[实用新型]基于3D打印纳米金刚石透明薄膜电池的家用玻璃

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种能够利用太阳能的家用玻璃，具体为基于3D打印纳米金刚石透明薄膜电池的家用玻璃。

背景技术

太阳能电池目前大多是利用四价的半导体硅材料制备的，制备的过程高耗能、高污染。然而金刚石也是四价的，现在人们已经掌握的实验室制备纳米金刚石的方法低耗能、无污染，所以人工制备的金刚石被普遍用在衣服、鞋帽上。金刚石具有高热导率、高硬度、高击穿场强、低摩擦系数、低介电常数和宽禁带以及电子和空穴高迁移率等优异的物理性能，并有良好的光学透射性和化学稳定性，使金刚石可望成为高温与复杂环境在光学、声学、机械及半导体等领域具有广阔的应用前景的半导体材料。在金刚石薄膜中掺入硼杂质，可以得到具有良好导电性能的p型金刚石薄膜，是一种极佳的半导体材料。纳米金刚石透明薄膜是由纳米金刚石晶粒和非晶碳晶界形成的复合薄膜，它除了具有常规金刚石的优异性质外，还具有表面连续光滑、比表面积大等特点。在纳米金刚石透明薄膜中掺入硼杂质，可望制备得到具有比硼掺杂微晶金刚石薄膜更优异的p型导电性能的薄膜，在纳米电子器件和电化学电极等方面具有较好的应用前景。

现有的家用太阳能采集中，通常在屋顶安装大面积规格统一的电池板用以采集太阳能，但是这种方法价格高昂而且效率平平。现有技术中公开的太阳能玻璃，是采用涂料吸收太阳光后把光线以不同波长传输到安装在玻璃边缘的太阳能电池中，虽然采用透明材质透光率不受影响，但是其稳定性差，光线经过的路径较长，效率低，且目前只提出了构想，仅仅处于理论研究的水平。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种基于3D打印纳米金刚石透明薄膜电池的家用玻璃，其能够充分利用照射到屋内的太阳能，不占用额外空间，且不降低透光率，转化效率高，保证了屋内照明的同时能够根据需求进行太阳能的利用和转化。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

基于3D打印纳米金刚石透明薄膜电池的家用玻璃，包括玻璃，以及依次设置在玻璃靠近室内侧的正极层、P型纳米金刚石透明薄膜、PN结层、N型纳米金刚石透明薄膜和负极层；所述的玻璃至少设置一层，相邻玻璃之间设置有真空间隙。

优选的，所述的玻璃采用双层中空玻璃，最外层玻璃靠近室内侧上依次设置有正极层、P型纳米金刚石透明薄膜、PN结层、N型纳米金刚石透明薄膜和负极层。

优选的，所述的玻璃采用三层中空玻璃，最外层和中间层玻璃靠近室内侧上依次设置有正极层、P型纳米金刚石透明薄膜、PN结层、N型纳米金刚石透明薄膜和负极层。

优选的，负极层上还包覆设置有采用柔性聚醋膜的封装层。

优选的，正极层采用Ti/SnO₂薄膜电极，负极层采用ZnO/Al透明薄膜电极，正极层和负极层上分别设置有正极引线和负极引线。

优选的，负极引线采用由3D打印设备制成的金属铝膜；正极引线采用由3D打印设备制成的ITO薄膜。

优选的，所述的P型纳米金刚石透明薄膜和N型纳米金刚石透明薄膜采用由3D打印设备制成的纳米金刚石透明薄膜。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型所述的家用玻璃，通过设置在靠近室内侧的纳米金刚石透明薄膜电池，在保证窗户透光性的同时，对太阳能进行利用，不仅节省了太阳能电池板额外的占用空间，而且利用家用窗户的设置，充分的对太阳能进行吸收，节省了每个家庭的能源开支；并且能够通过相邻玻璃件的真空间隙实现对纳米金刚石透明薄膜电池的保护，提高其使用的稳定和寿命；并且基于3D打印的设置，能够满足各种不同形状和尺寸的玻璃，进行个性化定制，提高了其适应性。

进一步的，通过多层中空玻璃的设置，并且设置在靠近窗外侧的内部，能够对太阳能进行多次最直接的利用和吸收；利用封装层的设置，更好的保证了纳米金刚石透明薄膜电池和玻璃的结合稳定性和可靠性。

进一步的，通过设置能够用3D打印设备得到的正极引线和负极引线，能够更好的提高家用玻璃的整体结构性，提高太阳能利用率。

附图说明

图1为本实用新型实例中所述的制备步骤框图。

图2为本实用新型实例中所述纳米金刚石透明薄膜热烧结曲线图。

图3为本实用新型实例中所述对玻璃的3D建模图形。

图4为本实用新型实例中所述双层中空的家用玻璃的结构示意图。

图中：玻璃1，正极层2，P型纳米金刚石透明薄膜3，PN结层4，N型纳米金刚石透明薄膜5，负极层6，真空间隙7。

具体实施方式