CN101923785B - 一种有机太阳能交通信号灯 - Google Patents
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Abstract
本发明属于太阳能电池应用技术领域，特别涉及一种有机太阳能交通信号灯。该有机太阳能交通信号灯，包含：信号灯；太阳能电池，其连接到信号灯；蓄电池，连接于太阳能电池和信号灯组之间；和控制单元。其中信号灯由OLED阵列构成，太阳能电池的有源层为有机材料CuPc/C60的叠层，在ZnO:Al阳极上修饰一层超薄Au层(0.5±0.2nm)，使得该有机太阳能电池的能量转换效率比没有Au修饰层时增大了近10倍。本发明的有机太阳能交通信号灯成本低廉，设施方便简单，特别适用于无交流电区域的交道口，能够实现当有日光时，直接用太阳能供电工作，并储存电能于蓄电池内，当夜间或阴雨天时，利用储存在蓄电池内的电能供电工作，保证信号灯常年工作不间断。
Description
技术领域
本发明属于太阳能应用技术领域，特别涉及一种有机太阳能交通信号灯。
背景技术
传统交道口的交通信号灯采用交流电供电，维护困难，需要铺设电线成本高，灵活性差。
人们提出了采用新能源——太阳能作为供电能源的研究，但应用的大多都是硅等无机材料光伏电池板，得到了一定的应用，但由于受到成本的限制，应用并不十分广泛。
近年来有机材料在太阳能领域的应用不断被开发，主要考虑其价格低廉，制备过程简单，可进行大面积生产等优点。但是目前关于有机太阳能交通信号灯还鲜为报道。本发明就有效的接合了有机太阳能电池板和有机发光二极管在交通信号灯中，通过在电池板的阳极上进行超薄金属Au修饰来大大提高供电太阳能电池的转换效率。
发明内容
(1)发明要解决的技术问题
提供一种具有高转换效率的有机太阳能交通信号灯装置，解决偏远无电地区的交道口信号灯供电难问题，解决成本压力问题，解决能源节约问题。
(2)发明的技术方案
为了达到上述目的，本发明提供一种有机太阳能交通信号灯。
本发明提出的有机太阳能交通信号灯，包含：
信号灯，由有机发光二级管(OLED)阵列组成，可发出红、黄、绿三种信号光，用以产生预定的指示效果；
有机太阳能电池，其连接到所述信号灯，安置于可接收太阳光照射的位置，用以在接收太阳光照射时将太阳能转换为电能；
蓄电池，连接于所述太阳能电池板和所述信号灯之间，用来储存所述太阳能电池所产生的电能，在没有太阳时可向所述信号灯提供电能；
其特征在于：有机太阳能电池板具有以下结构，依次为，
透明ZnO:Al阳极层(1)，为掺杂有Al的ZnO层，其方块电阻为10Ω/□；
覆在阳极上的超薄金属Au层(2)，其厚度在0nm到1.5nm之间，用以增强电池板的转换效率；
有机有源层(3)，为40nm厚CuPc(3a)和40nm厚C60(3b)的叠层；
缓冲层(4)，为10nm厚Alq3；
金属阴极层(5)，为100nm的Al层；
由于所述Au层的存在，使得所述有机太阳能电池板的能量转换效率比没有Au层时增大了10倍。
本发明中，所述超薄金属Au层(2)的厚度为0.5±0.2nm。
本发明中，所述Au层采用超高真空蒸镀法获得，在形成所述Au层后而未形成所述有源层之前，用原子力显微镜(AFM)测得的所述Au层的表面粗糙度要大于所述Au层的厚度，以保证所述Au层是不完全连续的，从而起到增强所述有机有源层在其上的浸润性的作用。本发明中，由所述有机发光二级管(OLED)阵列组成的所述的信号灯可以是柔性的。
本发明的有机太阳能交通信号灯，还包括信号控制单元，在第一脉冲信号控制下，太阳能电池通过所述控制单元的充电电路向蓄电池充电，充电回路接有过压保护单元；在第二脉冲信号控制下，蓄电池经所述控制单元的放电回路向信号灯放电，放电回路接有欠压保护单元，以控制当有日光时，直接用太阳能供电工作，并储存电能于蓄电池内，当夜间或阴雨天时，利用储存在蓄电池内的电能供电工作，保证信号灯常年工作不间断。
(3)发明的有益效果
本发明的有机太阳能电池可以达到如下有益效果：成本低廉，结构设施简单，转换效率高，具有柔性、灵活性等特点；可以为偏远的没有电的区域提供交通信号灯；可以保证信号灯常年工作不间断，在有日光时，直接用太阳能供电工作，并储存电能于蓄电池内，在夜间或阴雨天时，利用储存在蓄电池内的电能供电工作。
附图说明
图1本发明的有机太阳能交通信号灯的结构简图
图2有机太阳能交通信号灯中的有机太阳能电池的结构示意图
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步描述本发明。
如附图1所示为本发明的有机太阳能交通信号灯结构简图，包括信号灯，由有机光二级管(OLED)阵列组成，可发出红、黄、绿三种信号光，用以产生预定的指示效果；有机太阳能电池，其连接到所述信号灯，安置于可接收太阳光照射的位置，用以在接收太阳光照射时将太阳能转换为电能；蓄电池，连接于所述太阳能电池和所述信号灯组之间，用以储存所述太阳能电池所产生的电能，并用以提供所述信号灯电能；信号控制单元，在第一脉冲信号控制下，太阳能电池通过所述控制单元的充电电路向蓄电池充电，充电回路接有过压保护单元；在第二脉冲信号控制下，蓄电池经所述控制单元的放电回路向信号灯放电，放电回路接有欠压保护单元，以控制当有日光时，直接用太阳能供电工作，并储存电能于蓄电池内，当夜间或阴雨天时，利用储存在蓄电池内的电能供电工作，保证信号灯常年工作不间断。
其中有机太阳能电池的结构如图2所示，依次包括，透明ZnO:Al阳极层(1)，为掺杂有Al的ZnO层，经测量其方块电阻为10Ω/□，透明度可达91％；在阳极上沉积一层超薄金属Au层(2)，采用石英监控其厚度小于1.5nm，优选为0.5±0.2nm，用以增强电池板的转换效率；有机有源层(3)，为约40nm厚CuPc(3a)和约40nm厚C60(3b)的叠层，均采用真空蒸镀法获得，沉积速率为0.05nm/s；缓冲层(4)，为10nm厚Alq3，该层的使用可以获得更长的寿命；最后是金属阴极层(5)，该层可以是常见的各种用作电极的金属，这里采用沉积100nm的金属Al。其中Au层采用超高真空蒸镀法获得，在此后而未形成有源层之前，用原子力显微镜(AFM)测得的表面粗糙度要大于Au膜的厚度，以保证Au层是不完全连续的，从而增强有机有源层在其上的浸润性，最终有效提高其转化率。
本文中有关缩写名称的含义：
ITO：氧化铟锡
CuPc：酞菁铜(Copperphthalocyanine)
Alq3：八羟基喹啉铝(tris-8-hydroxy-quindinato alumine)
C60：富勒烯(fullerence)
ZnO:Al：掺铝氧化锌
Claims (5)
1.一种有机太阳能交通信号灯，包含：
信号灯，由有机发光二级管(OLED)阵列组成，可发出红、黄、绿三种颜色的光，用以产生预定的指示效果；
有机太阳能电池板，其连接到所述信号灯，安置于可接收太阳光照射的位置，用以在接收太阳光照射时将太阳能转换为电能；
蓄电池，连接于所述太阳能电池板和所述信号灯之间，用来储存所述太阳能电池所产生的电能，在没有太阳时可向所述信号灯提供电能；
其特征在于：有机太阳能电池板具有以下结构，依次为，
透明ZnO:Al阳极层(1)，为掺杂有Al的ZnO层，其方块电阻为10Ω/□；
覆在阳极上的超薄金属Au层(2)，其厚度在0nm到1.5nm之间，用以增强电池板的转换效率；
有机有源层(3)，为40nm厚CuPc(3a)和40nm厚C60(3b)的叠层；
缓冲层(4)，为10nm厚Alq3；
金属阴极层(5)，为100nm的Al层；
由于所述Au层的存在，使得所述有机太阳能电池板的能量转换效率比没有Au层时增大了10倍。
2.根据权利要求2所述的有机太阳能交通信号灯，其特征在于：所述超薄金属Au层(2)的厚度为0.5±0.2nm。
3.根据权利要求2所述的有机太阳能交通信号灯，其特征在于：所述Au层采用超高真空蒸镀法获得，在形成所述Au层后而未形成所述有源层之前，用原子力显微镜(AFM)测得的所述Au层的表面粗糙度要大于所述Au层的厚度，以保证所述Au层是不完全连续的，从而起到增强所述有机有源层在其上的浸润性的作用。
4.根据权利要求3所述的有机太阳能交通信号灯，其特征在于：由所述有机发光二级管(OLED)阵列组成的所述的信号灯可以是柔性的。
5.根据权利要求4所述的有机太阳能交通信号灯，其特征在于：还包括信号控制单元，在第一脉冲信号控制下，太阳能电池通过所述控制单元的充电电路向蓄电池充电，充电回路接有过压保护单元；在第二脉冲信号控制下，蓄电池经所述控制单元的放电回路向信号灯放电，放电回路接有欠压保护单元，以控制当有日光时，直接用太阳能供电工作，并储存电能于蓄电池内，当夜间或阴雨天时，利用储存在蓄电池内的电能供电工作，保证信号灯常年工作不间断。
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