CN208849483U - 大面积染料敏化太阳能电池充电宝 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了大面积染料敏化太阳能电池充电宝，包括，一个长方体充电宝及与充电宝连接的若干个相邻互相连接的长方形扁状壳体；充电宝与长方形扁状壳体之间、相邻长方形扁状壳体之间均设有能够水平旋转的旋转装置；长方形扁状壳体一表面为透明塑料薄膜，剩余外壳均为不透明塑料薄板；透明塑料薄膜上嵌有多个凸透镜；凸透镜下设有若干个光阳极；每个光阳极通过锡箔纸连接到相对应的对电极，组成一块染料敏化太阳能电池；若干块染料敏化太阳能电池通过导线串联连接到充电宝；每个长方形扁状壳体相互串联连接到充电宝。本实用新型结构简单、使用方便、原料环保且成本低廉。

Description

大面积染料敏化太阳能电池充电宝

技术领域

本实用新型涉及充电器技术领域，特别是涉及一种大面积染料敏化太阳能电池充电宝。

背景技术

在当下生活中，手机的普及随即带来的就是充电的困扰，于是充电宝就诞生了，人们在出行旅游时，身边也不忘带个宝，随时为手机保驾护航。在人们出行旅游的时候，普通充电宝可以快速的为手机充电，但随着科技的进步人们往往不能满足于普通充电宝的充电量，正在探索更大容量的充电宝，来实现手机的永久性电量，而太阳能充电宝就可以很好的满足消费者的需求。太阳能充电宝在平时有电源插孔时能够正常使用；当手机和充电宝都没有电量时，太阳能充电宝就会自行发电，而不再依赖于插孔，解决手机充电问题。总而言之，当太阳能充电宝的电量消耗殆尽也不必担心，有光的地方就有电。但是，生活中的太阳光，往往会因为天气问题，导致光线不是很强烈，这就很大的局限了太阳能电池的发电效果，因此，怎样解决太阳光的光线引起的发电效果不理想问题，又是一个技术难题。

当下发展最为火热的太阳能电池为硅电池，具有良好的光电转化率和足够的便捷性，但是硅电池仍存在很多的问题。首先，当太阳光不够强烈时，硅电池的发电效率往往还是很低的，尤其在光线较弱的情况下，硅电池的发电效率极低；其次，硅电池没有很好地美观性。针对这两个问题，我们注意到染料敏化电池，这种电池属于半透明型电池，是一种新型太阳能电池，在强光下，转化率不及硅电池，但是在弱光下，电池的发电率是硅电池的几倍，比如在0.16的标准太阳光下，硅电池的光能利用率仅为0.7％，而染料敏化太阳能电池可以达到7.2％，可见在弱光下，染料敏化太阳能电池具有强大的优势。

实用新型内容

为了解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种大面积染料敏化太阳能电池充电宝，本实用新型能够在弱光下就可以获得较高的光电转化效率、结构简单、使用方便、原料环保且成本低廉。

大面积染料敏化太阳能电池充电宝，其特征是，包括一个长方体充电宝及与充电宝连接的若干个相邻互相连接的长方形扁状壳体；

所述充电宝与长方形扁状壳体之间、相邻长方形扁状壳体之间均设有能够水平旋转的旋转装置；

所述长方形扁状壳体一表面为透明塑料薄膜，剩余外壳均为不透明塑料薄板；

所述透明塑料薄膜上嵌有多个凸透镜；所述凸透镜下设有若干个光阳极；

每个光阳极与相对应的对电极，组成一块染料敏化太阳能电池；同一所述长方形扁状壳体内的每个光阳极与相邻的对电极通过锡箔纸串联；

每个长方形扁状壳体与相邻长方形扁状壳体串联连接，后连接到所述充电宝。

进一步的，所述长方形扁状壳体内包括若干块染料敏化太阳能电池。

进一步的，所述长方形扁状壳体的内侧底部设有一层荧光涂层。

进一步的，每个凸透镜度数相同，大小相同。

进一步的，所述旋转装置可拆卸。

进一步的，所述长方形扁状壳体内填充有氯化钾溶液。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型采用染料敏化太阳能电池与充电宝的结合，能够在弱光下就可以获得较高的光电转化效率，因此室内和户外都可以得到很好的应用。利用这种结合，充电时找不到插座的问题得到了解决，给人们带来了很大的便利。

2.本实用新型采用的染料敏化太阳能电池制作原材料丰富、成本低、工艺技术相对简单，在大面积工业化生产中具有较大的优势，同时所有原材料和生产工艺都是无毒、无污染的，部分材料可以得到充分的回收，所以对保护人类环境具有重要的意义，而且很符合可再生能源的目的。它在节能减排，低碳经济的同时可以方便人们的工作和生活，相信本实用新型具有良好的应用前景。

3.本实用新型采用了凸透镜聚焦光线原理，在电池的上方放置多个凸透镜，由此达到聚光的效果，即使是在弱光下，也可通过光的聚焦，来实现弱光变强光。并且本染料敏化太阳能电池在弱光下对光能的利用率高于同等光强下的硅电池，由此可以解决弱光下的充分发电，加快充电效率。

4.本实用新型采用了染料敏化太阳能电池，是一种半透明电池，在美观程度上要好于硅电池，在染料敏化太阳能电池底部可以采用荧光处理等手段，增强其美观程度，同时，荧光也是一种光源，可以进行少量发电，提升发电率。本实用新型还可以加入更多的装饰效果，用来吸引人们的眼球，而且不影响整体的效率，因此具有很好的发展前景。

5.本实用新型采用塑料薄板用来安放太阳能电池，这样可以实现总体电池的轻量化；并且本实用新型采用可拆卸式折叠设计，既能节约空间，使携带方便，又能防止因为某一块电池的损坏而影响整块电板的使用。本实用新型的设计小巧轻便，是未来出差时的好帮手，可以广泛地应用到工作和生活中。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本实用新型的发电部分结构示意图；

图2为本实用新型的竖直放示意图；

图3为本实用新型的倒(躺)立放示意图；

图4为本实用新型的平放示意图；

其中，1为长方体充电宝；2为旋转装置；3为长方形扁状壳体；4为凸透镜；5为透明塑料薄膜；6为不透明塑料薄板；7为光阳极；8为对电极；9为锡箔纸；10为荧光涂层。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

根据研究和多年的实验可以得知，同时检测出来在弱光下染料敏化太阳能电池的电流密度比硅电池的电流密度要高，所以其转化效率也相应比硅电池高，基于这一数据设计了本实用新型，燃料敏化电池与充电宝结合让充电宝在弱光或者强光下随时可以给充电宝充电，在黑暗的环境下可以再用充电宝给需要充电的电器充电。

能量转化效率(Power conversion efficiency，PCE)，是反映电池整体性能的重要参数。其定义为电池的最大输出功率(Pmax)与入射光功率(Pinc)之比，如下述公式显示

填充因子(Fill factor，FF)，定义为Jopt和Vopt的乘积之比，其物理意义是电池输出电能的能力，FF越大，电池输出电能的能力越强。公式如下

这次测试使用六块染料敏化太阳能电池，中间采用锡箔纸作为导电材料，将其串联在一起，组成一个电池组，在每一块电池的正上方2mm处放置条形凸透镜，置于辐照度为33mW/cm2 的太阳光下照射，光电转化效率提高了30％，从3.2％增加至4.2％。

当三块染料敏化太阳能电池串联，其上不放置凸透镜时，测试得到的数据入下：

Isc(mA)

Jsc(mA/cm)

Voc(V)

P<sub>max</sub>(mW)

Vp<sub>max</sub>(V)

Ip<sub>max</sub>(mA)

FF(％)

Etac(％)

7.17E+00

8.85E-01

2.10E+00

9.02E+00

1.52E+00

5.93E+00

59.91298

3.373599

当三块染料敏化太阳能电池串联，其上放置凸透镜时，测试得到的数据如下：

Isc(mA)

Jsc(mA/cm)

Voc(V)

P<sub>max</sub>(mW)

Vp<sub>max</sub>(V)

Ip<sub>max</sub>(mA)

FF(％)

Etac(％)

9.56E+00

1.18E+00

2.10E+00

1.14E+01

1.50E+00

7.59E+00

56.775812

4.260283

由这两个表对比可知，有凸透镜时短路电流和短路电流密度都比无凸透镜时的要高，两个串联电池组的开路电压相同，有凸透镜的串联电池组的光电转化效率提高了26.4％。

实施例1

本实用新型大面积染料敏化太阳能电池充电宝包括一个长方体充电宝1及与长方体充电宝1连接的若干个相邻互相连接的长方形扁状壳体3；本实用新型发电部分结构图如图1所示，长方形扁状壳体3的上表面透明塑料薄膜5包含三排度数相同大小相同的凸透镜4，透明塑料薄膜5即轻便又能使光线全部透过，凸透镜4与光阳极7的面积相对应，有聚光作用，能有效的增强光线强度。长方形扁状壳体3的四壁及下底面由不透明塑料薄板6构成，使用不透明塑料薄板6既可以实现产品的轻量化；又能够起保护作用。长方形扁状壳体3的内部为三块染料敏化太阳能电池，长方形扁状壳体下底面内侧涂有一层荧光涂层10。每一块长方形扁状壳体3内，三块染料敏化太阳能电池通过锡箔纸9串联在一起，三块长方形扁状壳体 3也通过导线相互串联，最终连接到长方体充电宝1上。长方形扁状壳体3间串联连接可以增大为长方体充电宝1充电的电压。

染料敏化太阳能电池包括以pt电极为对电极的小面积光阳极染料敏化太阳能电池和以 pt电极为对电极的大面积光阳极染料敏化太阳能电池，在这里本实用新型用的是大面积染料敏化太阳能电池，具体原理如下。染料敏化太阳能电池主要由纳米多孔半导体薄膜、染料敏化剂、氧化还原电解质、对电极和导电基底等几部分组成。纳米多孔半导体薄膜通常为金属氧化物例如TiO2、SnO2、ZnO等，聚集在有透明导电膜的玻璃板上作为染料敏化太阳能电池的负极。对电极作为还原催化剂，通常在带有透明导电膜的玻璃上镀上铂。敏化染料吸附在纳米多孔二氧化钛膜面上。正负极间填充的最常用的电解质是氯化钾KCl。当一束太阳光照射到系统装置的透明塑料薄膜5上，光通过透明塑料薄膜5上的凸透镜4将光进行汇聚，增强光的强度，接着照射在导电玻璃FTO上，透过半透明的纳米多孔薄膜，太阳光照射到染料上,染料分子中的电子激发跃迁至激发态,由于激发态不稳定,并且染料与TiO₂薄膜接触, 电子于是注入到TiO₂导带中,此时染料分子自身变为氧化态。注入到TiO₂导带中的电子进入导带底,最终通过外电路流向对电极,形成光电流。处于氧化态的染料分子在阳极被电解质溶液中的I^-还原为基态,电解质中的I₃ ^-被从阴极进入的电子还原成I^-,这样就完成一个光电化学反应循环。产生的电流通过锡箔纸和导线输送到长方体充电宝1充电，这样就达到给长方体充电宝1充电的目的。

如图2、图3、图4所示，分别是本实用新型竖直放、倒(躺)立放、平放的示意图，由此可知，本实用新型为折叠式，能够有效缩减占用的空间体积方便使用者的携带，其中非阴影部分为长方形扁状壳体3，阴影部分为长方体充电宝1，长方体充电宝1与长方形扁状壳体 3之间、相邻长方形扁状壳体之间均设有能够水平旋转的旋转装置2，此旋转装置2可拆卸，防止因为某块长方形扁状壳体3内电池的损坏影响整体的使用，方便部分损坏后可部分更换。而且本实用新型摆放方式多样，可多方位吸收太阳光。染料敏化太阳能电池在弱光下就能产生电流，充电时将其展开，调节摆放方式，找到最适光强，可高效的进行充电。充电完毕，将其折叠起来，节省空间，轻巧便捷。染料敏化太阳能电池和充电宝既可以合二为一，也可以单独使用，亦可依据情况而定。在染料敏化太阳能电池结构中，光阳极7发挥如下作用:一是作为染料的载体，二是作为入射光散射的媒介，三是作为载流子传输的平台。

本实用新型不但可以在强光下充电，而且在比较弱的光下可以充电，但是，光线越强，染料敏化太阳能电池产生的电流和电压的值也会逐步升高，因此为了提升其电流和电压，本实用新型采用了凸透镜4聚光原理，在染料敏化太阳能电池的上部放置多个凸透镜4，当弱光照射之后，由于聚光效果，达到弱光变强光的特性，由此增强电流和电压。比如在0.7个标准太阳光下，当使用凸透镜4距离染料敏化太阳能电池为0.5mm时，单块染料敏化太阳能电池光电转化效率增强了0.1％，当距离为2mm时，单块染料敏化太阳能电池光电转化效率增强了0.5％，可见凸透镜4在此的重要性。

染料敏化太阳能电池为半透明型电池，会有一部分光没有被吸收，因此采用在长方形扁状壳体3内侧底部进行荧光处理等手段，使透过染料敏化太阳能电池的光照在荧光涂层10上，使荧光涂层10发光，增强其美观程度，同时，荧光也是一种光源，可以进行少量发电，提升发电率。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.大面积染料敏化太阳能电池充电宝，其特征是，包括一个长方体充电宝及与充电宝连接的若干个相邻互相连接的长方形扁状壳体；

所述充电宝与长方形扁状壳体之间、相邻长方形扁状壳体之间均设有能够水平旋转的旋转装置；

所述长方形扁状壳体一表面为透明塑料薄膜，剩余外壳均为不透明塑料薄板；

所述透明塑料薄膜上嵌有多个凸透镜；所述凸透镜下设有若干个光阳极；

每个光阳极与相对应的对电极，组成一块染料敏化太阳能电池；同一长方形扁状壳体内的每个光阳极与相邻的对电极通过锡箔纸串联；

每个长方形扁状壳体与相邻长方形扁状壳体串联连接，后连接到所述充电宝。

2.如权利要求1所述的大面积染料敏化太阳能电池充电宝，其特征是，所述长方形扁状壳体内包括若干块染料敏化太阳能电池。

3.如权利要求1所述的大面积染料敏化太阳能电池充电宝，其特征是，所述长方形扁状壳体的内侧底部设有一层荧光涂层。

4.如权利要求1所述的大面积染料敏化太阳能电池充电宝，其特征是，每个凸透镜度数相同，大小相同。

5.如权利要求1所述的大面积染料敏化太阳能电池充电宝，其特征是，所述旋转装置可拆卸。

6.如权利要求1所述的大面积染料敏化太阳能电池充电宝，其特征是，所述长方形扁状壳体内填充有氯化钾溶液。