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可动手组装的有机 太阳能 电池教具

阅读：982发布：2020-07-04

专利汇可以提供可动手组装的有机太阳能电池教具专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种可动手组装的有机太阳能电池教具。所述教具包括控制电路、设于所述控制电路上的电源、用电器和有机太阳能电池板；所述有机太阳能电池板由依次叠加的阴极、有机光伏活性层和阳极组成；所述阳极由透明导电材料制成，所述阴极由金属材料制成。本发明提供的有机太阳能电池的教具，充分发挥了有机太阳能电池柔性、成本低易大量制备等优点，并且克服了以往太阳能教具的不可自组装性，从而提高使用者尤其是青少年学生群体，对于有机太阳能电池的结构和工作原理的学习积极性，充分体现了寓教于乐的思想。，下面是可动手组装的有机太阳能电池教具专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种可动手组装的有机太阳能电池教具，其特征在于：所述教具包括控制电路、设于所述控制电路上的电源、用电器和有机太阳能电池板；
所述有机太阳能电池板由依次叠加的阴极、有机光伏活性层和阳极组成；
所述阳极由透明导电材料制成，所述阴极由金属材料制成。
2.根据权利要求1所述的有机太阳能电池教具，其特征在于：所述有机光伏活性层的厚度为50nm～500μm。
3.根据权利要求1或2所述的有机太阳能电池教具，其特征在于：所述阳极中，所述透明导电材料设于透明基材上。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的有机太阳能电池教具，其特征在于：所述透明导电材料为掺杂的氧化锡、掺杂的氧化铟或掺杂的氧化锌；
所述金属材料为铝、钙、镁、镍、银或金。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的有机太阳能电池教具，其特征在于：所述有机光伏活性层为单层光伏材料层或异质结光伏材料层。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的有机太阳能电池教具，其特征在于：所述异质结光伏材料层为双层异质结层或本体异质结层。
7.根据权利要求6所述的有机太阳能电池教具，其特征在于：所述异质结光伏材料层的电子给体材料为具有共轭结构的小分子化合物或聚合物；
所述异质结光伏材料层的电子受体材料为富勒烯或酰亚胺的衍生物。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的有机太阳能电池教具，其特征在于：所述有机光伏活性层与所述阳极和所述阴极之间设有修饰层，所述修饰层由聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐、LiF、ZnO和TiO2制成。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的有机太阳能电池教具，其特征在于：所述有机光伏活性层上设有电荷传输层，所述电荷传输层由NiO制成。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的有机太阳能电池教具，其特征在于：所述用电器为发光器件、发热器件、电动器件或显示器件。

说明书全文

可动手组装的有机太阳能 电池教具

技术领域

[0001] 本发明涉及一种可动手组装的有机太阳能电池教具。

背景技术

[0002] 为了提高使用者尤其是青少年学生群体，对于有机太阳能电池装置的结构和工作原理的学习积极性，设计了这款可自己动手组装的包含有机太阳能电池的教具，充分体现了寓教于乐的思想。目前很少采用有机太阳能电池装置作为教具，发明专利CN102054385A和专利CN102654950A公开的均为太阳能光伏电池的教具中的太阳能电池教具结构较为复杂，不便于使用者自己进行组装和操作。另外市场上可见的太阳能教具或益智玩具等，多采用传统的无机光伏电池，而有机太阳能电池易大量制备、相对价格低廉、柔软等优良性能还未在教具领域发挥作用。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种可动手组装的有机太阳能电池教具，本发明提供的教具结构简单、易组装，并可作为教具应用于课堂教学或者学生的课外兴趣学习中；

[0004] 本发明所提供的一种可动手组装的有机太阳能电池教具，它包括控制电路、设于所述控制电路上的电源、用电器和有机太阳能电池板；

[0005] 所述有机太阳能电池板由依次叠加的阴极、有机光伏活性层和阳极组成；

[0006] 所述阳极由透明导电材料制成，所述阴极由金属材料制成。

[0007] 上述的有机太阳能电池教具中，所述有机光伏活性层的厚度可为50nm～500μm。

[0008] 上述的有机太阳能电池教具中，所述阳极中，所述透明导电材料设于透明基材上，如设于无机玻璃、有机玻璃和透明薄膜等上面。

[0009] 上述的有机太阳能电池教具中，上述的有机太阳能电池教具中，所述透明基材可选自透明的有机薄膜、有机玻璃、无机玻璃等。

[0010] 导电涂层材料可为掺杂的氧化锡、掺杂的氧化铟或掺杂的氧化锌，如锡掺杂的氧化铟锡（ITO）；

[0011] 所述金属材料可为铝、钙、镁、镍、银或金等金属。

[0012] 上述的有机太阳能电池教具中，所述有机光伏活性层可为单层光伏材料层或异质结光伏材料层。

[0013] 上述的有机太阳能电池教具中，所述异质结光伏材料层可为双层异质结层或本体异质结层。

[0014] 上述的有机太阳能电池教具中，所述异质结光伏材料层的电子给体材料可为具有共轭结构的小分子化合物或聚合物，如聚苯乙烯撑、聚噻吩和窄带隙聚合物等；

[0015] 所述异质结光伏材料层的电子受体材料可为富勒烯等。

[0016] 上述的有机太阳能电池教具中，所述有机光伏活性层与所述阳极和所述阴极之间可设有修饰层（提高光电转换效率、延长电池使用寿命），所述修饰层可由聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐、LiF、ZnO和TiO2制成。

[0017] 上述的有机太阳能电池教具中，所述有机光伏活性层上可设有电荷传输层，所述电荷传输层由NiO制成，可提高薄膜导电率和太阳能电池的光电转化效率。

[0018] 上述的有机太阳能电池教具中，所述用电器可为发光器件、发热器件、电动器件或显示器件，所述太阳能电池板在可见光下产生电能来驱动所述用电器工作。

[0019] 本发明提供的有机太阳能电池的教具，充分发挥了有机太阳能电池柔性、成本低易大量制备等优点，并且克服了以往太阳能教具的不可自组装性，从而提高使用者尤其是青少年学生群体，对于有机太阳能电池的结构和工作原理的学习积极性，充分体现了寓教于乐的思想。另外，本发明提供的教具不同于以往太阳能教具的显著特点是使用者可根据说明书指导，快捷、方便、安全地自行进行组装，在组装过程使用者可更深入得了解太阳能电池器件的工作原理和结构。附图说明

[0020] 图1为本发明有机太阳能电池教具的太阳能电池板的结构示意图；

[0021] 图2为本发明有机太阳能电池教具的结构示意图；图3实施例2中有机太阳能电池驱动灯泡发光的教具的照片；

[0022] 图4实施例3中有机太阳能电池驱动小风扇的教具的照片；

[0023] 图5实施例4中有机太阳能电池驱动电致变色窗变色的教具的照片。

[0024] 图中各标记如下：1透明基材、2阳极、3有机光伏活性层、4阴极、1透明基材、5密封垫圈、6有机太阳能电池板、7电源、8用电器。

具体实施方式

[0025] 下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

[0026] 下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

[0027] 实施例1、有机太阳能电池教具

[0028] 如图2所示，本发明提供的可手动组装的有机太阳能电池教具包括控制电路、设于该控制电路上的电源7、用电器8和有机太阳能电池板6；其中，有机太阳能电池板6由依次叠加的阴极4、有机光伏活性层3和阳极2组成，且阳极2由透明导电材料制成，阴极4由金属材料制；有机光伏活性层3的厚度为50nm～500μm。如图1所示，阳极2和阴极4设于透明基材1上。在使用时，在透明基材1的表面层上均贴附一层密封垫片5。

[0029] 本发明提供的有机太阳能电池教具中，透明导电材料可选择掺杂的氧化锡、掺杂的氧化铟或掺杂的氧化锌，如锡掺杂的氧化铟锡（ITO）；金属材料可选择铝、钙、镁、银或金等金属。其中的透明基材可为无机玻璃、有机玻璃和透明薄膜等。

[0030] 本发明提供的有机太阳能电池教具中的有机光伏活性层可为单层光伏材料层或异质结光伏材料层，其中异质结光伏材料层可为双层异质结层或本体异质结层，如异质结光伏材料层，异质结光伏材料层的电子给体材料可为具有共轭结构的小分子化合物或聚合物，如聚苯乙烯撑、聚噻吩和窄带隙聚合物等，而异质结光伏材料层的电子受体材料可为富勒烯等。

[0031] 本发明提供的有机太阳能电池教具中，在有机光伏活性层4与阳极2和阴极3之间可设有修饰层，其可由聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐、LiF、ZnO和TiO2制成。并且在有机光伏活性层5上可设有电荷传输层，其具体可由NiO制成。

[0032] 实施例2、利用本发明的有机太阳能电池教具驱动灯泡发光

[0033] 按照图1和实施例1组装太阳能电池板，各部件组装后形成的太阳能电池板的尺寸为10cm×10cm。自上之下具体由以下材料组成：透明基材、阳极、有机光伏活性层、阴极、透明基材、密封垫圈，其中透明基材选择有机玻璃，阴极选择铝，阳极选择锡掺杂的氧化铟锡（ITO）薄膜，有机光伏活性层选择聚苯乙烯撑和富勒烯，其厚度为500μm。

[0034] 如图3所示，将上述组装的太阳能电池板接入一个具有小灯泡和电容器的简单直流电路中，置于阳光下。接通电路后，小灯泡可正常发光。拿到室内一段时间后，接通电路后，发光器件仍然可以发光。

[0035] 实施例3、利用本发明的有机太阳能电池教具驱动风扇转动

[0036] 按照图1和实施例1组装太阳能电池板，各部件组装后形成的太阳能电池板的尺寸为15cm×15cm。自上之下具体由以下材料组成：密封垫圈、透明基材、阳极、有机光伏活性层、阴极、和密封垫圈，其中透明基材选择有机薄膜，阴极选择镁，阳极选择锡掺杂的氧化铟锡（ITO）薄膜，有机光伏活性层选择聚噻吩和富勒烯，其厚度为50nm。

[0037] 如图4所示，将上述组装的太阳能电池板接入一个具有小风扇和电容器的简单直流电路中，置于阳光下。接通电路后，小风扇可正常转动。拿到室内一段时间后，接通电路后，小风扇仍然可以转动。

[0038] 实施例4、利用本发明的有机太阳能电池教具驱动可控颜色变色

[0039] 按照图1和实施例1组装太阳能电池板，各部件组装后形成的太阳能电池板的尺寸为15cm×15cm。自上之下具体由以下材料组成：密封垫圈、透明基材、阳极、有机光伏活性层、阴极、和密封垫圈，其中透明基材选择有机玻璃，阴极选择钙，阳极选择锡掺杂的氧化铟锡（ITO）薄膜，有机光伏活性层选择聚苯乙烯撑和富勒烯，其厚度为500nm。

[0040] 如图5所示，将上述组装的太阳能电池板接入一个具有电致变色窗和电容器的简单直流电路中，置于阳光下。电致变色窗可响应电压变化表现为颜色或者透光率的变化。接通电路后，电致变色窗可呈现明显的颜色变化或透光率变化。拿到室内一段时间后，接通电路后，电致变色窗仍然可响应电压变化呈现颜色或透光率改变。

[0041] 以上实施例只是用于帮助理解本发明的方法、工作原理及设计思想。应当指出，对于本技术领域的技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，可以对本发明做若干改进和修饰，这些改进和修饰也在本专利要求的保护范围内。

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