[发明专利]水下工作的光伏储能一体化装置及其制备方法

说明书

本发明公开了一种水下工作的光伏储能一体化装置及其制备方法，主要解决现有技术光电转换效率低、水下稳定性差、成本高的问题。其包括钙钛矿太阳能电池模组、稳压器、充放电管理组件和储能电池。稳压器连接在太阳能电池模组的输出端与充放电管理组件的输入端口之间，充放电管理组件的输入输出双向端口与储能电池的输入输出双向端口相接，该太阳能电池模组，由多个钙钛矿太阳能电池构成，每个钙钛矿太阳能电池包括透明导电衬底、电子传输层、吸光层、空穴传输层、金属电极、隧穿疏水层和双层封装结构。该吸光层采用三维钙钛矿与二维钙钛矿的复合材料，弱光性能好。本发明成本低、效率高、能全时段全天候的储能供电，稳定性好，可用于水下供能系统。

技术领域

本发明属于电子器件技术领域，更进一步涉及一种光伏储能一体化装置，可用于水下供能系统。

背景技术

钙钛矿太阳能电池作为一种新型的太阳能电池，可以用溶液法进行加工处理，还可以和印刷工艺结合，极大地节省生产成本。同时钙钛矿太阳能电池还具有轻、薄的特性，并可以沉积在柔性衬底上。近几年，钙钛矿太阳能电池在光电转化效率、制备方法和器件结构上都有了显著提升。但是目前对应用到钙钛矿太阳能电池的微型系统的研究还不够丰富，尤其光电转化和储能一体化系统的水下应用方面还存在空白，这一系统装置的实现对许多水下设备如无人潜航器等的实际应用是至关重要的。

西安智盛锐芯半导体科技有限公司在其申请的专利文献“一种基于疏水涂层的钙钛矿太阳能电池”(申请号：201811271676.9申请公开号：CN 111106251 A)中公开了一种钙钛矿太阳电池。该钙钛矿太阳电池在钙钛矿吸光层上制备了一层疏水涂层，可以防止钙钛矿膜与氧气和水汽接触，从而减缓了钙钛矿材料的分解，延长了钙钛矿太阳能电池的寿命。但是，这一方法制得的电池不能直接应用于水下工作，而且仍存在太阳能电池供电取决于环境条件的问题，无法全天候全时段供电。

深圳先进储能材料国家工程研究中心有限公司在其申请的专利文献“便携式光伏一体化储能装置”(申请号：201721555401.9授权公开号：CN 207504625 U)中公开了一种光伏一体化储能装置。该一体化装置结构简单，方便携带，而且设置了散热装置，可提高装置的安全性和寿命。但是，这一装置存在两方面的不足，一是由于其使用的太阳能电池在水下弱光条件下光电转换效率不够高，不利于整个光伏储能装置的能量收集与存储，二是由于这种电池的制备成本高，不利于系统成本的降低。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种水下工作的光伏储能一体化装置及其制备方法，以提高光伏供电一体化系统的水下光电转化效率、水下稳定性及应用能力，并减低其成本，实现对外部设备高效率、简单化以及全时段的供电。

本发明的技术方案是这样实现的：

1.一种水下工作的光伏储能一体化装置，包括太阳能电池模组1、稳压器2、充放电管理组件3和储能电池4，稳压器2连接在太阳能电池模组1的输出端与充放电管理组件3的一个输入端口之间，充放电管理组件3的一个输入输出双向端口与储能电池4的输入输出双向端口相接，所述太阳能电池模组1，由多个钙钛矿太阳能电池构成，每个钙钛矿太阳能电池包括透明导电衬底11、电子传输层12、吸光层13、空穴传输层15和金属电极16其特征在于：

每个的钙钛矿太阳能电池还包括隧穿疏水层14和双层封装结构17，用于隔绝外界的水汽进入，保护吸光层13不被水分侵蚀分解；

所述吸光层13，采用三维钙钛矿与二维钙钛矿的复合材料，以提高疏水性和在水中的稳定性及光电转化效率，其厚度为150-550nm；

所述隧穿疏水层14，采用聚苯乙烯PS、聚四氟乙烯PTFE、聚偏氯乙烯-三氟乙烯共聚物PVDF-TrFE和氟硅烷中的一种或多种，其厚度为2-20nm；