[发明专利]一种基于高效率太阳能电池的户外照明设备

说明书

技术领域

本发明涉及照明领域，更具体涉及一种基于高效率太阳能电池的户外照明设备。

背景技术

户外照明设备是用在室外的灯具，例如，公园、广场、马路两边以及户外广告照明设备。户外照明灯具主要包括：草坪灯、庭院灯、隧道灯、泛光灯、水底灯、路灯、洗墙灯、景观灯，地埋灯等。

由于户外照明设备用途的复杂性，对其功能提出更高的要求。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种基于高效率太阳能电池的户外照明设备。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种基于高效率太阳能电池的户外照明设备，该户外照明设备外部安装检测装置，所述检测装置基于自供能感测元件，并且还包括数据读取模块和气体识别模块；该自供能感测元件包括染料敏化太阳能电池模块和气体传感器模块；染料敏化太阳能模块作为气体传感器模块的工作电源，产生自供能的效果，可以实现对户外照明设备工作环境中有害气体的快速检测，灵敏度高，方便快捷，同时达到高效利用太阳能的目的。

所述染料敏化太阳能电池模块包括对电极、光阳极以及填充于所述对电极和光阳极之间的电解液，所述对电极包括不锈钢基底、紧邻不锈钢基底的导电催化层、设置于所述导电催化层上的碳纳米管，所述光阳极包括ITO导电玻璃基底和位于ITO导电玻璃基底上的TiO₂粒子和染料分子层，所述TiO₂粒子的粒径约60nm，所述对电极上碳纳米管的长度为7μm；所述气体传感器模块包括硅片衬底、氧化钨纳米线和Au电极，所述硅片衬底的表面上腐蚀有多孔硅区域，所述多孔硅区域的表面蒸镀有一层氧化钨膜与多孔硅一起作为检测气体的复合敏感材料，所述多孔硅的孔径为20～30nm；所述染料敏化太阳能电池模块和气体传感器模块设置于表面有一直径为0.5cm的进气孔的规格为5cm×5cm×1cm的铝制的长方体框架内，所述染料敏化太阳能电池模块通过粘合剂粘合至所述框架的外表面，并使光阳极朝上，所述气体传感器模块、数据读取模块设置于所述框架内部，所述染料敏化太阳能电池模块、所述气体传感器模块和数据读取模块通过导线连接。

优选地，所述染料敏化太阳能电池模块的制作包括如下步骤：

S1：对电极制备：①选用厚度为0.3mm的规格为5cm×5cm的不锈钢基底，用砂纸抛光，经过丙酮、乙醇、去离子水依次超声清洗；②利用磁控溅射法在不锈钢基底上镀金属Cr膜和Ni膜形成导电催化层，所述Cr膜的厚度为300nm，所述Ni膜的厚度为15nm；③利用CVD法，CH₄为碳源，Ni为催化剂，生长碳纳米管；

S2：光阳极的制备：①分别取无水乙醇50ml、乙二醇胺2ml，在50℃水浴中搅拌使其充分混合，在混合溶液中加入钛酸丁酯9ml，继续在水浴中搅拌1h，然后加入无水乙醇10ml，在水浴中搅拌1h，静置12h，得到TiO₂溶液，将其过滤，干燥；②取5g步骤①中干燥的TiO₂粒子、10ml乙醇、2ml乙酰丙酮混合，放入研钵中研磨充分，制得TiO₂浆料；③取步骤②中的适量的TiO₂浆料刮涂在清洗后的规格为5cm×5cm的ITO导电玻璃基底上，经过110℃下处理2h，然后将其浸渍在N719的乙醇溶液中6h，即得光阳极；

S3：电解液配制：0.5M碘化锂、0.06M碘、0.1M 4-叔基吡啶和0.3M 1-丙基-3-甲基咪唑碘盐，溶剂为体积比1:1的乙腈和丙烯碳酸脂混合液；

S4：组装：将对电极覆盖在光阳极上，两者之间形成50μm的空腔，边缘利用绝缘体封装，将电解液注入到空腔中，形成染料敏化太阳能电池模块；

所述气体传感器模块的制备包括以下步骤：

①切割硅片衬底尺寸至2cm×2cm，放入清洗液中超声清洗40min，清洗液为体积比为3:1的98％浓硫酸和40％双氧水；取出硅片衬底用去离子水冲洗干净，再放入氢氟酸中浸泡10min，再依次用丙酮、乙醇、去离子水分别超声清洗20min；

②采用电化学法腐蚀硅片，配制腐蚀液，腐蚀液为体积比1:3的氢氟酸(40％)和去离子水的混合液，腐蚀电流为45mA/cm²，腐蚀时间为1h，在硅片衬底表面形成大小1.5cm×1cm的多孔硅区域；

③将硅片衬底放入磁控溅射仪中，在其多孔硅区域表面蒸镀一层钨膜，厚度为200nm，然后将硅片衬底放入管式炉中，密封常压下通入氮气，利用CVD法450℃生长氧化钨纳米线；