CN108447689A - 基于染料敏化太阳能电池的抽拉式太阳能收集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于染料敏化太阳能电池的抽拉式太阳能收集装置，所述太阳能收集装置设于太阳能设备的顶部，所述太阳能收集装置包括第一太阳能板和设于第一太阳能板两端的导轨，所述第一太阳能板下还设有第二太阳能板，所述第二太阳能板两端设有与导轨配合的第一滑块；所述第一太阳能板下还设有第三太阳能板，所述第三太阳能板两端设有与导轨配合的第二滑块；所述的第一太阳能板、第二太阳能板、第三太阳能板采用染料敏化太阳能电池；所述染料敏化太阳能电池的光阳极包括FTO基底，在FTO基底表面设有TiO2复合薄膜，且，所述TiO2复合薄膜中镶嵌有Ti金属网。

Description

基于染料敏化太阳能电池的抽拉式太阳能收集装置
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种基于染料敏化太阳能电池的抽拉式太阳能收集装置。
背景技术
太阳能一般是指太阳光的辐射能量，在现有技术中一般用作发电。其实，自地球形成生物始，就主要依靠太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件、并作为保存食物的方法。现时，化石燃料极具减少，而对能源的需求却随着人口的激增而上升，故将太阳能进一步发展，高效转化为可用能源是将来能源领域的主要研究课题。
太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式，其作为一种清洁的、新兴的可再生能源，发展前景极为可观。
现时市场上已经推出了大批的太阳能设备，可以将收集到的太阳能转化为可用能源，然而太阳能的转化率本来就较低，而现有的太阳能设备都因为空间的局限或者是太阳能板的制板技术的局限无法将太阳能收集面的表面积增大，使得原本就转化率较低的太阳能，在接受的环节就无法达到令人满意的程度。
由于现有技术中，太阳能设备都因为空间的局限或者是太阳能板的制板技术的局限无法将太阳能收集面的表面积增大，而导致的原本就转化率较低的太阳能，因为收集量少而转化量一少再少，无法满足正常使用的需要的问题，进而提供了一种优化结构的太阳能设备的抽拉式太阳能收集装置。
发明内容
本发明旨在提供一种基于染料敏化太阳能电池的抽拉式太阳能收集装置，以解决上述提出问题。
本发明的实施例中提供了一种基于染料敏化太阳能电池的抽拉式太阳能收集装置，所述太阳能收集装置设于太阳能设备的顶部，所述太阳能收集装置包括第一太阳能板和设于第一太阳能板两端的导轨，所述第一太阳能板下还设有第二太阳能板，所述第二太阳能板两端设有与导轨配合的第一滑块；所述第一太阳能板下还设有第三太阳能板，所述第三太阳能板两端设有与导轨配合的第二滑块；
所述的第一太阳能板、第二太阳能板、第三太阳能板采用染料敏化太阳能电池；所述染料敏化太阳能电池的光阳极包括FTO基底，在FTO基底表面设有TiO2复合薄膜，且，所述TiO2复合薄膜中镶嵌有Ti金属网。
所述TiO2复合薄膜是通过丝网印刷TiO2复合浆料所形成的，TiO2复合浆料中包括空心镍/TiO2复合颗粒，该空心镍/TiO2复合颗粒表现为双层空心结构，镍层在内，TiO2层在外，其是以空心镍为基体，用化学镀的方法在镍层表面包覆TiO2层构成的。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
1、本发明通过在太阳能收集装置的第一太阳能板的两端设置导轨、并在第一太阳能板的下方设置第二太阳能板和第三太阳能板、在第二太阳能板和第三太阳能板的两端与导轨配合设置第一滑块和第二滑块的方式，使得太阳能设备在收集太阳能的过程中，在保证第一太阳能板正常接受太阳能的同时，在空间允许的范围内可选择的抽拉出第二太阳能板和第三太阳能板，使得太阳能设备能接受到现有技术三倍的太阳能，且不影响太阳能设备的收放，只需将第二太阳能板和第三太阳能板推入即可。
2、本发明所述的第一太阳能板、第二太阳能板、第三太阳能板全部采用染料敏化太阳能电池，并且采用TiO2复合薄膜结合Ti金属网作为光阳极，该Ti金属网能够作为电子在阳极传输的通道，从而减小了电池的面积扩大时由于FTO玻璃的电阻带来的影响，取得了意料不到的技术效果。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明实施方式中所述太阳能收集装置的结构示意图；
图2为本发明安装于太阳能设备上时的使用状态图主视图；
图3为本发明安装于太阳能设备上时的使用状态图侧视图；
图4是本发明实施方式中所述光阳极结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
结合图1-3，本发明的实施例涉及一种基于染料敏化太阳能电池的抽拉式太阳能收集装置，该太阳能收集装置设于太阳能设备的顶部，所述太阳能收集装置包括第一太阳能板1和设于第一太阳能板1两端的导轨2，所述第一太阳能板1下还设有第二太阳能板3，所述第二太阳能板3两端设有与导轨2配合的第一滑块4。
所述第一太阳能板1下还设有第三太阳能板5，所述第三太阳能板5两端设有与导轨2配合的第二滑块6。
所述第一太阳能板1为倾斜设置，所述导轨2设于第一太阳能板1的上端和下端。
本发明通过在太阳能收集装置的第一太阳能板1的两端设置导轨2、并在第一太阳能板1的下方设置第二太阳能板3和第三太阳能板5、在第二太阳能板3和第三太阳能板5的两端与导轨2配合设置第一滑块4和第二滑块6的方式，使得太阳能设备在收集太阳能的过程中，在保证第一太阳能板1正常接受太阳能的同时，在空间允许的范围内可选择的抽拉出第二太阳能板3和第三太阳能板5，使得太阳能设备能接受到现有技术三倍的太阳能，且不影响太阳能设备的收放，只需将第二太阳能板3和第三太阳能板5推入即可。
本发明中，太阳能收集装置为倾斜设置，亦是为了能更大程度的接受太阳能。
本发明在不占用更多空间的前提下，通过在太阳能收集板的两侧设置导轨2，使得在相同的时间下能接受现有技术同种产品的若干倍的太阳能，太阳能的利用率更高。
具体实施方式中，所述的第一太阳能板1、第二太阳能板3、第三太阳能板5全部采用染料敏化太阳能电池。
现有技术中，染料敏化太阳能电池的一般由光阳极和对电极夹着电解质组成，光阳极通常由FTO玻璃作为基板，涂覆有TiO2纳米颗粒薄膜，然后表面吸附有染料，其是电池的核心部件。DSSCs中染料敏化剂的作用是通过光吸收显著增强二氧化钛光谱响应从可见光区域扩展到远红外区域，一种理想的染料敏化剂需要复合如下条件：1)在可见光区域具有强烈的光吸收；2)能够牢固地吸附在半导体氧化物表面；3)染料有效的吸收光子后注入电子到半导体氧化物导带；并且，染料应能够快速再生以避免电子再复合过程的发生。目前，DSSCs领域应用最多的敏化剂为金属配合物和纯有机染料两大类，常见的金属配合物敏化剂有N3、N719、N749等。染料敏化太阳能电池将光能转化为电能是通过染料吸收太阳光后产生激发，向半导体导带中注入电子实现的，注入半导体电极的电子通过导电基底扩散至外电路，同时，电解液中的还原剂还原氧化态的染料分子，使其再生，电解质的氧化产物通过扩散到达对电极表面并被还原，完成一个回路。目前，常用电解液为液体电解液，由作为二氧化钛光电极和对电极之间中间电子的I－/I3－氧化还原离子对、乙腈等有机溶剂和4-叔丁基吡啶等组成。至于对电极，由于贵金属Pt对减小I3－离子的还原过电势有优良的催化作用，因此Pt一直作为对电极的首选材料。光化学反应过程中对选择的材料必须是对光腐蚀保持超稳定性和较宽带隙的半导体氧化物材料，现有技术中，由于二氧化钛具有较好的物理化学稳定性，耐强酸碱腐蚀，而且纳米尺寸的二氧化钛在电荷传输、染料吸附等方面都显示优异的性能，因此，目前的染料敏化太阳能电池的光阳极薄膜通常采用TiO2纳米颗粒薄膜。二氧化钛薄膜可采用不同的方法如丝网印刷、刮涂和旋转涂覆等方法沉积在FTO玻璃上，沉积过程可以重复几次以得到理想的薄膜，通过调节氧化物层厚度可以得到性能最优的光阳极。
然而，染料敏化太阳能电池的性能会随着电池尺寸的增大而降低，其主要原因是作为电池电极的导电玻璃基底在面积增大时电阻会增加，这使得载流子在大面积的电极中传输受到损失，从而导致电池性能的下降，为了解决上述问题，本技术领域中，通常是将大面积电极切割成小尺寸的互相平行的条形格子状电池板，并在组装时将各个格子的电池连接在一起，形成大面积电池，但是，遇到问题为，多数的网格金属材料都会与电池的电解液发生反应，进而降低光电转化效率，使得其在应用方面受到局限。半导体金属氧化物的导电性介于绝缘体和导体之间，其导电性会受到环境中包括光、电、磁、热等的影响，利用这些材料可以制作出各种功能器件，用于生产和生活中。氧化钛是一种常用的半导体金属氧化物材料，其在光催化和光电转换领域应用广发，一个具体应用是染料敏化太阳能电池。二氧化钛通常被应用在染料电池的光阳极上，表面吸附有染料，其既是染料敏化剂的载体，同时又是电子注入和传输的介质，因此，对光阳极中二氧化态薄膜的改进是提高染料敏化太阳电池光电转换效率的一个重要途径。
基于上述背景，为了进一步拓宽光阳极的选择范围，从而提高光电转换效率，本发明公开的染料敏化太阳能电池中，光阳极基于Ti金属网。
本发明公开的染料敏化太阳能电池中，结合图4，该光阳极包括FTO基底21，在FTO基底21表面设有TiO2复合薄膜22，且，所述TiO2复合薄膜22中镶嵌有Ti金属网23。
该TiO2复合薄膜是通过丝网印刷TiO2复合浆料所形成的，TiO2复合浆料中包括空心镍/TiO2复合颗粒，该空心镍/TiO2复合颗粒表现为双层空心结构，镍层在内，TiO2层在外，其是以空心镍为基体，用化学镀的方法在镍层表面包覆TiO2层构成的。
二氧化钛是一种直接带隙半导体过渡金属氧化物。现阶段，二氧化钛在传统领域如颜料、牙膏、涂料和近年快速发展的光电化学电池、染料敏化太阳能电池、光催化、抗菌、气体传感器、场发射器件、微波吸收材料等都有广泛的应用。现有技术中，DSSCs光阳极薄膜主要是采用TiO2薄膜，主要是因为TiO2具有较好的物理化学稳定性，耐强酸碱腐蚀，而且纳米尺寸的TiO2在电荷传输分离、染料吸附等方面都显示出优异的性能。本发明技术方案中，将TiO2复合薄膜与镶嵌其间的Ti金属网复合作为光阳极材料，该Ti金属网能够作为电子在阳极传输的通道，从而减小了电池的面积扩大时由于FTO玻璃的电阻带来的影响，取得了意料不到的技术效果。
本发明技术方案中，首先制备了空心镍，然后通过化学镀方法在空心镍表面设有一层TiO2层，形成双层空心结构。现有技术中，将空心结构、特别是双层空心结构应用于光阳极的技术方案不多，本发明的空心镍/TiO2复合颗粒对于太阳光具有良好的散射效果，此外，该双层空心结构具有较大的比表面积，对于染料的吸附能力大大提高，增大了染料对光的利用，从而提高了光电转换效率，起到了意料不到的有益效果。
优选地，所述TiO2复合薄膜厚度为100μm，所述空心镍/TiO2复合颗粒中，该空心镍粒径为1μm，该镍层厚度为0.1μm，该TiO2层厚度为100nm。
优选地，所述Ti金属网为500目，单根Ti直径为30μm。
本发明技术方案中，通过对上述TiO2复合薄膜及Ti金属网尺寸的限制，该光阳极产生了意料不到的技术效果，Ti金属网附近的电子能够及时被收集，有效降低光生载流子的复合几率，对于光电转换效率和短路电流密度的提高产生积极影响。
如下为本发明所述光阳极的制备步骤：
步骤1，制备空心镍/TiO2复合颗粒
所用的羰基铁粉为α-Fe纯度99.5％，粒径为1μm；首先将羰基铁粉在丙酮中超声30min，然后将其放入1mol/L的稀盐酸溶液中，浸泡15s，经乙醇和去离子水清洗后，干燥；
将硫酸镍溶液和酒石酸钾钠溶液混合，搅拌2h，加入硫脲溶液继续搅拌1h，让硫脲充分溶解，加入水合肼溶液，充分搅拌得到浑浊液，边搅拌边缓慢滴加1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值为11.5，得到镀液；
然后，将配好的镀液放置在95℃水浴中，10min后将上述干燥的羰基铁粉倒入镀液中，95℃恒温水浴匀速搅拌，反应，直至完全没有气泡逸出；
将所得的羰基铁/镍复合粉放入1mol/L的稀盐酸中，粉体与稀盐酸剧烈反应，并伴有大量气体逸出，当粉末由容器底部漂浮到溶液表面时，将粉体用磁铁分离，经去例子水和乙醇多次洗涤，烘干后得到空心镍粉末；
配置2.8％体积含量的钛酸丁酯的乙醇溶液，不断搅拌均匀，然后取空心镍粉末，放入钛酸丁酯的乙醇溶液，浸没时间为5s，然后快速将空心镍取出，重复放入、取出10次，然后将空心镍粉末在350℃退火2h，得到空心镍/TiO2复合颗粒，然后将其制备成TiO2复合浆料；
步骤2，制备Ti金属网
将Ti金属网裁剪成需要尺寸，用丙酮、乙醇、去离子水清洗干净，然后用氮气吹干；
将质量分数为40％的氢氟酸与去例子水混合，两者体积比为HF：去离子水＝1:25，然后将清洗好的Ti金属网放入HF水溶液中，化学腐蚀，使得Ti丝直径减小到30μm，然后用乙醇和去离子水清洗Ti金属网，氮气吹干，压平，得到所需Ti金属网；
步骤3，制备光阳极
光阳极基底为FTO基底，将其切割，清洗干净，然后配置0.04M的TiCl4水溶液，将清洗干净的FTO基底放入TiCl4水溶液中，在80℃下保持1h，取出，用去离子水反复冲洗，然后将FTO基底放入马弗炉中，在400℃退火1h；
采用丝网印刷法将TiO2复合浆料涂覆在处理过的FTO基底上，然后将处理过的Ti金属网压入TiO2复合浆料中，然后在表面继续涂覆浆料，达到所需厚度，将旋涂好浆料的FTO基底在250℃干燥5h，然后在290℃煅烧10min、340℃煅烧5min、380℃煅烧50min、440℃煅烧15min、480℃煅烧20min；
将煅烧后的FTO基底浸入到0.05mM染料N-719的乙腈和叔丁醇混合溶液中，乙腈和叔丁醇体积比为1:1，停留24h，取出后晾干，得到所述的光阳极。
染料敏化太阳能电池组装：
电池的对电极为分散有铂的FTO基底。
将对电极切割成与光阳极相同的尺寸，并在所需的位置钻孔，然后清洗备用。
将光阳极与对电极共同组成一个三明治结构的电池，两电极之间进行封装。
在两电极之间注入电解液，电解液应用传统的碘/碘三负离子电解液，首先称取100ml的乙腈溶液，向其中加入0.1M的碘化锂，0.1M单质碘，0.6M 4-叔丁基吡啶和0.6M的四丁基碘化铵，避光超声5min，使其充分溶解；然后称取5g的纳米银粒子，将其加入混合溶液中，充分混合。
一种优选实施方式为，所述TiO2复合薄膜厚度为200μm，所述TiO2复合薄膜中镶嵌有一层Ti金属网。
一种优选实施方式为，所述TiO2复合薄膜厚度为200μm，所述TiO2复合薄膜中镶嵌有三层Ti金属网。
下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
实施例1
本实施例中，该光阳极包括FTO基底，在FTO基底表面设有TiO2复合薄膜，且，所述TiO2复合薄膜中镶嵌有一层Ti金属网。
该TiO2复合薄膜是通过丝网印刷TiO2复合浆料所形成的，TiO2复合浆料中包括空心镍/TiO2复合颗粒，该空心镍/TiO2复合颗粒表现为双层空心结构，镍层在内，TiO2层在外，其是以空心镍为基体，用化学镀的方法在镍层表面包覆TiO2层构成的。
所述TiO2复合薄膜厚度为100μm，所述空心镍/TiO2复合颗粒中，该空心镍粒径为1μm，该镍层厚度为0.1μm，该TiO2层厚度为100nm。
所述Ti金属网为500目，单根Ti直径为30μm。
如下为所述光阳极的制备步骤：
步骤1，制备空心镍/TiO2复合颗粒
所用的羰基铁粉为α-Fe纯度99.5％，粒径为1μm；首先将羰基铁粉在丙酮中超声30min，然后将其放入1mol/L的稀盐酸溶液中，浸泡15s，经乙醇和去离子水清洗后，干燥；
将硫酸镍溶液和酒石酸钾钠溶液混合，搅拌2h，加入硫脲溶液继续搅拌1h，让硫脲充分溶解，加入水合肼溶液，充分搅拌得到浑浊液，边搅拌边缓慢滴加1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值为11.5，得到镀液；
然后，将配好的镀液放置在95℃水浴中，10min后将上述干燥的羰基铁粉倒入镀液中，95℃恒温水浴匀速搅拌，反应，直至完全没有气泡逸出；
如下为镀液化学含量成分表：
将所得的羰基铁/镍复合粉放入1mol/L的稀盐酸中，粉体与稀盐酸剧烈反应，并伴有大量气体逸出，当粉末由容器底部漂浮到溶液表面时，将粉体用磁铁分离，经去例子水和乙醇多次洗涤，烘干后得到空心镍粉末；
配置2.8％体积含量的钛酸丁酯的乙醇溶液，不断搅拌均匀，然后取空心镍粉末，放入钛酸丁酯的乙醇溶液，浸没时间为5s，然后快速将空心镍取出，重复放入、取出10次，然后将空心镍粉末在350℃退火2h，得到空心镍/TiO2复合颗粒，然后将其制备成TiO2复合浆料；
步骤2，制备Ti金属网
将Ti金属网裁剪成需要尺寸，用丙酮、乙醇、去离子水清洗干净，然后用氮气吹干；
将质量分数为40％的氢氟酸与去例子水混合，两者体积比为HF：去离子水＝1:25，然后将清洗好的Ti金属网放入HF水溶液中，化学腐蚀，使得Ti丝直径减小到30μm，然后用乙醇和去离子水清洗Ti金属网，氮气吹干，压平，得到所需Ti金属网；
步骤3，制备光阳极
光阳极基底为FTO基底，将其切割，清洗干净，然后配置0.04M的TiCl4水溶液，将清洗干净的FTO基底放入TiCl4水溶液中，在80℃下保持1h，取出，用去离子水反复冲洗，然后将FTO基底放入马弗炉中，在400℃退火1h；
采用丝网印刷法将TiO2复合浆料涂覆在处理过的FTO基底上，然后将处理过的Ti金属网压入TiO2复合浆料中，然后在表面继续涂覆浆料，达到所需厚度，将旋涂好浆料的FTO基底在250℃干燥5h，然后在290℃煅烧10min、340℃煅烧5min、380℃煅烧50min、440℃煅烧15min、480℃煅烧20min；
将煅烧后的FTO基底浸入到0.05mM染料N-719的乙腈和叔丁醇混合溶液中，乙腈和叔丁醇体积比为1:1，停留24h，取出后晾干，得到所述的光阳极。
染料敏化太阳能电池组装：
电池的对电极为分散有铂的FTO基底。
将对电极切割成与光阳极相同的尺寸，并在所需的位置钻孔，然后清洗备用。
将光阳极与对电极共同组成一个三明治结构的电池，两电极之间进行封装。
在两电极之间注入电解液，电解液应用传统的碘/碘三负离子电解液，首先称取100ml的乙腈溶液，向其中加入0.1M的碘化锂，0.1M单质碘，0.6M 4-叔丁基吡啶和0.6M的四丁基碘化铵，避光超声5min，使其充分溶解；然后称取5g的纳米银粒子，将其加入混合溶液中，充分混合。
实施例2
参照实施例1，不同之处在于，所述TiO2复合薄膜厚度为200μm，所述TiO2复合薄膜中镶嵌有一层Ti金属网。
实施例3
参照实施例1，不同之处在于，所述TiO2复合薄膜厚度为200μm，所述TiO2复合薄膜中镶嵌有三层Ti金属网。
染料敏化太阳能电池的光电性能主要是由测定电池的短路电流密度-开路电压来表现，测试是在模拟标准太阳光照射下进行的，在AM1.5的标准光源下，对所得染料敏化太阳能电池性能进行测试，结果如表1所示，记录参数有开路电压、短路电流、转换效率，从中可知，本发明技术方案得到的染料敏化太阳能电池具有较高的光电转换效率。
表1实施例1-3的太阳能电池的性能表征结果
以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.基于染料敏化太阳能电池的抽拉式太阳能收集装置，所述太阳能收集装置设于太阳能设备的顶部，其特征在于，所述太阳能收集装置包括第一太阳能板和设于第一太阳能板两端的导轨，所述第一太阳能板下还设有第二太阳能板，所述第二太阳能板两端设有与导轨配合的第一滑块；所述第一太阳能板下还设有第三太阳能板，所述第三太阳能板两端设有与导轨配合的第二滑块；
所述的第一太阳能板、第二太阳能板、第三太阳能板采用染料敏化太阳能电池；所述染料敏化太阳能电池的光阳极包括FTO基底，在FTO基底表面设有TiO2复合薄膜，且，所述TiO2复合薄膜中镶嵌有Ti金属网。
2.根据权利要求1所述的太阳能收集装置，其特征在于，所述TiO2复合薄膜是通过丝网印刷TiO2复合浆料所形成的，TiO2复合浆料中包括空心镍/TiO2复合颗粒，该空心镍/TiO2复合颗粒表现为双层空心结构，镍层在内，TiO2层在外，其是以空心镍为基体，用化学镀的方法在镍层表面包覆TiO2层构成的。
3.根据权利要求2所述的太阳能收集装置，其特征在于，所述TiO2复合薄膜厚度为100μm。
4.根据权利要求2所述的太阳能收集装置，其特征在于，所述空心镍/TiO2复合颗粒中，该空心镍粒径为1μm，该镍层厚度为0.1μm，该TiO2层厚度为100nm。
5.根据权利要求2所述的太阳能收集装置，其特征在于，所述Ti金属网为500目，单根Ti直径为30μm。
6.根据权利要求1所述的太阳能收集装置，其特征在于，所述光阳极的制备步骤：
步骤1，制备空心镍/TiO2复合颗粒
所用的羰基铁粉为α-Fe纯度99.5％，粒径为1μm；首先将羰基铁粉在丙酮中超声30min，然后将其放入1mol/L的稀盐酸溶液中，浸泡15s，经乙醇和去离子水清洗后，干燥；
将硫酸镍溶液和酒石酸钾钠溶液混合，搅拌2h，加入硫脲溶液继续搅拌1h，让硫脲充分溶解，加入水合肼溶液，充分搅拌得到浑浊液，边搅拌边缓慢滴加1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值为11.5，得到镀液；
然后，将配好的镀液放置在95℃水浴中，10min后将上述干燥的羰基铁粉倒入镀液中，95℃恒温水浴匀速搅拌，反应，直至完全没有气泡逸出；
将所得的羰基铁/镍复合粉放入1mol/L的稀盐酸中，粉体与稀盐酸剧烈反应，并伴有大量气体逸出，当粉末由容器底部漂浮到溶液表面时，将粉体用磁铁分离，经去例子水和乙醇多次洗涤，烘干后得到空心镍粉末；
配置2.8％体积含量的钛酸丁酯的乙醇溶液，不断搅拌均匀，然后取空心镍粉末，放入钛酸丁酯的乙醇溶液，浸没时间为5s，然后快速将空心镍取出，重复放入、取出10次，然后将空心镍粉末在350℃退火2h，得到空心镍/TiO2复合颗粒，然后将其制备成TiO2复合浆料；
步骤2，制备Ti金属网
将Ti金属网裁剪成需要尺寸，用丙酮、乙醇、去离子水清洗干净，然后用氮气吹干；
将质量分数为40％的氢氟酸与去例子水混合，两者体积比为HF：去离子水＝1:25，然后将清洗好的Ti金属网放入HF水溶液中，化学腐蚀，使得Ti丝直径减小到30μm，然后用乙醇和去离子水清洗Ti金属网，氮气吹干，压平，得到所需Ti金属网；
步骤3，制备光阳极
光阳极基底为FTO基底，将其切割，清洗干净，然后配置0.04M的TiCl4水溶液，将清洗干净的FTO基底放入TiCl4水溶液中，在80℃下保持1h，取出，用去离子水反复冲洗，然后将FTO基底放入马弗炉中，在400℃退火1h；
采用丝网印刷法将TiO2复合浆料涂覆在处理过的FTO基底上，然后将处理过的Ti金属网压入TiO2复合浆料中，然后在表面继续涂覆浆料，达到所需厚度，将旋涂好浆料的FTO基底在250℃干燥5h，然后在290℃煅烧10min、340℃煅烧5min、380℃煅烧50min、440℃煅烧15min、480℃煅烧20min；
将煅烧后的FTO基底浸入到0.05mM染料N-719的乙腈和叔丁醇混合溶液中，乙腈和叔丁醇体积比为1:1，停留24h，取出后晾干，得到所述的光阳极。
7.根据权利要求2所述的太阳能收集装置，其特征在于，所述TiO2复合薄膜厚度为200μm，所述TiO2复合薄膜中镶嵌有一层Ti金属网。
8.根据权利要求2所述的太阳能收集装置，其特征在于，所述TiO2复合薄膜厚度为200μm，所述TiO2复合薄膜中镶嵌有三层Ti金属网。
9.根据权利要求1所述的太阳能收集装置，其特征在于，所述第一太阳能板为倾斜设置，所述导轨设于第一太阳能板的上端和下端。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201256369Y (zh) * 2008-09-08 2009-06-10 动力新跃(北京)汽车科技有限公司 伸缩式太阳能电池板
CN101877279A (zh) * 2009-04-28 2010-11-03 北京大学 一种电极和其制备方法以及含有该电极的染料敏化太阳能电池
CN102280268A (zh) * 2011-05-24 2011-12-14 湖北大学 一种双层结构染料敏化太阳能电池光阳极及其制备方法
CN102302933A (zh) * 2011-06-23 2012-01-04 常州大学 磁性氧化物空心微球/二氧化钛复合光催化剂的制备方法
CN205791693U (zh) * 2016-06-23 2016-12-07 南京机电职业技术学院 一种带展开太阳能电池板的计算器用充电支架
CN206135802U (zh) * 2016-10-26 2017-04-26 惠安县冠威机械设备有限公司 一种便于携带的太阳能电池
CN107620385A (zh) * 2017-10-25 2018-01-23 武汉协鑫新能源电力设计有限公司 一种可移动生态活动舱

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201256369Y (zh) * 2008-09-08 2009-06-10 动力新跃(北京)汽车科技有限公司 伸缩式太阳能电池板
CN101877279A (zh) * 2009-04-28 2010-11-03 北京大学 一种电极和其制备方法以及含有该电极的染料敏化太阳能电池
CN102280268A (zh) * 2011-05-24 2011-12-14 湖北大学 一种双层结构染料敏化太阳能电池光阳极及其制备方法
CN102302933A (zh) * 2011-06-23 2012-01-04 常州大学 磁性氧化物空心微球/二氧化钛复合光催化剂的制备方法
CN205791693U (zh) * 2016-06-23 2016-12-07 南京机电职业技术学院 一种带展开太阳能电池板的计算器用充电支架
CN206135802U (zh) * 2016-10-26 2017-04-26 惠安县冠威机械设备有限公司 一种便于携带的太阳能电池
CN107620385A (zh) * 2017-10-25 2018-01-23 武汉协鑫新能源电力设计有限公司 一种可移动生态活动舱

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王丽芳: "空心磁性吸波材料的制备及电磁性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技I辑》 *
王官喜: "TiO2形貌对染料敏化太阳能电池光电性能的影响", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技II辑》 *
赵立薇: "空心微球表面定向生长TiO2 纳米棒及其光催化性能研究", 《化学学报》 *
马春荣: "氧化锡空心球/氧化钛纳米棒阵列异质复合电极薄膜的制备与性能", 《颗粒学最新进展研讨会》 *

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