一種發電與儲能一體化的太陽能裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型一種發電與儲能一體化的太陽能裝置，設及的是太陽能發電裝置的技 術領域，具體地說是一種發電與儲能一體化的太陽能裝置。
【背景技術】
[0002] 傳統的太陽能發電裝置只能將太陽能轉化為電能，在城鎮區域，轉化后的電能可 W直接被用掉或者并入電網中。但是，在偏遠的山區，供電系統不發達，無法直接并入電網， 于是，需要將太陽能發電裝置發出的電能儲存到蓄電池中。但是，在將電儲存到外部蓄電池 中的過程中，就會造成電能的損失。為了解決該個問題，國內外都在著手研究，如何將蓄電 池放入太陽電池內部，讓發電過程和儲存電能的過程合二為一，從而使電子的轉移在電池 內部實現，就不會發生電子或電能的損失，保證電池具有高效利用太陽能的技術。
【發明內容】
[0003] 本實用新型的目的在于研究和開發一種有效捕獲太陽能和能量儲蓄該樣兩種功 能二合為一的太陽能發電裝置，使該裝置成為具有高效、清潔及低成本等優點的一種發電 與儲能一體化的太陽能裝置。
[0004] 其技術是該樣實現的，包括Ti金屬網、電解液、選擇性透過隔膜、多孔電極、Li2〇2 顆粒、裡金屬電極、放電正極、放電負極、連接導線、絕緣填充物、外殼、染料敏化劑分子層、 Ti〇2納米線椿、遮塵罩、墊板，其特征在于：整個電池密封并固定在外殼內，外殼的上面設有 面對著太陽光的Ti金屬網，Ti金屬網上面上均布有Ti化納米線椿，TiO2納米線椿周邊附 著有染料敏化劑分子，外殼內的中間固定有網狀的多孔電極，內置有Li2〇2顆粒的多孔電極 一端與設在外殼外的放電正極連接，外殼內的底端設有裡金屬電極，裡金屬電極與設在外 殼外的放電負極連接，Ti金屬網通過連接導線和裡金屬電極連接，連接導線通過絕緣填充 物與外殼內的結構隔離并絕緣，裡金屬電極與多孔電極、多孔電極與Ti金屬網之間分別設 有絕緣但可使離子和電子自由通過的選擇性透過隔膜，Ti金屬網和裡金屬電極之間的外殼 的腔體內充滿電解液，外殼上端設有遮塵罩，遮塵罩與外殼之間設有墊板，所述的墊板厚度 在0. 5~2mm之間。
[0005] 所述的充電過程是將染料敏化太陽能電池產生的電能存儲在裡空氣電池中的 過程。光照充電時，染料分子受太陽照射后由基態被激發至激發態，處于激發態的染料 分子將電子注入到Ti〇2半導體的導帶中，TiO2半導體導帶中的電子擴散至Ti金屬網 并隨著導線移動至裡金屬電極，在裡金屬電極附近區域的Li+得到電子形成裡單質附 著在裡金屬電極上，而氧電極中的Li2〇2被電解液中的I+氧化為Li+和02, r被還原為 I;。同時，激發態的染料分子還可W被G還原為基態的染料分子，并重復上述過程。隨著 Li2〇2的不斷分解，最終實現電能被存儲在裡空氣電池中。
[0006] 所述的電極在放電過程中電極反應分別為：
[0007] 負極；2Li一 2Li-+2e,
[0008] 正極；2Li-+0: + 2e-一Li:0:
[0009] 總反應；2Li十O: ^0:0;
[0010] 因此，放電過程中，電子的轉移過程為，負極的裡金屬失去電子，Li+擴散至氧電 極，電子則沿著外電路經過負載后進入氧電極，并在氧電極上與進入其中的氧氣W及Li+形 成Li^O^。
[0011] 本實用新型的有益之處在于，將太陽能的捕獲和存儲在同一個裝置中實現，從而 實現在不損失電量的基礎上，將太陽能存儲在蓄電池中，最終實現綠色、清潔及廉價能源的 利用。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本實用新型主視剖視結構示意圖；
[0013] 圖2為本實用新型俯視結構示意圖；
[0014] 圖3為本實用新型網狀染料敏化太陽能電池板側面放大示意圖；
[001引其中，1-Ti金屬網，2-電解液，3-選擇性透過隔膜，4-多孔電極，5-Li202顆粒，6-選擇性透過隔膜，7-裡金屬電極，8-放電正極，9-放電負極，10-連接導線，11-絕緣填充 物，12-外殼，13-染料敏化劑分子層，14-Ti02納米線椿、15-墊板、16-遮塵罩。
【具體實施方式】
[0016] W下結合具體實施例，對本實用新型作進一步描述：
[0017] 見附圖1、2、3,整個電池密封并固定在外殼12內，外殼12的上面設有面對著太陽 光的Ti金屬網1，Ti金屬網1上面上均布有Ti〇2納米線椿14, TiO 2納米線椿14周邊附著 有染料敏化劑分子13,外殼12內的中間固定有網狀的多孔電極4,內置有Li2〇2顆粒5的多 孔電極4一端與設在外殼12外的放電正極8連接，外殼12內的底端設有裡金屬電極7,裡 金屬電極7與設在外殼12外的放電負極9連接，Ti金屬網1通過連接導線10和裡金屬電 極7連接，連接導線10通過絕緣填充物11與外殼12內的結構隔離并絕緣，裡金屬電極7 與多孔電極4、多孔電極4與Ti金屬網1之間分別設有絕緣但可使離子和電子自由通過的 選擇性透過隔膜3和選擇性透過隔膜6，Ti金屬網1和裡金屬電極7之間的外殼12的腔體 內充滿電解液2,外殼12上端設有遮塵罩16,遮塵罩16與外殼12之間設有墊板15,所述的 墊板15厚度在0. 5mm。
[0018] 見附圖1、2、3,充電的過程就是將染料敏化太陽能電池中產生的電能存儲在裡金 屬電極7和多孔電極4之間形成裡空氣電池的過程。首先，染料敏化劑分子13受太陽光照 射后由基態被激發至激發態，處于激發態的染料敏化劑分子13將電子注入到Ti化納米線 椿14的導帶中，然后，Ti化納米線椿14導帶中的電子擴散至Ti金屬網1并隨著導線移動 至裡金屬電極7,在裡金屬電極7附近區域的Li+得到電子形成裡單質附著在裡金屬電極7 上，而氧電極中的Li2〇2被電解液中的r氧化為Li+和〇2,r被還原為IJ。同時，激發態的染 料敏化劑分子13還可W被G還原為基態的染料分子，并重復上述過程。隨著Li2〇2的不斷 分解，最終實現電能被存儲在裡空氣電池中。
[0019] 放電時，負極的裡金屬電極7失去電子，Li+擴散至氧電極，電子則沿著外電路經過 負載后進入多孔電極4,并在多孔電極4上與進入其中的氧氣W及Li+形成Li2〇2。在放電 過程中，電極反應分別為：
[0020] 負極；2Li一 2Li-+2e.
[0021]正極；2Lr+0:+2e一Li:0:
[0022] 總反應；2Li十0;^Li;0:
[0023] 該電池類似于植物的光合作用，光照時，電池將光能轉化為電能并儲存在其中，同 時釋放出氧氣；撤銷光照，放電時，電能通過外電路被消耗掉，同時吸收氧氣。
【主權項】
1. 一種發電與儲能一體化的太陽能裝置，包括Ti金屬網、電解液、選擇性透過隔膜、多 孔電極、Li2O2顆粒、鋰金屬電極、放電正極、放電負極、連接導線、絕緣填充物、外殼、染料敏 化劑分子層、110 2納米線棒、遮塵罩、墊板，其特征在于：整個電池密封并固定在外殼內，外 殼的上面設有面對著太陽光的Ti金屬網，Ti金屬網上面上均布有TiO2納米線棒，TiO2納 米線棒周邊附著有染料敏化劑分子，外殼內的中間固定有網狀的多孔電極，內置有Li2O2顆 粒的多孔電極一端與設在外殼外的放電正極連接，外殼內的底端設有鋰金屬電極，鋰金屬 電極與設在外殼外的放電負極連接，Ti金屬網通過連接導線和鋰金屬電極連接，連接導線 通過絕緣填充物與外殼內的結構隔離并絕緣，鋰金屬電極與多孔電極、多孔電極與Ti金屬 網之間分別設有絕緣但可使離子和電子自由通過的選擇性透過隔膜，Ti金屬網和鋰金屬電 極之間的外殼的腔體內充滿電解液，外殼上端設有遮塵罩，遮塵罩與外殼之間設有板墊。
2. 根據權利要求1所述的一種發電與儲能一體化的太陽能裝置，其特征在于：所述的 板墊厚度在0. 5~2mm之間。
【專利摘要】一種發電與儲能一體化的太陽能裝置。整個裝置由Ti金屬網、電解液、選擇性透過隔膜、多孔電極、Li2O2顆粒、鋰金屬電極、放電正極、放電負極、連接導線、絕緣填充物、外殼、染料敏化劑分子層、TiO2納米線棒、墊板和遮塵罩組成。本實用新型將太陽能的捕獲和存儲在同一個裝置中實現，從而實現在不損失電量的基礎上，將太陽能存儲在蓄電池中，最終實現綠色、清潔及廉價能源的利用。
【IPC分類】H02S10-20
【公開號】CN204392139
【申請號】CN201520020945
【發明人】李釗明
【申請人】上海久能能源科技發展有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年1月13日