一種新型外墻隔熱框架及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑領(lǐng)域，更具體涉及一種新型外墻隔熱框架及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]框架是指由梁和柱組成的能承受垂直和水平荷載的結(jié)構(gòu)，主要為剛性連接。
[0003]現(xiàn)有外墻隔熱框架一般不具有自發(fā)電功能，不能對(duì)太陽(yáng)能充分利用。另外，能源與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展是當(dāng)今世界人們面臨的主要挑戰(zhàn)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源的需求正在不斷增長(zhǎng)，而傳統(tǒng)能源是不可再生的，因此，發(fā)展新能源勢(shì)在必行。太陽(yáng)能是最具開(kāi)發(fā)潛力的新能源之一，染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSC)是一種有效利用太陽(yáng)能的光電器件結(jié)構(gòu)，具有轉(zhuǎn)換效率高、制作工藝簡(jiǎn)單、成本低廉和對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，被視作下一代太陽(yáng)能電池的替代者ο

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)【背景技術(shù)】存在的問(wèn)題，提供一種新型外墻隔熱框架及其制作方法。
[0005]本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]—種新型外墻隔熱框架，特征在于，在外墻隔熱框架的外表面安裝基于柔性襯底的染料敏化太陽(yáng)能電池，太陽(yáng)能電池由如下方法制作而成:
[0007](I)制備1102和N1混合小粒子
[0008]首先合成T1jP N1混合物作為漿料中的納米膠聯(lián)劑。
[0009]將25wt%的偏鈦酸溶解到濃硫酸中，冷卻后過(guò)濾分離不溶物，將氨水加到濾液中獲得沉淀物，再用去離子水清洗沉淀物至完全去除SO42，用硝酸溶解沉淀物，過(guò)濾后，將濾液加熱到沸騰，產(chǎn)生沉淀物，在其中加入一定比例的N1粉末，攪拌混合均勻，即的1102和N1混合小粒子。
[0010](2)制備工作電極
[0011]工作電極采用Ti片，其具有重量輕、柔性好、成本低的特點(diǎn)。
[0012]a.取一定尺寸的Ti片，厚度為0.14mm，將其浸漬在0.1M的HCl溶液中，時(shí)間為5h，然后用水和乙醇清洗；
[0013]b.將得到的T1jP N1混合小粒子分散到鹽酸和乙醇的混合液中(體積比1:4)，充分?jǐn)嚢韬蟮玫郊{米膠；然后將一定量的P25(含70%銳鈦礦，30%金紅石)分散到無(wú)水乙醇中，得到固含量25wt %的P25懸浮液；將納米膠加入到P25懸浮液中，充分?jǐn)嚢璧玫胶旌闲×Ｗ拥腜25漿料，最后采用刮刀法將漿料涂在Ti基底上；
[0014]c.將一定量的鈦酸正丁酯(TBOT)，以及一定量的P25(含70%銳鈦礦，30%金紅石)與6ml無(wú)水乙醇在密閉容器中攪拌10h，得到含TBOT的P25漿料，然后再次采用刮刀法將該漿料刮涂在Ti片上；
[0015]所述漿料TBOT與P25的質(zhì)量比為0.3 ；
[0016]d.將上述得到的Ti基底在150°C下處理I小時(shí)，然后迅速沉浸在0.4mM N719的乙醇溶液中，靜置12小時(shí)，即的N719敏化柔性工作電極；
[0017](3)制備對(duì)電極
[0018]對(duì)電極采用導(dǎo)電塑料(ITO-PET)，取與Ti基底相同尺寸的ΙΤ0-ΡΕΤ，采用磁控濺射一層Pt電極，Pt厚度為0.6 μ m ;
[0019]進(jìn)一步地，在濺射Pt電極之前，可以對(duì)導(dǎo)電塑料進(jìn)行生物酶處理:
[0020]去除基片上的各種油污物，依次放入復(fù)合生物酶液，去離子水各超聲15min ;然后烘干；
[0021]所述復(fù)合生物酶的成分為:堿性蛋白酶0.5g/L,纖維素酶0.9g/L，多酚氧化酶0.05g/L，其余為去離子水；
[0022](4)器件組裝
[0023]將以上的工作電極與對(duì)電極用夾子加緊，向其間空隙注入液態(tài)電解質(zhì)，組成三明治結(jié)構(gòu)的柔性敏化太陽(yáng)能電池。其中，電解質(zhì)組分為0.5MLiI+0.05M 12+0.1M 4-丁基吡啶，溶劑為體積比1:1的乙腈與丙烯碳酸脂混合液。
[0024]對(duì)器件進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試中所用太陽(yáng)能模擬器光強(qiáng)為10mWcm 2(lsun)。
[0025]對(duì)比了不同參數(shù)下，電池的轉(zhuǎn)化效率。
[0026]本發(fā)明的有益之處在于:
[0027]本發(fā)明是基于柔性襯底的染料敏化太陽(yáng)能電池。染料主要作用是吸收太陽(yáng)光，染料分子由能量較低的基態(tài)被激發(fā)到激發(fā)態(tài)，然后激發(fā)態(tài)電子迅速注入到打02的導(dǎo)帶中，并被工作電極收集，通過(guò)外電路做功后到達(dá)對(duì)電極；電解質(zhì)中的1-可還原染料分子，從而完成電流循環(huán)。
[0028]工作電極襯底采用Ti片，其具有重量輕、柔性好、成本低的特點(diǎn)，可以應(yīng)用于非平坦的表面，并且在其上制備的工作電極成膜總質(zhì)量較好；對(duì)電極采用導(dǎo)電塑料(ITO-PET);工作電極涂覆了打02和N1混合物漿料，可以更好的吸附染料(N719)。
[0029]最終得到的太陽(yáng)能電池性能佳，轉(zhuǎn)化效率極高，而且壽命很長(zhǎng)。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1為本發(fā)明的外墻隔熱框架的示意圖。
[0031]圖2為柔性敏化太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)示意圖。其由工作電極、對(duì)電極和電解液組成，工作電極為柔性Ti片01，其上涂覆有P25漿料02作為染料，對(duì)電極為導(dǎo)電塑料(ITO-PET) 05，磁控濺射有Pt導(dǎo)電層04，電解液03含有I離子。
【具體實(shí)施方式】
[0032]柔性基底敏化太陽(yáng)能電池具有可彎曲、不易碎、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用到諸如手機(jī)、手表、編織物等領(lǐng)域，可極大的拓寬光伏器件的應(yīng)用范圍，并且柔性基底成本低廉，有利于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
[0033]染料敏化太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)主要分為三個(gè)部分，即:光敏電極、電解液、對(duì)電極。其中光敏電極主要作用是接收太陽(yáng)光并轉(zhuǎn)化為電能，電解液和對(duì)電極的作用是支持太陽(yáng)能電池循環(huán)運(yùn)作。大多數(shù)染料敏化太陽(yáng)能電池的光敏電極都是由吸附了染料的二氧化鈦薄膜覆蓋在導(dǎo)電玻璃上制成。二氧化鈦薄膜則是由不同尺寸的銳鈦礦二氧化鈦納米顆粒構(gòu)成。染料分為金屬配位化合物和有機(jī)小分子等種類，其中金屬配位化合物使用較為廣泛，特別是含釕的配位化合物更是表現(xiàn)出高的轉(zhuǎn)換效率。染料分子一般都含有羧基或者膦酸基，能夠和二氧化鈦上的基團(tuán)相互作用，從而將染料分子固定在二氧化鈦顆粒表面。光敏電極的制備首先是在導(dǎo)電基板上利用物理涂覆或者水熱法制備一層二氧化鈦納米結(jié)構(gòu)薄膜，為了達(dá)到較高的轉(zhuǎn)換效率，制備的二氧化鈦應(yīng)為銳鈦礦晶型，通常是利用高溫使其轉(zhuǎn)換為所需的晶型。隨后將覆蓋有二氧化鈦薄膜的導(dǎo)電玻璃浸泡在染料溶液中，使染料分子在二氧化鈦納米結(jié)構(gòu)表面吸附，達(dá)到吸附飽和后取出即得到光敏電極。電解液中有效成分為氧化還原對(duì)，最常用的為碘和碘離子，也有使用其他有機(jī)小分子如二茂鐵，二硫醚衍生物等。對(duì)電極基本是用具有催化活性的鉑金層覆蓋的導(dǎo)電玻璃。
[0034]染料敏化太陽(yáng)能電池工作原理為:
[0035]當(dāng)染料敏化太陽(yáng)能電池接受到光照后，染料分子會(huì)吸收光能，從基態(tài)躍迀到激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生了中心離子到配體的電荷迀移，并將電子通過(guò)配體注入二氧化鈦納米顆粒中，電子進(jìn)一步在二氧化鈦納米顆粒間傳輸，并最終積累在二氧化鈦層后方導(dǎo)電基板上。由于染料分子是吸附在二氧化鈦納米顆粒表面，而二氧化鈦薄膜的納米結(jié)構(gòu)決定了其具有非常高的比表面積。故使用具有納米結(jié)構(gòu)的二氧化鈦薄膜能夠有效的提高電池中染料分子的數(shù)量，進(jìn)而提尚其對(duì)入射光線的利用率，提尚轉(zhuǎn)換效率。
[0036]染料分子由較低能級(jí)的基態(tài)被激發(fā)為較高能級(jí)的激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)電子迅速注入到打02的導(dǎo)帶中，并被T1 J莫的導(dǎo)電基底所收集，繼而通過(guò)外電路做功后到達(dá)電極；而電解質(zhì)中的I可使染料分子再生，產(chǎn)生的13接受傳遞到對(duì)電極的電子，從而完成電流循環(huán)。
[0037]本發(fā)明的設(shè)計(jì)主要出于對(duì)以下幾點(diǎn)的考慮:
[0038]基于柔性襯底的染料敏化太陽(yáng)能電池。本發(fā)明中，染料主要作用是吸收太陽(yáng)光，染料分子由能量及較低的基態(tài)被激發(fā)到激發(fā)態(tài)，然后激發(fā)態(tài)電子迅速注入到T12的導(dǎo)帶中，并被工作電極收集，通過(guò)外電路做功后到達(dá)對(duì)電極；電解質(zhì)中的1-可還原染料分子，從而完成電流循環(huán)。
[0039]工作電極襯底采用Ti片，其具有重量輕、柔性好、成本低的特點(diǎn)，可以應(yīng)用于非平坦的表面，并且在其上制備的工作電極成膜總質(zhì)量較好；對(duì)電極采用導(dǎo)電塑料(ITO-PET);工作電極涂覆了打02和N1混合物漿料，可以更好的吸附染料(N719)。
[0040]圖1為本發(fā)明的外墻隔熱框架示意圖，在隔熱框架的外表面安裝柔性染料敏化太陽(yáng)能電池。
[0041]實(shí)施例1:
[0042]—種新型外墻隔熱框架，特征在于，在隔熱框架的外表面安裝基于柔性襯底的染料敏化太陽(yáng)能電池，太陽(yáng)能電池由如下方法制作而成:
[0043](I)制備1102和N1混合小粒子
[0044]首先合成T1jP N1混合物作為漿料中的納米膠聯(lián)劑。
[0045]將25wt%的偏鈦酸溶解到濃硫酸中，冷卻后過(guò)濾分離不溶物，將氨水加到濾液中獲得沉淀物，再用去離子水清洗沉淀物至完全去除SO42，用硝酸溶解沉淀物，過(guò)濾后，將濾液加熱到沸騰，產(chǎn)生沉淀物，在其中加入一定比例的N1粉末，攪拌混合均勻，即的1102和N1混合小粒子。
[