本發明屬于微型能量轉化與儲存器件技術領域，具體涉及一種鈣鈦礦太陽能電池集成器件及其制備方法，其能夠提高光電轉化效率、增加電能的存儲量、提高電能存儲和輸出的穩定性。
背景技術：
隨著當前世界工業的發展和人口的持續增長，全球能源需求也隨之激增，尤其是對于諸如石油、煤、天然氣等不可再生資源的需求日益增加。由于人類對化石能源的過度開采利用，此類能源儲量已經接近耗盡邊緣。與此同時，隨著化石能源的不斷消耗，大量污染物被排放到自然界中，所帶來的環境問題日趨嚴峻。因此，可再生清潔能源的相關開發利用越來越受到人們的關注。近年來，太陽能電池作為一種可再生清潔能源的能量轉化器件，已經逐漸得到了認可。
鈣鈦礦作為一種新型光敏材料，由于具有成本低、制備簡單、吸光性能優良和電子遷移率高等一系列優點，從2009年以來已經受到了越來越廣泛的關注。在過去七年間，隨著新材料和新結構引入應用，鈣鈦礦太陽能電池的光電流轉換效率不斷提升，從3.8％增長到了22.1％，其效率已經初步與商業化的硅太陽能電池相當。
在實際應用中，由于氣候改變、季節變化和晝夜更替等因素導致的光照強度變化和溫度變化都會使得太陽能電池的能量輸出產生劇烈波動。
微型超級電容器作為一種新型儲能元器件，具有充放電時間短、能量密度高、成本低、壽命長和可靠性高等優點。近年來，傳統的微型化電池因其壽命短、功率小和儲能密度低等劣勢，在實際應用中受到了極大限制。隨著微納制造技術的不斷發展，微型超級電容器作為一種新型微能源器件迅速崛起，受到了廣泛關注。因此，鈣鈦礦太陽能電池與微型超級電容器器件的集成是實現能量有效存儲和穩定輸出的一種有效途徑。
太陽光的波長范圍為300nm-1400nm。鈣鈦礦光敏材料由于其禁帶寬度限制，通常其波長吸收范圍為400nm-800nm，主要集中在可見光范圍。太陽光中其余波長范圍內的光能則無法被收集利用，且其中的紅外波段光線會顯著提高太陽能電池的器件溫度。此外，當光照強度較高、環境溫度過高時或在長時間工作狀態下，過高的太陽能電池工作溫度不僅會降低其能量輸出效率，同時還會嚴重損害太陽能電池的使用壽命，甚至破壞其內部結構，具有嚴重危害。因此，在不同環境下，實現太陽能電池的有效能量存儲和穩定能量輸出具有重要意義，同時也是相關研究領域的重要研究方向，而通過集成相關的能量儲存器件和熱能轉化裝置來實現光電與熱電能量的轉化和存儲則是解決該問題的一種重要途徑。
目前，對于太陽能電池與超級電容器集成的相關研究相對較多，而涉及鈣鈦礦太陽能電池同時與超級電容器和熱電器件集成的研究尚為空白，且現存集成方式簡單，工藝復雜且多需經過高溫處理，不適合大規模實際應用，特別是應用在目前廣受關注的柔性電子制造領域備受限制。
針對上述技術問題，目前還沒有看到吸光性能優良、充放電迅速穩定、且結構簡單的鈣鈦礦太陽能電池微型集成器件，因此，對于如何實現微型集成器件中鈣鈦礦太陽能電池對自然光的全光譜吸收，以及微型集成器件中能量的有效存儲和穩定輸出，制造高度集成化的高效鈣鈦礦太陽能電池集成器件，并進一步應用于柔性電子產品，是本發明要解決的問題。
技術實現要素：
針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種鈣鈦礦太陽能電池集成器件及其制備方法。該集成器件基于鈣鈦礦太陽能電池的基本工作特點，采用三明治型結構的集成方式，從上至下分別為鈣鈦礦太陽能電池、溫差發電片和超級電容器。該集成器件其結構簡單，光電轉化效率高，且電能存儲量大、存儲和輸出十分穩定，還具備方便制作，成本較低，有利于大面積工業化生產的優點，尤其適用于柔性太陽能電池產品。
為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種鈣鈦礦太陽能電池集成器件，其特征在于：其包括從上至下依次設置的鈣鈦礦太陽能電池、溫差發電片和超級電容器；
所述鈣鈦礦太陽能電池包括從上至下依次設置的導電基底、光陽極、鈣鈦礦光敏層及碳對電極；
所述溫差發電片設置在所述鈣鈦礦太陽能電池與超級電容器之間，所述溫差發電片與所述鈣鈦礦太陽能電池通過串聯方式實現電性連接；
所述超級電容器設置在所述溫差發電片的冷面層上。
進一步優選地，所述導電基底為單面覆蓋有FTO或ITO導電層的玻璃或柔性PET薄膜，所述光陽極為TiO2、ZnO或Al2O3的薄膜或納米結構。采用上述材料的導電基底，具有導電性能好、反應靈敏迅速的優點，而光電極采用TiO2、ZnO或Al2O3的薄膜或納米結構，其能夠優選地傳輸光電子，提高太陽能電池的轉化效率，且制備簡單、成本低廉，適合大規模使用。
優選地，所述溫差發電片包括設置在碳對電極上的熱面層、與所述熱面層間隔設置的冷面層，設置在所述熱面層及所述冷面層之間、用以連接所述熱面層及冷面層的半導體層，且所述半導體層與所述碳對電極電性連接，所述碳對電極通過導熱硅脂與所述熱面層物理接觸。上述溫差發電片采用上述結構，能夠利用Seebeck效應將熱能轉化為電能，增加了所吸收的太陽光光譜范圍，提升自然光的利用率，進而提高最終的集成器件的吸光效率。
優選地，所述超級電容器包括從上至下依次設置的第一碳電極、固態電解質層和第二碳電極，所述第一碳電極設置在所述溫差發電片的冷面層上，所述第一碳電極與所述溫差發電片的負極電性連接，所述第二碳電極與所述鈣鈦礦太陽能電池的導電基底電性連接，形成并聯電性連接。采用上述超級電容器，能夠進一步實現電能的有效存儲和穩定輸出，進而提高集成器件的穩定性。
按照本發明的另一個方面，提供了一種如上所述的鈣鈦礦太陽能電池集成器件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
(a)預處理鈣鈦礦太陽能電池的導電基底；
(b)在所述鈣鈦礦太陽能電池的導電基底上制備光陽極；
(c)在所述光陽極上制備鈣鈦礦光敏層；
(d)在所述鈣鈦礦光敏層上制備碳對電極，以得到鈣鈦礦太陽能電池；
(e)將所述碳對電極通過導熱硅脂與所述溫差發電片物理連接，同時，將所述鈣鈦礦太陽能電池與所述溫差發電片通過串聯方式進行電性連接，得到具有溫差發電片的集成器件；
(f)在所述溫差發電片冷面層上制備第一碳電極，在所述第一碳電極上制備固態電解質層，在所述固態電解質層上制備第二碳電極，以得到所述超級電容器，同時，將所述第一碳電極與所述溫差發電片負極電性連接，將所述第二碳電極與所述鈣鈦礦太陽能電池的導電基底電性連接，形成并聯電性連接關系，得到具有溫差發電片與超級電容器的鈣鈦礦太陽能電池集成器件。
進一步優選地，在步驟(a)中預處理導電基底時，先將導電基底進行超聲清洗，烘干后在紫外臭氧清洗機中處理進行表面改性。
優選地，在步驟(b)中制備光陽極時，采用旋涂法或噴涂法在導電基底上制備TiO2、ZnO或Al2O3的薄膜或納米結構，構成導電層以獲得光陽極。所述鈣鈦礦層作為光敏層，作用為吸收光能，同時產生光生電子；光陽極作為鈣鈦礦光敏層材料附著載體，作用之一是傳輸光生電子，采用上述材料和制備方法制備光陽極，能夠有效地提高光電轉化效率。
優選地，在步驟(d)中，將石墨粉及炭黑粉作為導電填料與有機載體和粘結劑通過球磨制備低溫碳漿料，采用絲網印刷工藝將所述低溫碳漿料直接印刷在所述鈣鈦礦光敏層上得到碳對電極，所述有機載體優選為尼龍酸二甲酯(DBE)，所述粘結劑優選為丙烯酸樹脂和乙基纖維素的混合物。
優選地，步驟(f)中，所述第一碳電極和第二碳電極均由低溫碳漿料采用絲網印刷工藝制備。采用該制備方法制備的碳電極，用作空穴傳輸層，并存儲電荷，具有儲電量大的優點。
具體地，所述鈣鈦礦太陽能電池的作用是將自然光中的可見光部分的能量轉化為電能；所述碳對電極的作用是對電荷進行存儲，作為所述超級電容器的電極，同時有效吸收太陽光中非可見光部分的能量，并轉化為熱能；所述溫差發電片作為一種熱電轉換器件，當碳對電極作為吸光層吸收太陽光中非可見光波段時，光能轉化為熱能傳導至溫差發電片的熱面層上，所述溫差發電片利用Seebeck效應將熱能轉化為電能，從而增加了所吸收的太陽光光譜范圍，提升了自然光的利用率；所述超級電容器的作用是實現電能的有效存儲和穩定輸出。
總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，具備以下優點和有益效果：
(1)本發明提供的新型微能源器件，將鈣鈦礦太陽能電池、溫差發電片與超級電容器集成在一起。所述鈣鈦礦太陽能電池將自然光中的可見光部分能量轉化為電能；所述超級電容器將電能進行有效存儲和穩定輸出；所述碳對電極有效吸收太陽光中非可見光部分能量，并轉化為熱能；所述溫差發電片利用Seebeck效應將熱能轉化為電能，從而增加了所吸收的太陽光光譜范圍，提升了自然光的利用率。
(2)本發明的導電基底為單面覆蓋有FTO或ITO導電層的玻璃或柔性PET薄膜，光陽極為TiO2、ZnO或Al2O3的薄膜或納米結構。采用上述材料的導電基底，具有導電性能好、反應靈敏迅速的優點，而光電極采用TiO2、ZnO或Al2O3的薄膜或納米結構，配合旋涂或噴涂工藝，其能夠有效地傳輸光電子，提高太陽能電池的轉化效率，且具有制備簡單、成本低廉，適合大規模使用的優點。
(3)本發明的溫差發電片采用冷面層、熱面層、中間設置半導體層的結構，采用上述結構，能夠利用Seebeck效應將熱能轉化為電能，從而有效地提升了自然光的利用率，進而提高最終的集成器件的吸光效率。
(4)本發明的超級電容器包括從上至下依次設置的第一碳電極、固態電解質層和第二碳電極，其中碳電極采用絲網印刷工藝制備，由此制備的碳電極用作空穴傳輸層，并存儲電荷，具有儲電量大的優點。
(5)本發明的集成器件由于采用了三明治型的層疊結構，其集成化程度高、結構簡單，光電轉化效率高，能夠實現太陽光的全光譜吸收，且電能存儲量大、存儲和輸出十分穩定，還具備制作方便，成本低廉，適合大面積工業化生產的優點。
附圖說明
圖1是本發明較佳實施方式提供的具有溫差發電片與超級電容器的鈣鈦礦太陽能電池集成器件的結構示意圖。
在所有的附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的原件或結構，其中：1-導電基底，2-光陽極，3-鈣鈦礦光敏層，4-碳對電極，5-熱面層，6-半導體層，7-冷面層，8-第一碳電極，9-固態電解質層，10-第二碳電極。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
一種鈣鈦礦太陽能電池集成器件，其特征在于：其包括從上至下依次設置的鈣鈦礦太陽能電池、溫差發電片和超級電容器；
所述鈣鈦礦太陽能電池包括從上至下依次設置的導電基底1、光陽極2、鈣鈦礦光敏層3及碳對電極4；
所述溫差發電片設置在所述鈣鈦礦太陽能電池與超級電容器之間，所述溫差發電片與所述鈣鈦礦太陽能電池通過串聯方式實現電性連接；
所述超級電容器設置在所述溫差發電片的冷面層上。
在本發明的一個優選實施例中，所述導電基底1為單面覆蓋有FTO或ITO導電層的玻璃或柔性PET薄膜，所述光陽極2為TiO2、ZnO或Al2O3的薄膜或納米結構。
在本發明的另一個優選實施例中，所述溫差發電片包括設置在碳對電極4上的熱面層5、與所述熱面層間隔設置的冷面層7，設置在所述熱面層5及所述冷面層7之間、用以連接所述熱面層5及冷面層7的半導體層6，且所述半導體層6與所述碳對電極4電性連接，所述碳對電極4通過導熱硅脂與所述熱面層5物理接觸。
在本發明的另一個優選實施例中，所述超級電容器包括從上至下依次設置的第一碳電極8、固態電解質層9和第二碳電極10，所述第一碳電極8設置在所述溫差發電片的冷面層7上，所述第一碳電極8與所述溫差發電片的負極電性連接，所述第二碳電極10與所述鈣鈦礦太陽能電池的導電基底1電性連接，形成并聯電性連接。
本發明還提供了一種如上所述的鈣鈦礦太陽能電池集成器件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
(a)預處理鈣鈦礦太陽能電池的導電基底1；
(b)在所述鈣鈦礦太陽能電池的導電基底1上制備光陽極2；
(c)在所述光陽極2上制備鈣鈦礦光敏層3；
(d)在所述鈣鈦礦光敏層3上制備碳對電極4，以得到鈣鈦礦太陽能電池；
(e)將所述碳對電極4通過導熱硅脂與所述溫差發電片物理連接，同時，將所述鈣鈦礦太陽能電池與所述溫差發電片通過串聯方式進行電性連接，得到具有溫差發電片的集成器件；
(f)在所述溫差發電片冷面層7上制備第一碳電極8，在所述第一碳電極8上制備固態電解質層9，在所述固態電解質層9上制備第二碳電極10，以得到所述超級電容器，同時，將所述第一碳電極8與所述溫差發電片負極電性連接，將所述第二碳電極10與所述鈣鈦礦太陽能電池的導電基底1電性連接，形成并聯電性連接關系，得到具有溫差發電片與超級電容器的鈣鈦礦太陽能電池集成器件。
在本發明的一個優選實施例中，在步驟(a)中預處理導電基底1時，先將導電基底1進行超聲清洗，烘干后在紫外臭氧清洗機中處理進行表面改性。
在本發明的另一個優選實施例中，在步驟(b)中制備光陽極2時，采用旋涂法或噴涂法在導電基底1上制備TiO2、ZnO或Al2O3的薄膜或納米結構，構成導電層以獲得光陽極2。
在本發明的另一個優選實施例中，在步驟(d)中，將石墨粉及炭黑粉作為導電填料與有機載體和粘結劑通過球磨制備低溫碳漿料，采用絲網印刷工藝將所述低溫碳漿料直接印刷在所述鈣鈦礦光敏層3上得到碳對電極4，所述有機載體優選為尼龍酸二甲酯(DBE)，所述粘結劑優選為丙烯酸樹脂和乙基纖維素的混合物。
在本發明的一個優選實施例中，步驟(f)中，所述第一碳電極8和第二碳電極10均由低溫碳漿料采用絲網印刷工藝制備。
為了更好地解釋本發明，以下給出了三個具體實施例。
實施例1
請參閱圖1，一種具有溫差發電片與超級電容器的鈣鈦礦太陽能電池集成器件的制備方法包括以下步驟：
第一步，預處理導電基底。具體地，首先，提供一個導電基底1，將所述導電基底1用丙酮和乙醇分別超聲清洗15分鐘；之后，將所述導電基底1烘干后再用紫外臭氧清洗機處理30min進行表面改性。所述導電基底1的電阻率可達7Ω·cm，光透率大于90％，耐受溫度可達500℃。本實施方式中，所述導電基底1包括導電玻璃及形成在所述導電玻璃上的FTO/ITO導電薄膜層。
第二步，制備光陽極。具體地，采用旋涂法在所述導電基底上制備TiO2致密層及TiO2多孔層，后經過500℃高溫退火處理，以得到光陽極2。本實施方式中，所述致密層的厚度為20nm，所述多孔層的厚度為200nm；可以理解，在其他實施方式中，所述致密層的厚度可以為20nm-80nm之間的任意值，所述多孔層的厚度可以為200nm-800nm之間的任意值。
第三步，制備鈣鈦礦光敏層。具體地，首先將CH3NH3I與PbI2按照摩爾比為1:1配比制成γ-丁內酯溶液；之后將所述γ-丁內酯溶液在60℃下充分混合12小時，得到黃色的澄清液；最后，采用旋涂法將所述澄清液沉積在所述光陽極2的表面上，以形成鈣鈦礦光敏層3。
第四步，制備碳對電極。具體地，采用尼龍酸二甲酯(DBE)作為有機載體、丙烯酸樹脂及乙基纖維素作為粘結劑、石墨粉及炭黑粉作為導電填料通過球磨制備低溫碳漿料；之后，采用絲網印刷工藝將所述低溫碳漿料直接印刷在所述鈣鈦礦光敏層3上，以得到碳對電極4，完成鈣鈦礦太陽能電池的制備。
第五步，集成溫差發電片。具體地，提供一個溫差發電片，將所述鈣鈦礦太陽能電池放置在所述溫差發電片的熱面層5上，并采用導熱硅脂將所述碳對電極與所述熱面層5進行連接；之后，將所述鈣鈦礦太陽能電池與所述溫差發電片采用串聯的方式進行電性連接，即將所述碳對電極4與所述半導體層6電性連接，得到具有溫差發電片的集成器件。
第六步，制備超級電容器。具體地，首先通過絲網印刷工藝將所述低溫碳漿料印刷在所述溫差發電片的冷面層7上，形成第一碳電極8。之后配置固態電解質溶液，具體如下：將6g聚乙烯醇(PVA)粉末加入60mL溫度為90℃的去離子水中，持續攪拌直至PVA溶液變得清澈透明。然后將6g硫酸加入到以上混合溶液中，保持90℃攪拌直到溶液均勻混合，得到固態電解液，并取隔膜浸潤到電解質溶液中，再將隔膜粘附在所述的第一碳電極8的表面，然后在通風的環境下固化，形成固態電解質層9，并采用絲網印刷工藝將碳漿印刷在其表面，形成第二碳電極10，以獲得超級電容器，同時，將所述第一碳電極8與所述溫差發電片負極電性連接，將所述第二碳電極10與所述鈣鈦礦太陽能電池導電基底1電性連接，形成并聯電性連接關系。
實施例2
一種具有溫差發電片與超級電容器的鈣鈦礦太陽能電池集成器件的制備方法包括以下步驟：
第一步，預處理導電基底。具體地，首先，提供一個導電基底1，將所述導電基底1用丙酮和乙醇分別超聲清洗15分鐘；之后，將所述導電基底1烘干后再用紫外臭氧清洗機處理30min進行表面改性。所述導電基底1的電阻率可達7Ω·cm，光透率大于90％，耐受溫度可達500℃。本實施方式中，所述導電基底1包括導電玻璃及形成在所述導電玻璃上的FTO/ITO導電薄膜層。
第二步，制備光陽極。具體地，采用旋涂法在所述導電基底上制備TiO2致密層及Al2O3多孔層，以得到光陽極2。本實施方式中，所述致密層的厚度為50nm，所述多孔層的厚度為500nm。
第三步，制備鈣鈦礦光敏層。具體地，首先將CH3NH3I與PbCl2按照摩爾比為3:1配比制成DMF溶液；之后將所述DMF溶液在60℃下充分混合12小時，得到黃色的澄清液；最后，采用旋涂法將所述澄清液沉積在所述光陽極2的表面上，以形成鈣鈦礦光敏層3。
第四步，制備碳對電極。具體地，采用尼龍酸二甲酯(DBE)作為有機載體、丙烯酸樹脂及乙基纖維素作為粘結劑、石墨粉及炭黑粉作為導電填料通過球磨制備低溫碳漿料；之后，采用絲網印刷工藝將所述低溫碳漿料直接印刷在所述鈣鈦礦光敏層3上，以得到碳對電極4，完成鈣鈦礦太陽能電池的制備。
第五步，集成溫差發電片。具體地，提供一個溫差發電片，將所述鈣鈦礦太陽能電池放置在所述溫差發電片的熱面層5上，并采用導熱硅脂將所述碳對電極與所述熱面層5進行連接；之后，將所述鈣鈦礦太陽能電池與所述溫差發電片采用串聯的方式進行電性連接，即將所述碳對電極4與所述半導體層6電性連接，得到具有溫差發電片的集成器件。
第六步，制備超級電容器。具體地，首先通過絲網印刷工藝將所述低溫炭漿料印刷在所述溫差發電片的冷面層7上，以形成第一碳電極8后配置固態電解質溶液，具體如下：將6g聚乙烯醇(PVA)粉末加入60mL溫度為90℃的去離子水中，持續攪拌直至PVA溶液變得清澈透明。然后將6g硫酸加入到以上混合溶液中，保持90℃攪拌直到溶液均勻混合，得到固態電解液，并取隔膜浸潤到電解質溶液中，再將隔膜粘附在所述的第一碳電極8的表面，然后在通風的環境下固化，形成固態電解質層9，并采用絲網印刷工藝將碳漿印刷在其表面，形成第二碳電極10，以獲得超級電容器，同時，將所述第一碳電極8與所述溫差發電片負極電性連接，將所述第二碳電極10與所述鈣鈦礦太陽能電池導電基底1電性連接，形成并聯電性連接關系。
實施例3
本發明第三實施方式提供的具有溫差發電片與超級電容器的鈣鈦礦太陽能電池集成器件的制備方法包括以下步驟：
第一步，預處理導電基底。具體地，首先，提供一個導電基底1，將所述導電基底1用丙酮和乙醇分別超聲清洗15分鐘；之后，將所述導電基底1烘干后再用紫外臭氧清洗機處理30min進行表面改性。所述導電基底1的電阻率可達7Ω·cm，光透率大于90％，耐受溫度可達500℃。本實施方式中，所述導電基底1包括導電玻璃及形成在所述導電玻璃上的FTO/ITO導電薄膜層。
第二步，制備光陽極。采用水熱法在所述導電基底1上制備ZnO納米線，以獲得光陽極2。具體地，采用磁控濺射方法在所述導電基底1上沉積一層30nm厚的ZnO種子層；之后，將所述種子層置于含有濃度為0.03mol/L的Zn(NO3)2·6H2O、濃度為0.025mol/L的環六亞甲基四胺(HMTA)以及濃度為0.005mol/L的聚乙烯亞胺(PEI)的反應水溶液中，90℃下水熱生長2-8小時；之后，所述種子層在空氣環境中，溫度450℃條件下退火1-2小時，以得到所述光陽極2。
第三步，制備鈣鈦礦光敏層。具體的，配置含有462mg/ml的PbI2的DMF溶液以及含有10mg/ml的CH3NH3I的異丙醇溶液；采用旋涂法將所述DMF溶液涂覆在所述光陽極2的表面以制備PbI2薄膜；烘干后再放入所述異丙醇溶液中浸潤2秒；之后將其放入含有CH3NH3I的異丙醇溶液中使其反應15分鐘，所述PbI2薄膜由黃色逐漸成為棕黑色；最后，取出并用異丙醇清洗及烘干，制備得到鈣鈦礦光敏層3。
第四步，制備碳對電極。具體地，采用尼龍酸二甲酯(DBE)作為有機載體、丙烯酸樹脂及乙基纖維素作為粘結劑、石墨粉及炭黑粉作為導電填料通過球磨制備低溫碳漿料；之后，采用絲網印刷工藝將所述低溫碳漿料直接印刷在所述鈣鈦礦光敏層3上，以得到碳對電極4，完成鈣鈦礦太陽能電池的制備。
第五步，集成溫差發電片。具體地，提供一個溫差發電片，將所述鈣鈦礦太陽能電池放置在所述溫差發電片的熱面層5上，并采用導熱硅脂將所述碳對電極與所述熱面層5進行連接；之后，將所述鈣鈦礦太陽能電池與所述溫差發電片采用串聯的方式進行電性連接，即將所述碳對電極4與所述半導體層6電性連接，得到具有溫差發電片的集成器件。
第六步，制備超級電容器。具體地，首先通過絲網印刷工藝將所述低溫炭漿料印刷在所述溫差發電片的冷面層7上，以形成第一碳電極8后配置固態電解質溶液，具體如下：將6g聚乙烯醇(PVA)粉末加入60mL溫度為90℃的去離子水中，持續攪拌直至PVA溶液變得清澈透明。然后將6g硫酸加入到以上混合溶液中，保持90℃攪拌直到溶液均勻混合，得到固態電解液，并取隔膜浸潤到電解質溶液中，再將隔膜粘附在所述的第一碳電極8的表面，然后在通風的環境下固化，形成固態電解質層9，并采用絲網印刷工藝將碳漿印刷在其表面，形成第二碳電極10，以獲得超級電容器，同時，將所述第一碳電極8與所述溫差發電片負極電性連接，將所述第二碳電極10與所述鈣鈦礦太陽能電池導電基底1電性連接，形成并聯電性連接關系。
本發明提供的具有溫差發電片與超級電容器的鈣鈦礦太陽能電池集成器件，其將鈣鈦礦太陽能電池、超級電容器與溫差發電片集成在一起。所述鈣鈦礦太陽能電池將自然光中的可見光部分能量轉化為電能；所述超級電容器將電能進行有效存儲和穩定輸出；所述碳對電極有效吸收太陽光中非可見光部分能量，并轉化為熱能；所述溫差發電片利用Seebeck效應將熱能轉化為電能，從而增加了所吸收的太陽光光譜范圍，提升了自然光的利用率。由于該集成器件采用了三明治型的層疊結構，方便制作，成本較低，有利于大面積工業化生產。
本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。