[发明专利]一种在浮空器囊体上集成柔性钙钛矿太阳能电池的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种在浮空器囊体上集成柔性钙钛矿太阳能电池的方法，属于航天航空设备领域。

背景技术

根据使用环境，浮空器分为对流层浮空器（包括系留艇、飞艇等）和平流层浮空器（包括平流层飞艇、自由漂浮气球等）。

对流层浮空器一般采用蓄电池或者发电机组作为飞行中使用的能源，平流层浮空器一般采用蓄电池或者太阳能电池板作为飞行时使用的能源。无论是蓄电池、发电机组还是太阳能电池板，均存在重量大、能量密度低、高空中效率低等缺点。因此，能源问题是制约浮空器尤其是平流层浮空器发展的巨大障碍。

由于浮空器具有囊体表面积大、受光照面积大的特点，若能将太阳能薄膜电池与传统的囊体材料集成在一起，使得飞艇结构与能源装置实现一体化，将对浮空器的发展具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种在浮空器囊体上集成柔性钙钛矿太阳能电池的方法，以在实现浮空器结构与能源装置一体化的同时，降低浮空器结构重量。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种在浮空器囊体上集成柔性钙钛矿太阳能电池的方法，包括如下步骤：

S1、直接在浮空器囊体蒙皮材料表面制作柔性钙钛矿太阳能电池，或者将预先制作的柔性钙钛矿太阳能电池固定在浮空器囊体蒙皮材料表面；

S2、封装。

S1中，直接在浮空器囊体蒙皮材料表面制作柔性钙钛矿太阳能电池时，在蒙皮材料表面依次印刷钙钛矿太阳能电池的阳极、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层和阴极。

所述印刷方式包括喷墨印刷、凹版印刷、柔版印刷及丝网印刷中的一种或多种。

S1中，在将预先制作的柔性钙钛矿太阳能电池固定在浮空器囊体蒙皮材料表面时，通过粘接剂将预制的柔性钙钛矿太阳能电池粘接于浮空器囊体蒙皮材料表面。

所述浮空器囊体蒙皮材料包括阻氦层、承力层、融合层、粘结层、主结构层及阻气层。

所述柔性钙钛矿太阳能电池还包括柔性衬底，柔性衬底上依次印刷有钙钛矿太阳能电池的阳极、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层和阴极，优选地，所述柔性衬底由PET（Polyethylene terephthalate）、PI（Polyimide）、柔性玻璃中的一种或多种制成。

S2中，封装时，在柔性钙钛矿太阳能电池的表面和/或侧面涂覆或者溅射封装层。优选地，在柔性钙钛矿太阳能电池的表面和侧面涂覆或者溅射封装层。

所述封装层为氧化硅层和/或氮化硅层。

基于同一个发明构思，本发明还提供一种浮空器囊体，所述浮空器囊体表面集成有柔性钙钛矿太阳能电池。

优选地，所述浮空器囊体表面通过上述方法集成有柔性钙钛矿太阳能电池。

基于同一个发明构思，本发明还提供一种浮空器，包括浮空器囊体，所述浮空器囊体表面集成有柔性钙钛矿太阳能电池。优选地，所述浮空器囊体表面通过上述方法集成有柔性钙钛矿太阳能电池。

进一步地，所述柔性钙钛矿太阳能电池直接在囊体材料上制备，或者固定在囊体表面。

进一步地，所述柔性钙钛矿太阳能电池通过粘接剂固定于囊体表面。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1. 柔性电池与传统的囊体材料集成在一起，使得浮空器结构与能源装置实现一体化；

2. 在囊体材料上集成柔性钙钛矿太阳能电池，无需搭载重量较大的太阳能硅晶板等部件，使得浮空器重量减轻；

3. 浮空器囊体材料上集成柔性电池后，浮空器可以折叠发射；

4. 使用氧化硅和氮化硅无机-无机的薄膜封装方法，阻水、阻氧以及耐紫外线性能更好，使得钙钛矿太阳能电池的使用寿命达到五年以上。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明的各实施方式进行详细的阐述。所举实例只用于解释本发明，并非用于限制本发明的范围。

实施例1

在浮空器囊体蒙皮材料表面制作钙钛矿太阳能电池，使用喷墨印刷钙钛矿太阳能电池的阳极、凹版印刷其空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层和阴极。在电池的阳极、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层和阴极的末端和阴极表面分别溅射氧化硅层和氮化硅层进行封装。

实施例2

在柔性衬底材料上使用喷墨印刷钙钛矿太阳能电池的阳极、凹版印刷其空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层和阴极。使用粘结剂将上述制作的钙钛矿太阳能电池贴合在囊体蒙皮材料表面。在电池的阳极、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层和阴极的末端和阴极表面分别溅射氧化硅层和氮化硅层进行封装。