[发明专利]一种集成有机光伏电池的微功耗电子产品

说明书

本发明公开了一种集成有机光伏电池的微功耗电子产品。所述微功耗电子产品的电池为有机光伏电池；所述微功耗电子产品为计算器、电子时钟、定时器、电子标签或无线传感器节点。本发明提出有机光伏在室内光的辐射强度下(通常为50～1000lux)表现出优良的光电转化效率，因而首次将有机光伏电池应用于室内光下驱动微功耗电子产品，从而实现在室内光环境下以更高的光电转化效率来驱动微电子产品。本发明使用有机光伏电池，相较于市场上普遍商业化生产的太阳能电池(如硅晶电池)，在室内光环境下能够实现20％以上的光电转化效率，最高可达24.7％。

技术领域

本发明涉及有机光伏电池的应用，具体涉及一种集成有机光伏电池的微功耗电子产品。

背景技术

目前，广泛使用的计算器、电子表、计时器等微功耗电子产品的功率在微瓦到毫瓦级别。它们主要使用干电池或者可充电的锂离子电池供电。电池的电量、寿命是微功耗电子产品使用过程中重要的限制因素。除此之外，电池的储能密度、尺寸和质量对于电子产品的轻量化也是挑战。从产品使用的环境中获取可再生能源将能有效的解决以上的问题。由于这些微功耗电子产品主要工作在室内环境下，光伏电池能够转化室内光能量为其提供可再生的电能。

硅晶电池是最主要的光伏电池，在户外具有较高的光电转化效率和稳定性。然而，当硅晶电池在室内光环境下工作时，光电转化效率会显著下降(Energies 2014,7,1500-1516；Appl.Energy,2017,191,10-21)。进而，亟待开发一种在室内光下具有高光电转化效率的光伏电池，并将其集成在微电子产品上使用。

发明内容

本发明的目的是将有机光伏电池集成在微功耗电子产品上为其提供可再生电能。

将有机光伏电池集成于微功耗电子产品，形成如图2所示的示意图。

其中，所述微功耗电子产品可为计算器、电子时钟、定时器、电子标签或无线传感器节点。

所述微功耗电子产品的工作功率为1～2000uW。

所述微功耗电子产品驱动电压一般为1～10V。

所述微功耗电子产品可以选择附加储能设备，示意图如图1所示：当所述微功耗电子产品偶尔处于黑暗环境中，由所述储能设备为微功耗电子产品继续供电，所述的储能设备可以选自，但不仅限于：锂离子电池、电容器、镍氢电池。

对于间歇性工作的微功耗电子产品，当所述微功耗电子产品工作时，由所述储能设备为所述微功耗电子产品供电。当所述微功耗电子产品不工作时，所述有机光伏电池为所述储能设备充电。

当所述微功耗电子产品一直工作在足够光照强度的环境下，可以去掉所述储能设备节省空间，如图1所示。

图1和图2中，所述微功耗电子产品中的显示器可以是，但不仅限于：液晶屏，电子纸，发光二极管显示器(LED)和有机发光二极管显示器(OLED)。其中的电路控制芯片和显示器控制芯片可以合二为一。传感器或其他设备一般为温度传感器、压力传感器喇叭；示例性地，计时器上的喇叭。

可设置过载保护设备对所述有机光伏电池对所述储能设备充电时起保护作用。

本发明中，所述有机光伏电池包括依次叠加的阳极、阳极修饰层、活性层、阴极修饰层和阴极，结构示意图如图3所示，其中，

所述电极材料选自，但不仅限于：ITO、FTO、银纳米线、AZO、钙、镁、钡、铝、银、金、铜、镍、锌、钛、锰、铁、铂和钼中的任一种；

所述阳极修饰层的材料选自，但不仅限于：PEDOT:PSS(聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐)、三氧化钼、五氧化二钒和氧化镍中的任一种。

所述阴极修饰层的材料选自，但不仅限于：氟化锂、氧化锌、钛配合物、氧化锡、含胺基聚芴类共轭高分子及其衍生物中的一种、两种或更多种。