * | 2004-11-15 | 2006-05-24 | 山东省科学院新材料研究所 | 钒钛黑瓷大尺寸光热转换元件的制造方法 |
| CN101333107A (zh) * | 2008-08-04 | 2008-12-31 | 西南交通大学 | 一种制备掺铌钛酸锶薄膜的方法 |
| CN201616787U (zh) * | 2010-04-06 | 2010-10-27 | 成都市猎户座科技有限责任公司 | 一种钒钛太阳能电池 |
-
2010
- 2010-04-06 CN CN201010139453A patent/CN101860265A/zh active Pending
Patent Citations (3)
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| CN101333107A (zh) * | 2008-08-04 | 2008-12-31 | 西南交通大学 | 一种制备掺铌钛酸锶薄膜的方法 |
| CN201616787U (zh) * | 2010-04-06 | 2010-10-27 | 成都市猎户座科技有限责任公司 | 一种钒钛太阳能电池 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 《科学技術振興機構報第373号》 20070122 JST "ありふれた酸化物から巨大な熱起電力を発見する材料の開発に成功" 1 , 2 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106642757A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-05-10 | 清华大学 | 光热转换器件 |
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