CN108162731A - 环保节能的太阳能天窗 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种环保节能的太阳能天窗，包括天窗安装框，天窗安装框固定安装在汽车车顶，天窗安装框中水平安装有太阳能板容纳盒和天窗玻璃组件，太阳能板容纳盒的前左右侧均开口，太阳能板容纳盒中正对设有两个太阳能电池组，太阳能板容纳盒与天窗玻璃组件通过铰链连接，天窗玻璃组件与天窗安装框通过转动组件连接。与现有技术相比，本发明既保证车内光线的充足，还可以打开和封闭车内外空气通道，促进空气流通，采用旋转展开的方式将太阳能板容纳盒中层叠的太阳能电池板依次旋出，增大太阳能电池板的总面积，提高太阳能电源的功率，薄膜太阳能电池板通过设置主、副导电极能高效收集和传导电池中的电子，凝胶电解质提高电池的短路电流和开路电压。
Description
技术领域
本发明涉及汽车配件技术领域，特别涉及一种环保节能的太阳能天窗。
背景技术
随着资源短缺和环境污染问题的日益突出，太阳能作为一种清洁可再生能源越来越受到世人的关注。染料敏化太阳电池(DSSC)是模仿光合作用研制出来的新型太阳能电池，具有低成本，易于制造和高效率等优点，成为未来太阳能电池的主导，目前DSSC使用的电解质主要有液体电解质、固体电解质、凝胶电解质三种。液体电解质具有电导率高和接触性能好的优点，但具有漏液等问题；而固体电解质具有电池性能稳定的优势，但是这种全固态电解质本身电导率比较低，另外与多孔TiO2电极的接触不充分，因此制备出的染料敏化太阳能电池光电转换效率比较低；准固态电解质介于液态和全固态电解质之间，有很高的电导率，既能很好地和多孔TiO2电极进行接触，制备出的电池又具有很好的稳定性；
随着太阳能技术的发展，太阳能技术已广泛应用于汽车领域，汽车天窗在起到通风换气作用的同时还能够改善车内的采光，在汽车天窗玻璃里面设置太阳能电池，可以为汽车电瓶充电，还可以维持车内电子设备在发电机不启动状况下继续工作，但单面发电结构的太阳能电池覆盖了整个天窗使得汽车天窗透光变差。为了增加太阳能天窗的光线透过，从而改善汽车内部的采光，往往在排布太阳能电池片时，将块与块之间留出一段透光区，但是由于太阳能电池片的总面积减少了，使得发电功率也相应降低了，不能满足汽车的用电需求。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种环保节能的太阳能天窗，以解决能保证汽车内部光线，调节车内温度的同时，具有较高发电功率的问题。
本发明采用的技术方案如下：一种环保节能的太阳能天窗，包括天窗安装框，所述天窗安装框固定安装在汽车车顶，关键在于：所述天窗安装框中水平安装有太阳能板容纳盒和天窗玻璃组件，所述太阳能板容纳盒的前、左、右侧均开口，所述太阳能板容纳盒中正对设有两个太阳能电池组，所述太阳能板容纳盒与所述天窗玻璃组件通过铰链连接，所述天窗玻璃组件与所述天窗安装框通过转动组件连接；
所述太阳能电池组包括从上而下正对叠放的四块太阳能电池板，四块所述太阳能电池板从上而下依次为第一板块、第二板块、第三板块和第四板块，所述太阳能电池板为正方形板，所述太阳能电池板的外侧前角固定连接有托板，所述托板上开设有通孔，四个所述通孔穿过同一个旋转轴，该旋转轴的上端与所述太阳能板容纳盒顶板轴承连接，该旋转轴的下端伸入所述太阳能板容纳盒底座连接有旋转电机，能使四块所述太阳能电池板从折叠状态旋转至展开状态；
所述太阳能电池板包括托架和贴附在该托架上薄膜太阳能电池板，所述薄膜太阳能电池板包括对合封装的光阳极组件和对电极组件，所述光阳极组件包括至少两个光阳极单元，所述对电极组件包括至少两个对电极单元，相邻的光阳极单元之间和相邻的对电极单元之间分别设有间隔层，所述光阳极单元与所述对电极单元一一对应形成电池单元，所述电池单元中填充有凝胶电解质，所述光阳极组件和所述对电极组件上分别设有主导电极，所述主导电极的长度方向与所述光阳极组件和所述对电极组件的长度方向一致，所述主导电极上梳状分布有多个副导电极，所述凝胶电解质包括双离子液体电解质、凝胶剂、TiO2纳米粒子。
优选的，所述天窗玻璃组件包括玻璃固定框，该玻璃固定框中固定安装有天窗玻璃，所述玻璃固定框的前框体与所述太阳能板容纳盒底座通过铰链连接，所述转动组件包括水平设置的翻转电机，该翻转电机设置在所述天窗安装框中，所述翻转电机的输出端连接有翻转轴，所述翻转轴上固套有外花键，所述玻璃固定框的后框体中水平开设有翻转连接通孔，该翻转连接通孔的孔壁固定连接有与所述外花键相适应的内花键。
优选的，相邻的两块所述托板之间活动连接有限位管，所述限位管的管口与所述通孔的孔口重合，所述旋转轴竖直穿过四个所述托板和三个所述限位管，所述第二板块上的托板与所述旋转轴固定连接，第一板块、第三板块和第四板块上的托板分别与所述旋转轴活动连接，所述太阳能电池板上设有板块扣接件，所述第二板块随所述旋转轴转动时，板块扣接件能带动第三板块和第四板块从折叠状态旋转至展开状态。
优选的，所述板块扣接件包括上扣接板和下扣接板，所述上扣接板与所述太阳能电池板的左侧边固定连接，所述下扣接板与所述太阳能电池板的前侧边固定连接，所述第二板块、第三板块和第四板块上均设有所述上扣接板，所述第一板块、第二板块和第三板块上均设有所述下扣接板，所述太阳能电池板转动展开时，所述上扣接板与相应的所述下扣接板抵接。
优选的，所述双离子液体电解质包括摩尔比为1：(0.5～1.5)的锍阳离子液体和二乙基甲基锍碘离子液体、碘化锂、碘、4-叔丁基吡啶和碳酸丙二酯；所述锍阳离子液体中的阳离子为[(CH3)2SC4H9]+，阴离子为[N(SO2CF3)2]-、[C(SO2CF3)3]-，[PF6]-、[(C2F5)3PF3]-中的一种或两种以上。
优选的，所述凝胶剂采用以下方法获得：依次将摩尔比为1：1.16的乙烯基苄氯和二乙烯基苯，三氟化硼和正庚万投入反应器中，在25℃下，边搅拌边进行阳离子聚合反应，反应时间15min，之后加入乙醇中止反应，将反应物过滤，所得沉淀用乙醇冲洗，然后在60℃下真空干燥24h，得到所述凝胶剂。
优选的，所述TiO2纳米粒子采用以下方法获得：将质量比为1:1的甲基咪唑和TiO2投入DMF中，超声5min，然后在25℃下，剧烈搅拌24h，所得产物离心分离，将分离的粗产物用乙醇清洗，最后在60℃下真空干燥24h，得到所述TiO2纳米粒子。
优选的，所述光阳极单元包括第一基底，所述第一基底上等距平行开设有多个第一条形凹槽，所述第一条形凹槽的长度方向与第一基底的宽度方向一致，所述第一基底上涂覆有第一导电层，所述第一条形凹槽中设有副导电极，多个所述副导电极上连接有同一个主导电极，所述主导电极上覆盖有硬质绝缘层，所述第一导电层上设有光电转换层，设置在所述第一基底上的副导电极与光电转换层之间设有电极保护层。
优选的，所述对电极单元包括第二基底，所述第二基底上开设有与所述第一条形凹槽相对应的第二条形凹槽，所述第二条形凹槽的长度方向与所述第二基底的宽度方向一致，所述第二基底上涂覆有第一导电层，所述第二条形凹槽中设有副导电极，多个所述副导电极上连接有同一个主导电极，所述主导电极上覆盖有硬质绝缘层，所述第一导电层上设有第二导电层，设置在所述第二基底上的副导电极与第二导电层之间设有电极保护层。
优选的，所述第一基底和所述第二基底均为透明玻璃衬底，所述第一导电层为FTO膜，所述第二导电层为Pt膜，所述主导电极和所述副导电极均为银电极，硬质绝缘层和电极保护层均为耐腐蚀玻璃，所述间隔层为热性粘结剂或UV固化胶，所述光电转换层为吸附N719染料的TiO2层。
有益效果：与现有技术相比，本发明提供了一种环保节能的太阳能天窗，将太阳能板与天窗玻璃铰接设置，可以保证车内光线的充足，通过转动组件调节太阳能板与天窗玻璃的角度，可以打开和封闭车内外空气通道，从而促进空气流通，调节车内温度，采用旋转展开的方式将太阳能板容纳盒中层叠的太阳能电池板依次旋出，最终拼接成一块大面积的正方形太阳能电池板，从而增大了太阳能电池板的总面积，使太阳能移动电源的功率增大，当不使用时，将展开的太阳能电池板收回至太阳能板容纳盒中；
薄膜太阳能电池板通过设置主、副导电极可以在中的条状电池模块宽度增大时，缩短电子在高电阻的第一、二导电层上的运动距离，从而更加高效的收集和传导电池中的电子，进而提升电池效率，通过在主导电极上设置硬质绝缘层以及粘结剂作为间隔层封装，避免粘结剂在高温和压力下易变形变薄，导致光阳极和对电极上的导电电极有接触点而导致短路，提高电池的使用寿命和稳定性；
凝胶电解质引入的锍阳离子液体和二乙基甲基锍碘离子液体混合组成的双离子液体电解质，能显著提高电池的短路电流和开路电压；引入的的凝胶剂与离子液体之间具有好的兼容性，在极低的含量即可形成凝胶，降低总体系的粘度和具有便于离子传输的网状离子立体通道，从而加快锂离子的传输速率，提高电池的光电转换效率；引入咪唑阳离子表面修饰过的TiO2纳米粒子后，电解质中形成离子传输网络，通过高斯机理增加了自由离子有序的移动，降低了TiO2纳米粒子的表面能，防止其在电解质中聚集。因此，本发明提供的环保节能的太阳能天窗，结构安全可靠，在实现透光、透气的同时，能实现利用太阳能发电的功能，提高了汽车的节能性，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中太阳能板容纳盒2和天窗玻璃组件3的左视图；
图3为图2中天窗玻璃组件3提升时的结构示意图；
图4为本发明的太阳能电池板5展开时的结构示意图；
图5为图4的左视图；
图6为图1中薄膜太阳能电池板4的结构示意图；
图7为图6中光阳极组件41的结构示意图；
图8为图6中对电极组件42的结构示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作详细说明。
实施例1环保节能的太阳能天窗I
如图1-8所示，一种环保节能的太阳能天窗，包括天窗安装框1，所述天窗安装框1固定安装在汽车车顶，所述天窗安装框1中水平安装有太阳能板容纳盒2和天窗玻璃组件3，所述太阳能板容纳盒2的前、左、右侧均开口，所述太阳能板容纳盒2中正对设有两个太阳能电池组，所述太阳能板容纳盒与所述天窗玻璃组件通过铰链连接，所述天窗玻璃组件3与所述天窗安装框1通过转动组件9连接；
所述太阳能电池组包括从上而下正对叠放的四块太阳能电池板5，所述太阳能电池板包括托架和贴附在该托架上薄膜太阳能电池板4，四块所述太阳能电池板5从上而下依次为第一板块5a、第二板块5b、第三板块5c和第四板块5d，所述太阳能电池板5为正方形板，所述太阳能电池板5的外侧前角固定连接有托板6，所述托板6上开设有通孔，相邻的两块所述托板6之间活动连接有限位管10，所述限位管10的管口与所述通孔的孔口重合，四个所述托板6和三个所述限位管10竖直穿过同一个旋转轴7，该旋转轴7的上端与所述太阳能板容纳盒2顶板轴承连接，该旋转轴7的下端伸入所述太阳能板容纳盒2底座连接有旋转电机8，所述第二板块5b上的托板6与所述旋转轴7固定连接，第一板块5a、第三板块5c和第四板块5d上的托板6分别与所述旋转轴7活动连接；所述第二板块5b、第三板块5c和第四板块5d的左侧边均固定连接有上扣接板11a，所述第一板块5a、第二板块5b和第三板块5c的前侧边均固定连接有下扣接板11b，所述太阳能电池板5转动展开时，所述上扣接板11a与相应的所述下扣接板11b抵接，形成所述板块扣接件11，能使四块所述太阳能电池板5从折叠状态旋转至展开状态；
所述天窗玻璃组件3包括玻璃固定框31，该玻璃固定框31中固定安装有天窗玻璃32，所述玻璃固定框31的前框体与所述太阳能板容纳盒2底座通过铰链连接，所述转动组件9包括水平设置的翻转电机91，该翻转电机91设置在所述天窗安装框1中，所述翻转电机91的输出端连接有翻转轴92，所述翻转轴上固套有外花键，所述玻璃固定框31的后框体中水平开设有翻转连接通孔33，该翻转连接通孔33的孔壁固定连接有与所述外花键相适应的内花键。
图6-8可以看到，所述薄膜太阳能电池板4包括对合封装的光阳极组件41和对电极组件42，所述光阳极组件41包括四个光阳极单元，所述对电极组件42包括四个对电极单元，相邻的光阳极单元之间和相邻的对电极单元之间分别设有间隔层47，所述间隔层47为热性粘结剂，所述光阳极单元与所述对电极单元一一对应形成电池单元，所述电池单元中填充有凝胶电解质I43，所述光阳极组件41和所述对电极组件42上分别设有主导电极44，所述主导电极44的长度方向与所述光阳极组件41和所述对电极组件42的长度方向一致，所述主导电极44上梳状分布有多个副导电极45，所述主导电极44和所述副导电极均为银电极；
所述光阳极单元包括第一基底41a，所述第一基底41a为透明玻璃衬底，所述第一基底41a上等距平行开设有多个第一条形凹槽41b，所述第一条形凹槽41b的长度方向与第一基底41a的宽度方向一致，所述第一基底41a上涂覆有第一导电层41c，所述第一导电层41c为FTO膜，所述第一条形凹槽41b中设有副导电极45，多个所述副导电极45上连接有同一个主导电极44，所述主导电极44上覆盖有耐腐蚀玻璃，所述第一导电层41c上设有光电转换层41e，所述光电转换层41e为吸附N719染料的TiO2层，设置在所述第一基底41a上的副导电极45与光电转换层41e之间设有耐腐蚀玻璃；
所述对电极单元包括第二基底42a，所述第二基底42a为透明玻璃衬底，所述第二基底42a上开设有与所述第一条形凹槽41b相对应的第二条形凹槽42b，所述第二条形凹槽42b的长度方向与所述第二基底42a的宽度方向一致，所述第二基底42a上涂覆有第一导电层41c，所述第二条形凹槽42b中设有副导电极45，多个所述副导电极45上连接有同一个主导电极44，所述主导电极44上覆盖有耐腐蚀玻璃，所述第一导电层41c上设有第二导电层42c，所述第二导电层42c为Pt膜，设置在所述第二基底42a上的副导电极45与第二导电层42c之间设有耐腐蚀玻璃；
所述凝胶电解质I采用以下方法制备：
步骤一、制备凝胶剂：依次将摩尔比为1：1.16的乙烯基苄氯和二乙烯基苯，三氟化硼和正庚万投入反应器中，在25℃下，边搅拌边进行阳离子聚合反应，反应时间15min，之后加入乙醇中止反应，将反应物过滤，所得沉淀用乙醇冲洗，然后在60℃下真空干燥24h，得到所述凝胶剂。
制备TiO2纳米粒子：将质量比为1:1的甲基咪唑和TiO2投入DMF中，超声5min，然后在25℃下，剧烈搅拌24h，所得产物离心分离，将分离的粗产物用乙醇清洗，最后在60℃下真空干燥24h，得到所述TiO2纳米粒子。
步骤二、将摩尔比为0.05：0.1：0.1：0.5的碘化锂、碘、4-叔丁基吡啶和溶剂分别加入双离子液体中，在60℃下搅拌8h，得到所述双离子液体电解质，所述双离子液体为摩尔比为1：0.5的[(CH3)2SC4H9]N(SO2CF3)2和二乙基甲基锍碘离子液体；
步骤三、把步骤一中得到的凝胶剂加入步骤二中得到的所述双离子液体电解质中形成聚离子液体凝胶电解质，所述凝胶剂的用量为所述离子液体电解质总质量的0.5％，在60℃下搅拌8h，然后将步骤一中得到的TiO2纳米粒子加入聚离子液体凝胶电解质中，所述TiO2纳米粒子的用量为所述离子液体电解质总质量的1％，继续搅拌8h，冷却至室温得到凝胶电解质I。
性能测试结果：该实施例制得的薄膜太阳能电池板的短路电流为5.82mA/cm2，开路电压为1.87V，转换效率为6.57％，填充因子为0.58。
实施例2环保节能的太阳能天窗II
如图1-8所示，一种环保节能的太阳能天窗，包括天窗安装框1，所述天窗安装框1固定安装在汽车车顶，所述天窗安装框1中水平安装有太阳能板容纳盒2和天窗玻璃组件3，所述太阳能板容纳盒2的前、左、右侧均开口，所述太阳能板容纳盒2中正对设有两个太阳能电池组，所述太阳能板容纳盒与所述天窗玻璃组件通过铰链连接，所述天窗玻璃组件3与所述天窗安装框1通过转动组件9连接；
所述太阳能电池组包括从上而下正对叠放的四块太阳能电池板5，所述太阳能电池板包括托架和贴附在该托架上薄膜太阳能电池板4，四块所述太阳能电池板5从上而下依次为第一板块5a、第二板块5b、第三板块5c和第四板块5d，所述太阳能电池板5为正方形板，所述太阳能电池板5的外侧前角固定连接有托板6，所述托板6上开设有通孔，相邻的两块所述托板6之间活动连接有限位管10，所述限位管10的管口与所述通孔的孔口重合，四个所述托板6和三个所述限位管10竖直穿过同一个旋转轴7，该旋转轴7的上端与所述太阳能板容纳盒2顶板轴承连接，该旋转轴7的下端伸入所述太阳能板容纳盒2底座连接有旋转电机8，所述第二板块5b上的托板6与所述旋转轴7固定连接，第一板块5a、第三板块5c和第四板块5d上的托板6分别与所述旋转轴7活动连接；所述第二板块5b、第三板块5c和第四板块5d的左侧边均固定连接有上扣接板11a，所述第一板块5a、第二板块5b和第三板块5c的前侧边均固定连接有下扣接板11b，所述太阳能电池板5转动展开时，所述上扣接板11a与相应的所述下扣接板11b抵接，形成所述板块扣接件11，能使四块所述太阳能电池板5从折叠状态旋转至展开状态；
所述天窗玻璃组件3包括玻璃固定框31，该玻璃固定框31中固定安装有天窗玻璃32，所述玻璃固定框31的前框体与所述太阳能板容纳盒2底座通过铰链连接，所述转动组件9包括水平设置的翻转电机91，该翻转电机91设置在所述天窗安装框1中，所述翻转电机91的输出端连接有翻转轴92，所述翻转轴上固套有外花键，所述玻璃固定框31的后框体中水平开设有翻转连接通孔33，该翻转连接通孔33的孔壁固定连接有与所述外花键相适应的内花键。
图6-8可以看到，所述薄膜太阳能电池板4包括对合封装的光阳极组件41和对电极组件42，所述光阳极组件41包括六个光阳极单元，所述对电极组件42包括六个对电极单元，相邻的光阳极单元之间和相邻的对电极单元之间分别设有间隔层47，所述间隔层47为UV固化胶，所述光阳极单元与所述对电极单元一一对应形成电池单元，所述电池单元中填充有凝胶电解质II43，所述光阳极组件41和所述对电极组件42上分别设有主导电极44，所述主导电极44的长度方向与所述光阳极组件41和所述对电极组件42的长度方向一致，所述主导电极44上梳状分布有多个副导电极45，所述主导电极44和所述副导电极均为银电极；
所述光阳极单元包括第一基底41a，所述第一基底41a为透明玻璃衬底，所述第一基底41a上等距平行开设有多个第一条形凹槽41b，所述第一条形凹槽41b的长度方向与第一基底41a的宽度方向一致，所述第一基底41a上涂覆有第一导电层41c，所述第一导电层41c为FTO膜，所述第一条形凹槽41b中设有副导电极45，多个所述副导电极45上连接有同一个主导电极44，所述主导电极44上覆盖有耐腐蚀玻璃，所述第一导电层41c上设有光电转换层41e，所述光电转换层41e为吸附N719染料的TiO2层，设置在所述第一基底41a上的副导电极45与光电转换层41e之间设有耐腐蚀玻璃；
所述对电极单元包括第二基底42a，所述第二基底42a为透明玻璃衬底，所述第二基底42a上开设有与所述第一条形凹槽41b相对应的第二条形凹槽42b，所述第二条形凹槽42b的长度方向与所述第二基底42a的宽度方向一致，所述第二基底42a上涂覆有第一导电层41c，所述第二条形凹槽42b中设有副导电极45，多个所述副导电极45上连接有同一个主导电极44，所述主导电极44上覆盖有耐腐蚀玻璃，所述第一导电层41c上设有第二导电层42c，所述第二导电层42c为Pt膜，设置在所述第二基底42a上的副导电极45与第二导电层42c之间设有耐腐蚀玻璃；
所述凝胶电解质II采用以下方法制备：
步骤一、制备凝胶剂：依次将摩尔比为1：1.16的乙烯基苄氯和二乙烯基苯，三氟化硼和正庚万投入反应器中，在25℃下，边搅拌边进行阳离子聚合反应，反应时间15min，之后加入乙醇中止反应，将反应物过滤，所得沉淀用乙醇冲洗，然后在60℃下真空干燥24h，得到所述凝胶剂。
制备TiO2纳米粒子：将质量比为1:1的甲基咪唑和TiO2投入DMF中，超声5min，然后在25℃下，剧烈搅拌24h，所得产物离心分离，将分离的粗产物用乙醇清洗，最后在60℃下真空干燥24h，得到所述TiO2纳米粒子。
步骤二、将摩尔比为0.15：0.8：0.6：1.0的碘化锂、碘、4-叔丁基吡啶和溶剂分别加入双离子液体中，在60℃下搅拌8h，得到所述双离子液体电解质，所述双离子液体为摩尔比为1：1.5的[(CH3)2SC4H9]C(SO2CF3)3和二乙基甲基锍碘离子液体；
步骤三、把步骤一中得到的凝胶剂加入步骤二中得到的所述双离子液体电解质中形成聚离子液体凝胶电解质，所述凝胶剂的用量为所述离子液体电解质总质量的12％，在60℃下搅拌8h，然后将步骤一中得到的TiO2纳米粒子加入聚离子液体凝胶电解质中，所述TiO2纳米粒子的用量为所述离子液体电解质总质量的8％，继续搅拌8h，冷却至室温得到凝胶电解质II。
性能测试结果：该实施例制得的薄膜太阳能电池板的短路电流为2.65mA/cm2，开路电压为4.97V，转换效率为7.12％，填充因子为0.61。
实施例3环保节能的太阳能天窗III
如图1-8所示，一种环保节能的太阳能天窗，包括天窗安装框1，所述天窗安装框1固定安装在汽车车顶，所述天窗安装框1中水平安装有太阳能板容纳盒2和天窗玻璃组件3，所述太阳能板容纳盒2的前、左、右侧均开口，所述太阳能板容纳盒2中正对设有两个太阳能电池组，所述太阳能板容纳盒与所述天窗玻璃组件通过铰链连接，所述天窗玻璃组件3与所述天窗安装框1通过转动组件9连接；
所述太阳能电池组包括从上而下正对叠放的四块太阳能电池板5，所述太阳能电池板包括托架和贴附在该托架上薄膜太阳能电池板4，四块所述太阳能电池板5从上而下依次为第一板块5a、第二板块5b、第三板块5c和第四板块5d，所述太阳能电池板5为正方形板，所述太阳能电池板5的外侧前角固定连接有托板6，所述托板6上开设有通孔，相邻的两块所述托板6之间活动连接有限位管10，所述限位管10的管口与所述通孔的孔口重合，四个所述托板6和三个所述限位管10竖直穿过同一个旋转轴7，该旋转轴7的上端与所述太阳能板容纳盒2顶板轴承连接，该旋转轴7的下端伸入所述太阳能板容纳盒2底座连接有旋转电机8，所述第二板块5b上的托板6与所述旋转轴7固定连接，第一板块5a、第三板块5c和第四板块5d上的托板6分别与所述旋转轴7活动连接；所述第二板块5b、第三板块5c和第四板块5d的左侧边均固定连接有上扣接板11a，所述第一板块5a、第二板块5b和第三板块5c的前侧边均固定连接有下扣接板11b，所述太阳能电池板5转动展开时，所述上扣接板11a与相应的所述下扣接板11b抵接，形成所述板块扣接件11，能使四块所述太阳能电池板5从折叠状态旋转至展开状态；
所述天窗玻璃组件3包括玻璃固定框31，该玻璃固定框31中固定安装有天窗玻璃32，所述玻璃固定框31的前框体与所述太阳能板容纳盒2底座通过铰链连接，所述转动组件9包括水平设置的翻转电机91，该翻转电机91设置在所述天窗安装框1中，所述翻转电机91的输出端连接有翻转轴92，所述翻转轴上固套有外花键，所述玻璃固定框31的后框体中水平开设有翻转连接通孔33，该翻转连接通孔33的孔壁固定连接有与所述外花键相适应的内花键。
图6-8可以看到，所述薄膜太阳能电池板4包括对合封装的光阳极组件41和对电极组件42，所述光阳极组件41包括六个光阳极单元，所述对电极组件42包括六个对电极单元，相邻的光阳极单元之间和相邻的对电极单元之间分别设有间隔层47，所述间隔层47为热性粘结剂，所述光阳极单元与所述对电极单元一一对应形成电池单元，所述电池单元中填充有凝胶电解质III43，所述光阳极组件41和所述对电极组件42上分别设有主导电极44，所述主导电极44的长度方向与所述光阳极组件41和所述对电极组件42的长度方向一致，所述主导电极44上梳状分布有多个副导电极45，所述主导电极44和所述副导电极均为银电极；
所述光阳极单元包括第一基底41a，所述第一基底41a为透明玻璃衬底，所述第一基底41a上等距平行开设有多个第一条形凹槽41b，所述第一条形凹槽41b的长度方向与第一基底41a的宽度方向一致，所述第一基底41a上涂覆有第一导电层41c，所述第一导电层41c为FTO膜，所述第一条形凹槽41b中设有副导电极45，多个所述副导电极45上连接有同一个主导电极44，所述主导电极44上覆盖有耐腐蚀玻璃，所述第一导电层41c上设有光电转换层41e，所述光电转换层41e为吸附N719染料的TiO2层，设置在所述第一基底41a上的副导电极45与光电转换层41e之间设有耐腐蚀玻璃；
所述对电极单元包括第二基底42a，所述第二基底42a为透明玻璃衬底，所述第二基底42a上开设有与所述第一条形凹槽41b相对应的第二条形凹槽42b，所述第二条形凹槽42b的长度方向与所述第二基底42a的宽度方向一致，所述第二基底42a上涂覆有第一导电层41c，所述第二条形凹槽42b中设有副导电极45，多个所述副导电极45上连接有同一个主导电极44，所述主导电极44上覆盖有耐腐蚀玻璃，所述第一导电层41c上设有第二导电层42c，所述第二导电层42c为Pt膜，设置在所述第二基底42a上的副导电极45与第二导电层42c之间设有耐腐蚀玻璃；
所述凝胶电解质III采用以下方法制备：
步骤一、制备凝胶剂：依次将摩尔比为1：1.16的乙烯基苄氯和二乙烯基苯，三氟化硼和正庚万投入反应器中，在25℃下，边搅拌边进行阳离子聚合反应，反应时间15min，之后加入乙醇中止反应，将反应物过滤，所得沉淀用乙醇冲洗，然后在60℃下真空干燥24h，得到所述凝胶剂。
制备TiO2纳米粒子：将质量比为1:1的甲基咪唑和TiO2投入DMF中，超声5min，然后在25℃下，剧烈搅拌24h，所得产物离心分离，将分离的粗产物用乙醇清洗，最后在60℃下真空干燥24h，得到所述TiO2纳米粒子。
步骤二、将摩尔比为0.1：0.1：0.5：0.8的碘化锂、碘、4-叔丁基吡啶和溶剂分别加入双离子液体中，在60℃下搅拌8h，得到所述双离子液体电解质，所述双离子液体为摩尔比为1：1.2的[(CH3)2SC4H9]P(C2F5)3F3和二乙基甲基锍碘离子液体；
步骤三、把步骤一中得到的凝胶剂加入步骤二中得到的所述双离子液体电解质中形成聚离子液体凝胶电解质，所述凝胶剂的用量为所述离子液体电解质总质量的6％，在60℃下搅拌8h，然后将步骤一中得到的TiO2纳米粒子加入聚离子液体凝胶电解质中，所述TiO2纳米粒子的用量为所述离子液体电解质总质量的2.5％，继续搅拌8h，冷却至室温得到凝胶电解质III。
性能测试结果：该实施例制得的薄膜太阳能电池板的短路电流为2.91mA/cm2，开路电压为5.33V，转换效率为7.54％，填充因子为0.62。
最后需要说明，上述描述仅为本发明的优选实施例，本领域的技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种环保节能的太阳能天窗，包括天窗安装框(1)，所述天窗安装框(1)固定安装在汽车车顶，其特征在于：所述天窗安装框(1)中水平安装有太阳能板容纳盒(2)和天窗玻璃组件(3)，所述太阳能板容纳盒(2)的前、左、右侧均开口，所述太阳能板容纳盒(2)中正对设有两个太阳能电池组，所述太阳能板容纳盒与所述天窗玻璃组件通过铰链连接，所述天窗玻璃组件(3)与所述天窗安装框(1)通过转动组件(9)连接；
所述太阳能电池组包括从上而下正对叠放的四块太阳能电池板(5)，四块所述太阳能电池板(5)从上而下依次为第一板块(5a)、第二板块(5b)、第三板块(5c)和第四板块(5d)，所述太阳能电池板(5)为正方形板，所述太阳能电池板(5)的外侧前角固定连接有托板(6)，所述托板(6)上开设有通孔，四个所述通孔穿过同一个旋转轴(7)，该旋转轴(7)的上端与所述太阳能板容纳盒(2)顶板轴承连接，该旋转轴(7)的下端伸入所述太阳能板容纳盒(2)底座连接有旋转电机(8)，能使四块所述太阳能电池板(5)从折叠状态旋转至展开状态；
所述太阳能电池板(5)包括托架和贴附在该托架上薄膜太阳能电池板(4)，所述薄膜太阳能电池板包括对合封装的光阳极组件(41)和对电极组件(42)，所述光阳极组件(41)包括至少两个光阳极单元，所述对电极组件(42)包括至少两个对电极单元，相邻的光阳极单元之间和相邻的对电极单元之间分别设有间隔层(47)，所述光阳极单元与所述对电极单元一一对应形成电池单元，所述电池单元中填充有凝胶电解质(43)，所述光阳极组件(41)和所述对电极组件(42)上分别设有主导电极(44)，所述主导电极(44)的长度方向与所述光阳极组件(41)和所述对电极组件(42)的长度方向一致，所述主导电极(44)上梳状分布有多个副导电极(45)，所述凝胶电解质包括双离子液体电解质、凝胶剂、TiO2纳米粒子。
2.根据权利要求1所述的环保节能的太阳能天窗，其特征在于：所述天窗玻璃组件(3)包括玻璃固定框(31)，该玻璃固定框(31)中固定安装有天窗玻璃(32)，所述玻璃固定框(31)的前框体与所述太阳能板容纳盒(2)底座通过铰链连接，所述转动组件(9)包括水平设置的翻转电机(91)，该翻转电机(91)设置在所述天窗安装框(1)中，所述翻转电机(91)的输出端连接有翻转轴(92)，所述翻转轴上固套有外花键，所述玻璃固定框(31)的后框体中水平开设有翻转连接通孔(33)，该翻转连接通孔(33)的孔壁固定连接有与所述外花键相适应的内花键。
3.根据权利要求1或2所述的环保节能的太阳能天窗，其特征在于：相邻的两块所述托板(6)之间活动连接有限位管(10)，所述限位管(10)的管口与所述通孔的孔口重合，所述旋转轴(7)竖直穿过四个所述托板(6)和三个所述限位管(10)，所述第二板块(5b)上的托板(6)与所述旋转轴(7)固定连接，第一板块(5a)、第三板块(5c)和第四板块(5d)上的托板(6)分别与所述旋转轴(7)活动连接，所述太阳能电池板(5)上设有板块扣接件(11)，所述第二板块(5b)随所述旋转轴(7)转动时，板块扣接件(11)能带动第三板块(5c)和第四板块(5d)从折叠状态旋转至展开状态。
4.根据权利要求3所述的环保节能的太阳能天窗，其特征在于：所述板块扣接件(11)包括上扣接板(11a)和下扣接板(11b)，所述上扣接板(11a)与所述太阳能电池板(5)的左侧边固定连接，所述下扣接板(11b)与所述太阳能电池板(5)的前侧边固定连接，所述第二板块(5b)、第三板块(5c)和第四板块(5d)上均设有所述上扣接板(11a)，所述第一板块(5a)、第二板块(5b)和第三板块(5c)上均设有所述下扣接板(11b)，所述太阳能电池板(5)转动展开时，所述上扣接板(11a)与相应的所述下扣接板(11b)抵接。
5.根据权利要求1、2或4任一项所述的环保节能的太阳能天窗，其特征在于：所述双离子液体电解质包括摩尔比为1：(0.5～1.5)的锍阳离子液体和二乙基甲基锍碘离子液体、碘化锂、碘、4-叔丁基吡啶和碳酸丙二酯；所述锍阳离子液体中的阳离子为[(CH3)2SC4H9]+，阴离子为[N(SO2CF3)2]-、[C(SO2CF3)3]-，[PF6]-、[(C2F5)3PF3]-中的一种或两种以上。
6.根据权利要求5所述的环保节能的太阳能天窗，其特征在于：所述凝胶剂采用以下方法获得：依次将摩尔比为1：1.16的乙烯基苄氯和二乙烯基苯，三氟化硼和正庚万投入反应器中，在25℃下，边搅拌边进行阳离子聚合反应，反应时间15min，之后加入乙醇中止反应，将反应物过滤，所得沉淀用乙醇冲洗，然后在60℃下真空干燥24h，得到所述凝胶剂。
7.根据权利要求1、2或6任一项所述的环保节能的太阳能天窗，其特征在于：所述TiO2纳米粒子采用以下方法获得：将质量比为1:1的甲基咪唑和TiO2投入DMF中，超声5min，然后在25℃下，剧烈搅拌24h，所得产物离心分离，将分离的粗产物用乙醇清洗，最后在60℃下真空干燥24h，得到所述TiO2纳米粒子。
8.根据权利要求7所述的环保节能的太阳能天窗，其特征在于：所述光阳极单元包括第一基底(41a)，所述第一基底(41a)上等距平行开设有多个第一条形凹槽(41b)，所述第一条形凹槽(41b)的长度方向与第一基底(41a)的宽度方向一致，所述第一基底(41a)上涂覆有第一导电层(41c)，所述第一条形凹槽(41b)中设有副导电极(45)，多个所述副导电极(45)上连接有同一个主导电极(44)，所述主导电极(44)上覆盖有硬质绝缘层(48)，所述第一导电层(41c)上设有光电转换层(41e)，设置在所述第一基底(41a)上的副导电极(45)与光电转换层(41e)之间设有电极保护层(46)。
9.根据权利要求1、4或7任一项所述的环保节能的太阳能天窗，其特征在于：所述对电极单元包括第二基底(42a)，所述第二基底(42a)上开设有与所述第一条形凹槽(41b)相对应的第二条形凹槽(42b)，所述第二条形凹槽(42b)的长度方向与所述第二基底(42a)的宽度方向一致，所述第二基底(42a)上涂覆有第一导电层(41c)，所述第二条形凹槽(42b)中设有副导电极(45)，多个所述副导电极(45)上连接有同一个主导电极(44)，所述主导电极(44)上覆盖有硬质绝缘层(48)，所述第一导电层(41c)上设有第二导电层(42c)，设置在所述第二基底(42a)上的副导电极(45)与第二导电层(42c)之间设有电极保护层(46)。
10.根据权利要求9所述的环保节能的太阳能天窗，其特征在于：所述第一基底(41a)和所述第二基底(42a)均为透明玻璃衬底，所述第一导电层(41c)为FTO膜，所述第二导电层(42c)为Pt膜，所述主导电极(44)和所述副导电极均为银电极，硬质绝缘层(48)和电极保护层(46)均为耐腐蚀玻璃，所述间隔层(47)为热性粘结剂或UV固化胶，所述光电转换层(41e)为吸附N719染料的TiO2层。
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| CN111005663B (zh) * | 2019-11-22 | 2021-04-02 | 蔡剑瑜 | 一种有利于外侧玻璃清洁的玻璃窗 |
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