[发明专利]一种光电能量转换器件及其制备方法

说明书

本发明属于光电能量转换器件技术领域，具体公开一种光电能量转换器件及其制备方法。该光电能量转换器件包含：薄膜制动器和能量传感器；所述薄膜制动器包含刺激响应层，刺激响应层中含有光敏纳米复合材料；所述能量传感器包含第一电极层、第二电极层和设置在第一电极层和第二电极层之间的能量传感层，所述刺激响应层与第一电极层相对放置，且一侧末端相连接。本发明的光电能量转换器件将液晶材料的形变和光敏材料的光热效应应用于自驱动光传感器，具有低磨损、非接触、可远程控制，易操作，低噪音等优势，且制作工艺简单，容易实现规模生产，可将光能转化的机械能和热能都转换为电能，使能量得到更高效的利用。

技术领域

本发明属于光电能量转换器件技术领域，具体涉及一种光电能量转换器件及其制备方法。

背景技术

液晶分子形状和排列的各向异性使液晶材料具有光学各向异性，液晶分子排列对温度、电场、磁场等外界刺激具有敏感性。液晶弹性体的向列相-各向同性的转变使得其可实现快速、可逆的形变。偶氮染料、石墨烯、氧化石墨烯(GO)以及碳纳米管等光敏纳米复合材料表现出良好的光热效应，可将紫外光/可见光/近红外光(NIR)/阳光转为热能，成为光响应制动器的一个研究热点。将具有光活性的纳米复合材料与液晶弹性体的机械响应结合起来，制备光响应制动器引起了广泛关注。

专利文献CN104851929A公开一种基于石墨烯表面等离激元的光电材料可调吸收增强层，构成该增强层的石墨烯为由单层石墨烯构成的具有微纳米尺度结构特征的薄膜，用具有微纳结构的掺杂石墨烯来增强光电材料的光学吸收性能，从而提高光电器件的整体性能，同时利用石墨烯的电场效应，通过静电掺杂的方式，可以实现对光电材料吸收性能的有效调控。对于高效薄膜太阳能电池、波长选择性光谱探测器等光电器件的开发具有重要意义。

专利文献CN103311441A提供了一种石墨烯悬浊液分散系，将其添加在异质结太阳能电池器件中能显著提升器件的短路光电流，进而提升器件光电能量转化效率，可用作太阳能电池器件的添加材料。

PVDF等材料具有良好的热释电性和压电性，即晶体在某一定方向产生表面极化电荷，间断的受热/冷却或间断的受力以及变形导致白发式的极化强度的变化，分别产生热释电流和压电电流。摩擦电纳米发电机，该发电机利用了摩擦起电和静电感应效应，主要通过摩擦材料间的接触分离产生电势差进而产生感应电流。将热释电、压电、摩擦电结合起来的复合能量转换器件具有优良的电输出性能。而这种能量转化器件一般为接触式，操作过程中也会存在磨损等问题，而且收集的能量一般为热能与机械能，不易实现远程控制。

因此，亟需制备一种光敏的制动传感器既可以收集光能转变的机械能与热能，又可以将该机械能与热能分别通过压电、摩擦电、热释电的形式收集实现光能到电能最大化的转变。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种光电能量转换器件及其制备方法，该光电能量转换器件可将光能转变为机械能和热能，然后再转变为电能，其相对于传统的将热释电、压电、摩擦电结合的器件具有非接触、可远程控制，易操作，低噪音等优势。

本发明的第一方面提供了一种光电能量转换器件，该光电能量转换器件包含：薄膜制动器和能量传感器；所述薄膜制动器包含刺激响应层，刺激响应层中含有光敏纳米复合材料；所述能量传感器包含第一电极层、第二电极层和设置在第一电极层和第二电极层之间的能量传感层，所述刺激响应层与第一电极层相对放置，且一侧末端相连接。

本发明的第二方面提供了一种光电能量转换器件的制备方法，该制备方法包括：

1)制备薄膜制动器，所述薄膜制动器包含刺激响应层，刺激响应层中含有光敏纳米复合材料；

2)制备能量传感器，所述能量传感器包含第一电极层、第二电极层和设置在第一电极层和第二电极层之间的能量传感层；

3)将薄膜制动器和能量传感器进行组装，所述刺激响应层与第一电极层相对放置，且一侧末端相连接；