[发明专利]一种光伏电池织物与其它功能纤维共混纺织品的织造方法

说明书

本发明公开了一种光伏电池织物与其它功能纤维共混纺织品的织造方法，光伏电池织物由具有纤维结构的多根光阳极和对电极组成；织造方法包括如下步骤：将光阳极、对电极以及其它功能纤维按照一定的组织规律分别布置在经线或纬线方向上，采用机织方式交错编织，即得；其中，布置方式采用下述任一一种：I、直接作为经线或纬线连接到牵引装置上；II、连接到其它纤维上再作为经线或纬线连接到牵引装置上；编织过程中经线与纬线的接触压强为1kPa‑10MPa，单根经线拉力为10‑3N‑10N。本发明的织造方法通过不同编织纹路的复合，使纺织品具有电子电路集成定制等多功能性，并且织物在180°弯曲角度下，仍能维持原本光电效率。

技术领域

本发明涉及一种光伏电池织物与其它功能纤维共混纺织品的织造方法。

背景技术

在电子产品发展日新月异的今天，可穿戴电子技术已经成为当前发展的潮流趋势；随着可穿戴电子产品给我们生活带来巨大变革的同时，对与之相匹配的柔性能源设备需求日益突出。但传统电池以硬性平板式结构为主，不可避免地存在抗外力能力欠佳，受空间限制大等结构性不足，制约了产品多样性设计和大面积电池模块的运输、安装及使用等。

柔性太阳能电池因具有相对更宽的应用领域等而备受关注。当前柔性太阳能电池的研究大多集中在聚合物/ITO基板上，且相应电池的效率已与传统光伏电池相当。不过脆性ITO膜的使用，极大限制了器件的灵活性；且大多数聚合物又存在耐热性和耐疲劳较差等缺陷。近年来，以柔性纤维太阳能电池等为代表的新型柔性能源器件的出现，将使电池基底不再局限于昂贵的透明导电玻璃，不仅降低柔性器件成本，且可与当今纺织技术混合使用，来制备染料敏化太阳能电池纺织品，已引起各界的广泛关注。

本发明的发明人范兴等早起申请的中国专利申请CN201310300847.7公开了一种纤维结构的染料敏化太阳能电池光阳极及其制备方法。纤维结构的灵活性和柔性，为太阳能电池纺织品的构建提供了更多的可能，金属纤维基底良好的导电性也为电池织物的大面积化提供了更多的便利。但是纤维缠绕式结构的太阳能电池由于本身长度所限存在受光面积与封装之间的问题使其无法大规模电源供电；而现有大面积太阳能电池模块的制备则多采用电极叠加的方式，其自身的封装、漏液、质量以及机械性能等问题，使其与真正意义上的可编织应用相距甚远。

为实现可编织应用，本发明的发明人范兴等在后续研究中提出了单独的染料敏化太阳能电池织物(Adv Mater.,2016,13,28(2),263-269)、太阳能电池与TENG的混合织物(Nature Energy,2016-09-12,DOI:10.1038/nenergy.2016.138)以及太阳能电池与超级电容器混合织物(ACS Nano,2016,10(10),9201-9207)等三种新型器件。由于传统的半导体器件在组装时都是由两块面积相当的电极面对面贴合而成，而织物器件中纤维形态的电极是相互交错的，这就要求器件组装工艺的巨大改变。再者，传统编织方式的经纬线通常均为单一材质的纤维，而太阳能电池与储能、机械能采集等其它功能织物的纤维材质不同，两者存在的界面效应不同，在编织过程中所能承受的抗拉强度差异也较大，不能简单沿用传统纺织工业的织布技术来编织太阳能电池和其它功能纤维的共混织物器件，这就给此类智能织物的编织带来了巨大挑战。然而，上述三篇文献均没有涉及太阳能电池和其它功能纤维共混编织的具体工艺条件，更没有涉及该如何控制共混编织工艺条件以获得综合性能佳的智能纺织品方面的内容。

因此，研发一种将太阳能电池与其它功能性的纤维电极或器件编织集成在一起，形成可穿戴的织物，使其具有轻薄、柔软、可穿戴、可折叠、透气性好等纺织品的优良性质，且能够通过对编织纹路的设计，丰富产品的外观多样性以及功能，并且可大规模生产应用的方法成了本领域重要研究的课题。

发明内容