本申請涉及照明領(lǐng)域，尤其涉及一種基于太陽能的LED照明裝置。
背景技術(shù)：
照明裝置主要是用來為使用者提供照明服務(wù)，一般照明裝置使用的是化學(xué)電池等，由于化學(xué)電池使用過后不易降解，并且會對土壤、水源等產(chǎn)生污染，不利于環(huán)境的保護(hù)。
現(xiàn)階段太陽能的資源最豐富，也最普遍，其受季節(jié)、地形的影響較小，并且太陽能使用清潔，可以極大的減少溫室氣體和有毒氣體等的產(chǎn)生。隨著今天先進(jìn)科技的發(fā)展，太陽能技術(shù)的研究正處理蓬勃發(fā)展的階段，太陽能電池技術(shù)是如今利用太陽能的最有效方式。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為克服相關(guān)技術(shù)中存在的問題，本申請?zhí)峁┮环N基于太陽能的LED照明裝置。
本申請通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種基于太陽能的LED照明裝置，包括太陽能裝置、蓄電池、LED照明部件、控制部件，所述太陽能裝置、蓄電池、LED照明部件分別與所述控制部件連接。
本申請的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：
1.在本申請的LED照明裝置中，染料敏化太陽電池采用碳納米材料作為光陽極的導(dǎo)電層，其表面絲網(wǎng)印刷一層大顆粒TiO2；碳納米材料采用簡單的旋涂法和火焰法制備，其中，采用十二烷基硫酸鈉(K12)作為造孔劑，制得的碳納米材料同時含有碳納米管和碳納米纖維，其具有分層多孔結(jié)構(gòu)，電阻值較低，碳納米材料的分層多孔結(jié)構(gòu)具有大的表面積，利于提高大顆粒TiO2的均勻性、分散性，進(jìn)一步地，可以更多的吸附染料分子，從提高染料分子的密度方面有利于提高太陽光的光電轉(zhuǎn)換效率。
2.本申請涉及的LED照明裝置中，在染料敏化太陽電池的對電極方面，同時采用與光陽極相同的碳納米材料和金屬Ni作為對電極的催化層，碳納米材料具有分層的多孔結(jié)構(gòu)，金屬Ni可以很好的分散在其中，大大提高了對電解液還原反應(yīng)的催化效率；并且在對電極Ti基底與碳納米材料之間磁控濺射一層Cr膜；碳納米材料由于具有分層的多孔結(jié)構(gòu)，其有利于對電解質(zhì)還原反應(yīng)催化效率的提高；此外，對電極基底與碳納米材料之間增加一層Cr膜，其作為過渡層，增加了碳納米材料與Ti基底的吸附粘度，同時在界面處形成兩個歐姆接觸，增加了對電極的導(dǎo)電性。
本申請附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實(shí)踐了解到。應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本申請。
附圖說明
此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本發(fā)明的實(shí)施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1是本發(fā)明LED照明裝置中的染料敏化太陽電池制作流程圖。
具體實(shí)施方式
這里將詳細(xì)地對示例性實(shí)施例進(jìn)行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實(shí)施例中所描述的實(shí)施方式并不代表與本發(fā)明相一致的所有實(shí)施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書中所詳述的、本發(fā)明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。
下文的公開提供了許多不同的實(shí)施例或例子用來實(shí)現(xiàn)本申請的不同結(jié)構(gòu)。為了簡化本申請的公開，下文中對特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。當(dāng)然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本申請。此外，本申請可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡化和清楚的目的，其本身不只是所討論各種實(shí)施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。此外，本申請?zhí)峁┝说母鞣N特定的工藝和材料的例子，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識到其他工藝的可應(yīng)用性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征值“上”的結(jié)構(gòu)可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實(shí)施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實(shí)施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。
在本申請的描述中，需要說明的是，除非另有規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。
眾所周知，傳統(tǒng)能源包括各種化石能源，比如煤、石油、天然氣等，傳統(tǒng)能源在短時間內(nèi)不具備可再生性，隨著持續(xù)的開發(fā)利用，其儲量逐漸減少；另一方面，傳統(tǒng)能源的提煉過程一般會產(chǎn)生有毒物質(zhì)、溫室氣體等，從而破壞生態(tài)環(huán)境，造成環(huán)境污染，現(xiàn)如今生態(tài)問題與極端氣候，已經(jīng)給人類使用傳統(tǒng)能源的方式敲響了警鐘。因此，積極尋找、開發(fā)利用可替代的新能源成為迫切需要。
現(xiàn)今，研究較多的新能源包括水能、風(fēng)能、核能、潮汐能、生物質(zhì)能和太陽能。這其中，太陽能的資源最豐富，也最普遍，其受季節(jié)、地形的影響較小，并且太陽能使用清潔，可以極大的減少溫室氣體和有毒氣體等的產(chǎn)生。隨著今天先進(jìn)科技的發(fā)展，太陽能技術(shù)的研究正處理蓬勃發(fā)展的階段，太陽能電池技術(shù)是如今利用太陽能的最有效方式。太陽能電池經(jīng)歷了大概三個發(fā)展階段：硅太陽能電池、薄膜太陽能電池和染料敏化太陽能電池。硅太陽能電池現(xiàn)今應(yīng)用最廣泛，其轉(zhuǎn)換效率高，性能穩(wěn)定，但是提煉高純硅需要消耗大量能源；薄膜太陽能電池的制造成本相比傳統(tǒng)能源價格較高，制備原料多有毒性，生產(chǎn)過程會產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染，限制了其大規(guī)模的應(yīng)用。
染料敏化太陽電池(DSSC)一般為三明治結(jié)構(gòu)，包括光陽極、對電極和電解質(zhì)。光陽極一般是由透明導(dǎo)電基底和位于導(dǎo)電基底上的納米薄膜構(gòu)成，導(dǎo)電基底一般為ITO、FTO等導(dǎo)電玻璃，納米薄膜表面吸附有染料分子，染料分子主要作用是吸收光子的能量，產(chǎn)生電子；對電極一般由導(dǎo)電基底和位于其表面的催化材料組成，與光陽極相同，導(dǎo)電基底一般為ITO、FTO等導(dǎo)電玻璃或其它導(dǎo)電材料，催化材料一般為貴金屬鉑，催化材料用來還原電解質(zhì)中氧化-還原對，保證染料電池的循環(huán)能夠順利進(jìn)行；電解質(zhì)一般為含有氧化-還原對的液體，其中比較典型的為碘負(fù)/碘三負(fù)離子，通過被氧化與被還原參與循環(huán)過程。
目前，對染料敏化太陽電池的研究主要集中在各部分材料的最優(yōu)化選擇與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面，比如，光陽極研究方面，可以引入散射層、增加染料對光譜的吸收范圍，對電極研究方面，有催化層材料的替換、電極結(jié)構(gòu)的改進(jìn)等。傳統(tǒng)的DSSC的對電極使用價格昂貴的金屬鉑為催化材料，由于成本問題，其不利于大規(guī)模應(yīng)用；另外，光陽極結(jié)構(gòu)對DSSC光電轉(zhuǎn)換效率有很大的影響，有目的的改變納米材料的結(jié)構(gòu)是一種提高染料敏化太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的有效手段。
本發(fā)明中LED照明裝置所涉及的染料敏化太陽電池，針對現(xiàn)有染料敏化太陽電池中存在的問題，設(shè)計(jì)制備了一種具有新型電極結(jié)構(gòu)的染料敏化太陽電池，采用碳納米材料作為光陽極染料分子的承載層，同時作為對電極的催化層，其碳納米材料制備過程簡單，制備的染料敏化太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率高，太陽電池工作穩(wěn)定性好。
實(shí)施例一：
本申請的實(shí)施例涉及一種基于太陽能的LED照明裝置，包括太陽能裝置、蓄電池、LED照明部件、控制部件，其特征在于，所述太陽能裝置、蓄電池、LED照明部件分別與所述控制部件連接。
優(yōu)選地，所述控制部件設(shè)有控制開關(guān)。
優(yōu)選地，所述控制部件設(shè)有充電接口。
優(yōu)選地，所述太陽能裝置為染料敏化太陽電池。
優(yōu)選地，所述染料敏化太陽電池由光陽極、電解液和對電極構(gòu)成；所述光陽極由外而內(nèi)依次為ITO基底、碳納米材料、大顆粒TiO2、染料分子；所述對電極由外而內(nèi)依次為Ti基底、Cu薄膜、碳納米材料、Ni薄膜；所述光陽極與所述對電極間距為100μm；所述Ni厚度為5nm。
優(yōu)選地，圖1示出了所述染料敏化太陽電池制作流程圖，其具體制備步驟如下：
S1，制作對電極：
a)清洗、處理Ti基底：
采用Ti作為對電極的基底，選取合適大小(如5cm×5cm)的Ti片，清洗后，然后用砂紙打磨，砂紙的目數(shù)遞增，每種目數(shù)的砂紙打磨20min，使得Ti基底表面去除明顯的雜質(zhì)，并且存在凹凸度，利用磁控濺射法在其表面蒸鍍一層金屬Cu薄膜，厚度為300nm，然后，將Ti基底放入鹽酸溶液浸泡30min，用丙酮、乙醇和去離子水分別超聲清洗20min，隨后將Ti基底自然晾干；
b)Ti基底表面生長碳納米材料：
80℃下，配制NiSO4溶液和十二烷基硫酸鈉(K12)溶液，濃度分別為21％～42％和18％～35％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，然后各取200ml，在磁力攪拌下混合均勻，利用勻膠機(jī)將其旋涂于a步得到的Ti基底表面，干燥2h后，將其放在火焰表面處理20min，即在Ti基底表面形成碳納米材料；
c)制作催化劑Ni薄膜
取上述得到的Ti基底，放入磁控濺射儀中，蒸鍍一層Ni薄膜，其中，本底真空為1.5×10-3pa，即得對電極；
S2，制作光陽極：
a)清洗、處理ITO基底：
光陽極基底采用ITO玻璃，選取與對電極Ti基底相同尺寸的ITO基底，按照步驟一中，用砂紙打磨ITO基底，然后用丙酮、乙醇和去離子水分別超聲清洗20min，隨后將ITO基底自然晾干；
b)ITO基底表面生長碳納米材料：
采用步驟一b)中相同方法，在ITO基底表面生長碳納米材料，
c)絲網(wǎng)印刷大顆粒TiO2：
取18g的大顆粒(400nm)TiO2納米顆粒和5ml冰醋酸混合均勻，然后逐滴加入去離子水和乙醇研磨，研磨時間為4h，將研磨好的混合溶液中加入松油醇，在超聲清洗機(jī)中進(jìn)行超聲分散，隨后將溶液置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中將多余的無水乙醇蒸出，然后將剩下的漿料繼續(xù)研磨3h，即得到大顆粒TiO2漿料；利用絲網(wǎng)印刷的方法將制得的大顆粒TiO2漿料旋涂于生長有碳納米材料的ITO基底上，大顆粒TiO2漿料厚度為2500nm，然后將ITO基底放入馬弗爐中400℃煅燒30min
d)吸附染料：
取N719與叔丁醇和乙腈的混合溶液(體積比1:1)配置成0.6mM的染料溶液，將煅燒后的ITO基底放入染料溶液中，經(jīng)過28h的染料浸泡后取出，用乙腈沖洗2min，烘干，即得光陽極；
S3，填充電解質(zhì)溶液及封裝：
將吸附染料的光陽極與對電極相對放置，用沙林樹脂將其封裝在一起，光陽極與對電極之間厚度為100μm，最后向其間隙灌注電解液，電解質(zhì)溶液為0.06M的單質(zhì)碘，1.2M的1-甲基-3丙基咪唑碘，0.7M的硫氰酸胍，0.6M的叔丁基吡啶的乙腈溶液，灌裝完畢后封堵電解質(zhì)灌注口，完成染料敏化太陽電池的制備。
優(yōu)選地，本發(fā)明LED照明裝置中的染料敏化太陽電池中對電極與光陽極均采用了相同的碳納米材料。碳納米材料的下部接近基底部分相對致密甚至呈板結(jié)，呈現(xiàn)致密層，上部分，彼此分開，呈現(xiàn)多孔層，致密層與多孔層厚度比例為1:3。對該染料敏化太陽電池進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換效率測量，模擬太陽光通過模擬太陽光產(chǎn)生器形成，光強(qiáng)為100mWcm-2，且光譜滿足AM1.5標(biāo)準(zhǔn)，測試的到，該染料敏化太陽電池的開路電壓為0.72±0.05V，短路電流密度為9.6±0.1mAcm-2，轉(zhuǎn)換效率為11.8％。
本發(fā)明的LED照明裝置中，染料敏化太陽電池采用制作過程簡單、成本低廉的碳納米材料作為對電極的催化層和光陽極的導(dǎo)電層，該碳納米材料具有獨(dú)特的致密層和多孔層，應(yīng)用于對電極，其多孔結(jié)構(gòu)有利于電解質(zhì)還原反應(yīng)的催化，并且其與過渡層Cr形成歐姆接觸，具有較低的電阻，應(yīng)用于光陽極，其大大增加了大顆粒TiO2的分散性、均勻性，進(jìn)一步地提高了染料的吸附率，采用該電極結(jié)構(gòu)的染料敏化太陽電池表現(xiàn)出更高的太陽光轉(zhuǎn)換效率。
本發(fā)明的LED照明裝置能夠?qū)崿F(xiàn)太陽光的高效利用，并且該重復(fù)性、穩(wěn)定性良好，光電轉(zhuǎn)換效率高，具備很大的市場應(yīng)用前景。
實(shí)施例二：
本申請的實(shí)施例涉及一種基于太陽能的LED照明裝置，包括太陽能裝置、蓄電池、LED照明部件、控制部件，其特征在于，所述太陽能裝置、蓄電池、LED照明部件分別與所述控制部件連接。
優(yōu)選地，所述控制部件設(shè)有控制開關(guān)。
優(yōu)選地，所述控制部件設(shè)有充電接口。
優(yōu)選地，所述太陽能裝置為染料敏化太陽電池。
優(yōu)選地，所述染料敏化太陽電池由光陽極、電解液和對電極構(gòu)成；所述光陽極由外而內(nèi)依次為ITO基底、碳納米材料、大顆粒TiO2、染料分子；所述對電極由外而內(nèi)依次為Ti基底、Cu薄膜、碳納米材料、Ni薄膜；所述光陽極與所述對電極間距為100μm；所述Ni厚度為5nm。
優(yōu)選地，圖1示出了所述染料敏化太陽電池制作流程圖，其具體制備步驟如下：
S1，制作對電極：
a)清洗、處理Ti基底：
采用Ti作為對電極的基底，選取合適大小(如5cm×5cm)的Ti片，清洗后，然后用砂紙打磨，砂紙的目數(shù)遞增，每種目數(shù)的砂紙打磨20min，使得Ti基底表面去除明顯的雜質(zhì)，并且存在凹凸度，利用磁控濺射法在其表面蒸鍍一層金屬Cu薄膜，厚度為300nm，然后，將Ti基底放入鹽酸溶液浸泡30min，用丙酮、乙醇和去離子水分別超聲清洗20min，隨后將Ti基底自然晾干；
b)Ti基底表面生長碳納米材料：
80℃下，配制NiSO4溶液和十二烷基硫酸鈉(K12)溶液，濃度分別為21％～42％和18％～35％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，然后各取200ml，在磁力攪拌下混合均勻，利用勻膠機(jī)將其旋涂于a步得到的Ti基底表面，干燥2h后，將其放在火焰表面處理20min，即在Ti基底表面形成碳納米材料；
c)制作催化劑Ni薄膜
取上述得到的Ti基底，放入磁控濺射儀中，蒸鍍一層Ni薄膜，其中，本底真空為1.5×10-3pa，即得對電極；
S2，制作光陽極：
a)清洗、處理ITO基底：
光陽極基底采用ITO玻璃，選取與對電極Ti基底相同尺寸的ITO基底，按照步驟一中，用砂紙打磨ITO基底，然后用丙酮、乙醇和去離子水分別超聲清洗20min，隨后將ITO基底自然晾干；
b)ITO基底表面生長碳納米材料：
采用步驟一b)中相同方法，在ITO基底表面生長碳納米材料，
c)絲網(wǎng)印刷大顆粒TiO2：
取18g的大顆粒(400nm)TiO2納米顆粒和5ml冰醋酸混合均勻，然后逐滴加入去離子水和乙醇研磨，研磨時間為4h，將研磨好的混合溶液中加入松油醇，在超聲清洗機(jī)中進(jìn)行超聲分散，隨后將溶液置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中將多余的無水乙醇蒸出，然后將剩下的漿料繼續(xù)研磨3h，即得到大顆粒TiO2漿料；利用絲網(wǎng)印刷的方法將制得的大顆粒TiO2漿料旋涂于生長有碳納米材料的ITO基底上，大顆粒TiO2漿料厚度為2500nm，然后將ITO基底放入馬弗爐中400℃煅燒30min
d)吸附染料：
取N719與叔丁醇和乙腈的混合溶液(體積比1:1)配置成0.6mM的染料溶液，將煅燒后的ITO基底放入染料溶液中，經(jīng)過28h的染料浸泡后取出，用乙腈沖洗2min，烘干，即得光陽極；
S3，填充電解質(zhì)溶液及封裝：
將吸附染料的光陽極與對電極相對放置，用沙林樹脂將其封裝在一起，光陽極與對電極之間厚度為100μm，最后向其間隙灌注電解液，電解質(zhì)溶液為0.06M的單質(zhì)碘，1.2M的1-甲基-3丙基咪唑碘，0.7M的硫氰酸胍，0.6M的叔丁基吡啶的乙腈溶液，灌裝完畢后封堵電解質(zhì)灌注口，完成染料敏化太陽電池的制備。
優(yōu)選地，本發(fā)明LED照明裝置的染料敏化太陽電池中對電極與光陽極均采用了相同的碳納米材料。碳納米材料的下部接近基底部分相對致密甚至呈板結(jié)，呈現(xiàn)致密層，上部分，彼此分開，呈現(xiàn)多孔層，致密層與多孔層厚度比例為1:3。對本發(fā)明染料敏化太陽電池進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換效率測量，模擬太陽光通過模擬太陽光產(chǎn)生器形成，光強(qiáng)為100mWcm-2，且光譜滿足AM1.5標(biāo)準(zhǔn)，測試的到，該染料敏化太陽電池的開路電壓為0.72±0.05V，短路電流密度為9.6±0.1mAcm-2，轉(zhuǎn)換效率為11.3％。
本發(fā)明的LED照明裝置中，染料敏化太陽電池采用制作過程簡單、成本低廉的碳納米材料作為對電極的催化層和光陽極的導(dǎo)電層，該碳納米材料具有獨(dú)特的致密層和多孔層，應(yīng)用于對電極，其多孔結(jié)構(gòu)有利于電解質(zhì)還原反應(yīng)的催化，并且其與過渡層Cr形成歐姆接觸，具有較低的電阻，應(yīng)用于光陽極，其大大增加了大顆粒TiO2的分散性、均勻性，進(jìn)一步地提高了染料的吸附率，采用該電極結(jié)構(gòu)的染料敏化太陽電池表現(xiàn)出更高的太陽光轉(zhuǎn)換效率。
本發(fā)明的LED照明裝置能夠?qū)崿F(xiàn)太陽光的高效利用，并且該重復(fù)性、穩(wěn)定性良好，光電轉(zhuǎn)換效率高，具備很大的市場應(yīng)用前景。
實(shí)施例三：
本申請的實(shí)施例涉及一種基于太陽能的LED照明裝置，包括太陽能裝置、蓄電池、LED照明部件、控制部件，其特征在于，所述太陽能裝置、蓄電池、LED照明部件分別與所述控制部件連接。
優(yōu)選地，所述控制部件設(shè)有控制開關(guān)。
優(yōu)選地，所述控制部件設(shè)有充電接口。
優(yōu)選地，所述太陽能裝置為染料敏化太陽電池。
優(yōu)選地，所述染料敏化太陽電池由光陽極、電解液和對電極構(gòu)成；所述光陽極由外而內(nèi)依次為ITO基底、碳納米材料、大顆粒TiO2、染料分子；所述對電極由外而內(nèi)依次為Ti基底、Cu薄膜、碳納米材料、Ni薄膜；所述光陽極與所述對電極間距為100μm；所述Ni厚度為5nm。
優(yōu)選地，圖1示出了所述染料敏化太陽電池制作流程圖，其具體制備步驟如下：
S1，制作對電極：
a)清洗、處理Ti基底：
采用Ti作為對電極的基底，選取合適大小(如5cm×5cm)的Ti片，清洗后，然后用砂紙打磨，砂紙的目數(shù)遞增，每種目數(shù)的砂紙打磨20min，使得Ti基底表面去除明顯的雜質(zhì)，并且存在凹凸度，利用磁控濺射法在其表面蒸鍍一層金屬Cu薄膜，厚度為300nm，然后，將Ti基底放入鹽酸溶液浸泡30min，用丙酮、乙醇和去離子水分別超聲清洗20min，隨后將Ti基底自然晾干；
b)Ti基底表面生長碳納米材料：
80℃下，配制NiSO4溶液和十二烷基硫酸鈉(K12)溶液，濃度分別為21％～42％和18％～35％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，然后各取200ml，在磁力攪拌下混合均勻，利用勻膠機(jī)將其旋涂于a步得到的Ti基底表面，干燥2h后，將其放在火焰表面處理20min，即在Ti基底表面形成碳納米材料；
c)制作催化劑Ni薄膜
取上述得到的Ti基底，放入磁控濺射儀中，蒸鍍一層Ni薄膜，其中，本底真空為1.5×10-3pa，即得對電極；
S2，制作光陽極：
a)清洗、處理ITO基底：
光陽極基底采用ITO玻璃，選取與對電極Ti基底相同尺寸的ITO基底，按照步驟一中，用砂紙打磨ITO基底，然后用丙酮、乙醇和去離子水分別超聲清洗20min，隨后將ITO基底自然晾干；
b)ITO基底表面生長碳納米材料：
采用步驟一b)中相同方法，在ITO基底表面生長碳納米材料，
c)絲網(wǎng)印刷大顆粒TiO2：
取18g的大顆粒(400nm)TiO2納米顆粒和5ml冰醋酸混合均勻，然后逐滴加入去離子水和乙醇研磨，研磨時間為4h，將研磨好的混合溶液中加入松油醇，在超聲清洗機(jī)中進(jìn)行超聲分散，隨后將溶液置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中將多余的無水乙醇蒸出，然后將剩下的漿料繼續(xù)研磨3h，即得到大顆粒TiO2漿料；利用絲網(wǎng)印刷的方法將制得的大顆粒TiO2漿料旋涂于生長有碳納米材料的ITO基底上，大顆粒TiO2漿料厚度為2500nm，然后將ITO基底放入馬弗爐中400℃煅燒30min
d)吸附染料：
取N719與叔丁醇和乙腈的混合溶液(體積比1:1)配置成0.6mM的染料溶液，將煅燒后的ITO基底放入染料溶液中，經(jīng)過28h的染料浸泡后取出，用乙腈沖洗2min，烘干，即得光陽極；
S3，填充電解質(zhì)溶液及封裝：
將吸附染料的光陽極與對電極相對放置，用沙林樹脂將其封裝在一起，光陽極與對電極之間厚度為100μm，最后向其間隙灌注電解液，電解質(zhì)溶液為0.06M的單質(zhì)碘，1.2M的1-甲基-3丙基咪唑碘，0.7M的硫氰酸胍，0.6M的叔丁基吡啶的乙腈溶液，灌裝完畢后封堵電解質(zhì)灌注口，完成染料敏化太陽電池的制備。
優(yōu)選地，本發(fā)明LED照明裝置的染料敏化太陽電池中對電極與光陽極均采用了相同的碳納米材料。碳納米材料的下部接近基底部分相對致密甚至呈板結(jié)，呈現(xiàn)致密層，上部分，彼此分開，呈現(xiàn)多孔層，致密層與多孔層厚度比例為1:3。對本發(fā)明染料敏化太陽電池進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換效率測量，模擬太陽光通過模擬太陽光產(chǎn)生器形成，光強(qiáng)為100mWcm-2，且光譜滿足AM1.5標(biāo)準(zhǔn)，測試的到，該染料敏化太陽電池的開路電壓為0.72±0.05V，短路電流密度為9.6±0.1mAcm-2，轉(zhuǎn)換效率為10.4％。
本發(fā)明的LED照明裝置中，染料敏化太陽電池采用制作過程簡單、成本低廉的碳納米材料作為對電極的催化層和光陽極的導(dǎo)電層，該碳納米材料具有獨(dú)特的致密層和多孔層，應(yīng)用于對電極，其多孔結(jié)構(gòu)有利于電解質(zhì)還原反應(yīng)的催化，并且其與過渡層Cr形成歐姆接觸，具有較低的電阻，應(yīng)用于光陽極，其大大增加了大顆粒TiO2的分散性、均勻性，進(jìn)一步地提高了染料的吸附率，采用該電極結(jié)構(gòu)的染料敏化太陽電池表現(xiàn)出更高的太陽光轉(zhuǎn)換效率。
本發(fā)明的LED照明裝置能夠?qū)崿F(xiàn)太陽光的高效利用，并且該重復(fù)性、穩(wěn)定性良好，光電轉(zhuǎn)換效率高，具備很大的市場應(yīng)用前景。
實(shí)施例四：
本申請的實(shí)施例涉及一種基于太陽能的LED照明裝置，包括太陽能裝置、蓄電池、LED照明部件、控制部件，其特征在于，所述太陽能裝置、蓄電池、LED照明部件分別與所述控制部件連接。
優(yōu)選地，所述控制部件設(shè)有控制開關(guān)。
優(yōu)選地，所述控制部件設(shè)有充電接口。
優(yōu)選地，所述太陽能裝置為染料敏化太陽電池。
優(yōu)選地，所述染料敏化太陽電池由光陽極、電解液和對電極構(gòu)成；所述光陽極由外而內(nèi)依次為ITO基底、碳納米材料、大顆粒TiO2、染料分子；所述對電極由外而內(nèi)依次為Ti基底、Cu薄膜、碳納米材料、Ni薄膜；所述光陽極與所述對電極間距為100μm；所述Ni厚度為5nm。
優(yōu)選地，圖1示出了所述染料敏化太陽電池制作流程圖，其具體制備步驟如下：
S1，制作對電極：
a)清洗、處理Ti基底：
采用Ti作為對電極的基底，選取合適大小(如5cm×5cm)的Ti片，清洗后，然后用砂紙打磨，砂紙的目數(shù)遞增，每種目數(shù)的砂紙打磨20min，使得Ti基底表面去除明顯的雜質(zhì)，并且存在凹凸度，利用磁控濺射法在其表面蒸鍍一層金屬Cu薄膜，厚度為300nm，然后，將Ti基底放入鹽酸溶液浸泡30min，用丙酮、乙醇和去離子水分別超聲清洗20min，隨后將Ti基底自然晾干；
b)Ti基底表面生長碳納米材料：
80℃下，配制NiSO4溶液和十二烷基硫酸鈉(K12)溶液，濃度分別為21％～42％和18％～35％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，然后各取200ml，在磁力攪拌下混合均勻，利用勻膠機(jī)將其旋涂于a步得到的Ti基底表面，干燥2h后，將其放在火焰表面處理20min，即在Ti基底表面形成碳納米材料；
c)制作催化劑Ni薄膜
取上述得到的Ti基底，放入磁控濺射儀中，蒸鍍一層Ni薄膜，其中，本底真空為1.5×10-3pa，即得對電極；
S2，制作光陽極：
a)清洗、處理ITO基底：
光陽極基底采用ITO玻璃，選取與對電極Ti基底相同尺寸的ITO基底，按照步驟一中，用砂紙打磨ITO基底，然后用丙酮、乙醇和去離子水分別超聲清洗20min，隨后將ITO基底自然晾干；
b)ITO基底表面生長碳納米材料：
采用步驟一b)中相同方法，在ITO基底表面生長碳納米材料，
c)絲網(wǎng)印刷大顆粒TiO2：
取18g的大顆粒(400nm)TiO2納米顆粒和5ml冰醋酸混合均勻，然后逐滴加入去離子水和乙醇研磨，研磨時間為4h，將研磨好的混合溶液中加入松油醇，在超聲清洗機(jī)中進(jìn)行超聲分散，隨后將溶液置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中將多余的無水乙醇蒸出，然后將剩下的漿料繼續(xù)研磨3h，即得到大顆粒TiO2漿料；利用絲網(wǎng)印刷的方法將制得的大顆粒TiO2漿料旋涂于生長有碳納米材料的ITO基底上，大顆粒TiO2漿料厚度為2500nm，然后將ITO基底放入馬弗爐中400℃煅燒30min
d)吸附染料：
取N719與叔丁醇和乙腈的混合溶液(體積比1:1)配置成0.6mM的染料溶液，將煅燒后的ITO基底放入染料溶液中，經(jīng)過28h的染料浸泡后取出，用乙腈沖洗2min，烘干，即得光陽極；
S3，填充電解質(zhì)溶液及封裝：
將吸附染料的光陽極與對電極相對放置，用沙林樹脂將其封裝在一起，光陽極與對電極之間厚度為100μm，最后向其間隙灌注電解液，電解質(zhì)溶液為0.06M的單質(zhì)碘，1.2M的1-甲基-3丙基咪唑碘，0.7M的硫氰酸胍，0.6M的叔丁基吡啶的乙腈溶液，灌裝完畢后封堵電解質(zhì)灌注口，完成染料敏化太陽電池的制備。
優(yōu)選地，本發(fā)明LED照明裝置的染料敏化太陽電池中對電極與光陽極均采用了相同的碳納米材料。碳納米材料的下部接近基底部分相對致密甚至呈板結(jié)，呈現(xiàn)致密層，上部分，彼此分開，呈現(xiàn)多孔層，致密層與多孔層厚度比例為1:3。對本發(fā)明染料敏化太陽電池進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換效率測量，模擬太陽光通過模擬太陽光產(chǎn)生器形成，光強(qiáng)為100mWcm-2，且光譜滿足AM1.5標(biāo)準(zhǔn)，測試的到，該染料敏化太陽電池的開路電壓為0.72±0.05V，短路電流密度為9.6±0.1mAcm-2，轉(zhuǎn)換效率為10.1％。
本發(fā)明的LED照明裝置中，染料敏化太陽電池采用制作過程簡單、成本低廉的碳納米材料作為對電極的催化層和光陽極的導(dǎo)電層，該碳納米材料具有獨(dú)特的致密層和多孔層，應(yīng)用于對電極，其多孔結(jié)構(gòu)有利于電解質(zhì)還原反應(yīng)的催化，并且其與過渡層Cr形成歐姆接觸，具有較低的電阻，應(yīng)用于光陽極，其大大增加了大顆粒TiO2的分散性、均勻性，進(jìn)一步地提高了染料的吸附率，采用該電極結(jié)構(gòu)的染料敏化太陽電池表現(xiàn)出更高的太陽光轉(zhuǎn)換效率。
本發(fā)明的LED照明裝置能夠?qū)崿F(xiàn)太陽光的高效利用，并且該重復(fù)性、穩(wěn)定性良好，光電轉(zhuǎn)換效率高，具備很大的市場應(yīng)用前景。
實(shí)施例五：
本申請的實(shí)施例涉及一種基于太陽能的LED照明裝置，包括太陽能裝置、蓄電池、LED照明部件、控制部件，其特征在于，所述太陽能裝置、蓄電池、LED照明部件分別與所述控制部件連接。
優(yōu)選地，所述控制部件設(shè)有控制開關(guān)。
優(yōu)選地，所述控制部件設(shè)有充電接口。
優(yōu)選地，所述太陽能裝置為染料敏化太陽電池。
優(yōu)選地，所述染料敏化太陽電池由光陽極、電解液和對電極構(gòu)成；所述光陽極由外而內(nèi)依次為ITO基底、碳納米材料、大顆粒TiO2、染料分子；所述對電極由外而內(nèi)依次為Ti基底、Cu薄膜、碳納米材料、Ni薄膜；所述光陽極與所述對電極間距為100μm；所述Ni厚度為5nm。
優(yōu)選地，圖1示出了所述染料敏化太陽電池制作流程圖，其具體制備步驟如下：
S1，制作對電極：
a)清洗、處理Ti基底：
采用Ti作為對電極的基底，選取合適大小(如5cm×5cm)的Ti片，清洗后，然后用砂紙打磨，砂紙的目數(shù)遞增，每種目數(shù)的砂紙打磨20min，使得Ti基底表面去除明顯的雜質(zhì)，并且存在凹凸度，利用磁控濺射法在其表面蒸鍍一層金屬Cu薄膜，厚度為300nm，然后，將Ti基底放入鹽酸溶液浸泡30min，用丙酮、乙醇和去離子水分別超聲清洗20min，隨后將Ti基底自然晾干；
b)Ti基底表面生長碳納米材料：
80℃下，配制NiSO4溶液和十二烷基硫酸鈉(K12)溶液，濃度分別為21％～42％和18％～35％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，然后各取200ml，在磁力攪拌下混合均勻，利用勻膠機(jī)將其旋涂于a步得到的Ti基底表面，干燥2h后，將其放在火焰表面處理20min，即在Ti基底表面形成碳納米材料；
c)制作催化劑Ni薄膜
取上述得到的Ti基底，放入磁控濺射儀中，蒸鍍一層Ni薄膜，其中，本底真空為1.5×10-3pa，即得對電極；
S2，制作光陽極：
a)清洗、處理ITO基底：
光陽極基底采用ITO玻璃，選取與對電極Ti基底相同尺寸的ITO基底，按照步驟一中，用砂紙打磨ITO基底，然后用丙酮、乙醇和去離子水分別超聲清洗20min，隨后將ITO基底自然晾干；
b)ITO基底表面生長碳納米材料：
采用步驟一b)中相同方法，在ITO基底表面生長碳納米材料，
c)絲網(wǎng)印刷大顆粒TiO2：
取18g的大顆粒(400nm)TiO2納米顆粒和5ml冰醋酸混合均勻，然后逐滴加入去離子水和乙醇研磨，研磨時間為4h，將研磨好的混合溶液中加入松油醇，在超聲清洗機(jī)中進(jìn)行超聲分散，隨后將溶液置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中將多余的無水乙醇蒸出，然后將剩下的漿料繼續(xù)研磨3h，即得到大顆粒TiO2漿料；利用絲網(wǎng)印刷的方法將制得的大顆粒TiO2漿料旋涂于生長有碳納米材料的ITO基底上，大顆粒TiO2漿料厚度為2500nm，然后將ITO基底放入馬弗爐中400℃煅燒30min
d)吸附染料：
取N719與叔丁醇和乙腈的混合溶液(體積比1:1)配置成0.6mM的染料溶液，將煅燒后的ITO基底放入染料溶液中，經(jīng)過28h的染料浸泡后取出，用乙腈沖洗2min，烘干，即得光陽極；
S3，填充電解質(zhì)溶液及封裝：
將吸附染料的光陽極與對電極相對放置，用沙林樹脂將其封裝在一起，光陽極與對電極之間厚度為100μm，最后向其間隙灌注電解液，電解質(zhì)溶液為0.06M的單質(zhì)碘，1.2M的1-甲基-3丙基咪唑碘，0.7M的硫氰酸胍，0.6M的叔丁基吡啶的乙腈溶液，灌裝完畢后封堵電解質(zhì)灌注口，完成染料敏化太陽電池的制備。
優(yōu)選地，本發(fā)明LED照明裝置的染料敏化太陽電池中對電極與光陽極均采用了相同的碳納米材料。碳納米材料的下部接近基底部分相對致密甚至呈板結(jié)，呈現(xiàn)致密層，上部分，彼此分開，呈現(xiàn)多孔層，致密層與多孔層厚度比例為1:3。對本發(fā)明染料敏化太陽電池進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換效率測量，模擬太陽光通過模擬太陽光產(chǎn)生器形成，光強(qiáng)為100mWcm-2，且光譜滿足AM1.5標(biāo)準(zhǔn)，測試的到，該染料敏化太陽電池的開路電壓為0.72±0.05V，短路電流密度為9.6±0.1mAcm-2，轉(zhuǎn)換效率為9.2％。
本發(fā)明的LED照明裝置中，染料敏化太陽電池采用制作過程簡單、成本低廉的碳納米材料作為對電極的催化層和光陽極的導(dǎo)電層，該碳納米材料具有獨(dú)特的致密層和多孔層，應(yīng)用于對電極，其多孔結(jié)構(gòu)有利于電解質(zhì)還原反應(yīng)的催化，并且其與過渡層Cr形成歐姆接觸，具有較低的電阻，應(yīng)用于光陽極，其大大增加了大顆粒TiO2的分散性、均勻性，進(jìn)一步地提高了染料的吸附率，采用該電極結(jié)構(gòu)的染料敏化太陽電池表現(xiàn)出更高的太陽光轉(zhuǎn)換效率。
本發(fā)明的LED照明裝置能夠?qū)崿F(xiàn)太陽光的高效利用，并且該重復(fù)性、穩(wěn)定性良好，光電轉(zhuǎn)換效率高，具備很大的市場應(yīng)用前景。
本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實(shí)踐這里公開的發(fā)明后，將容易想到本發(fā)明的其它實(shí)施方案。本申請旨在涵蓋本發(fā)明的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本發(fā)明的一般性原理并包括本申請未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識或慣用技術(shù)手段。說明書和實(shí)施例僅被視為示例性的，本發(fā)明的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。
應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進(jìn)行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。