[发明专利]一种复合能源装置和发电方法

说明书

本发明涉及一种新型复合能源装置和发电方法，该复合能源装置由太阳能电池和覆盖在太阳能电池表面的透明摩擦发电机构成。针对雨季或晚上，用透明的摩擦发电机代替太阳能电池表面最上层的商用保护板，组成一种新型的复合能源装置。在晴天时，太阳光透过摩擦发电机后，太阳能电池照常收集太阳光能量进行光伏发电，在雨天光伏发电效率大幅降低时，辅以摩擦发电机收集雨水能量进行摩擦发电。透明摩擦发电机一方面作为不影响光电转换效率的太阳能电池保护板，另一方面，又可以收集自然界中雨水的能量。本发明将单一利用光伏发电的太阳能电池板拓展为复合能源电池系统，是一种全新的复合型绿色能源装置，具有广泛的实际应用价值。

技术领域

本发明涉及一种新型复合能源装置，特别是涉及可以同时或分别收集太阳能和雨水能量的复合绿色能源系统和发电方法。

背景技术

当前社会，传统能源的匮乏及其带来的污染等问题，已经引起了人们的高度关注。太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的环境友好型能源，是最有前途的新能源之一。太阳能电池利用光电效应或光化学效应将太阳能直接转化为电能，是太阳能利用的最有效形式。目前，太阳能电池已经被成熟的商业化，广泛的应用于屋顶、道路以及空旷而日照充足的地方进行光伏发电，成为我们日常生活不可或缺的一种发电方式。

在实际生产中，为了避免环境的污染和破坏，延长太阳能电池的使用寿命，太阳能电池的表面一般都会被覆盖一层透明的玻璃保护板。在晴天时，太阳能电池可以有效的收集太阳光的能量进行光伏发电，然而在雨天或夜晚时，太阳能电池的发电效率急剧下降甚至消失，这时候的电池板便无法正常工作提供电能。

发明内容

本发明针对雨季中因日照不足或没有日照的情况下，太阳能电池发电效率急剧下降的问题，提出用透明的摩擦发电机覆盖在太阳能电池表面，代替太阳能电池表面最上层的保护板，组成一种新型的复合能源装置。这种新型复合能源装置，在晴天时，照常收集太阳光能量进行光伏发电，而在雨天光伏发电效率大幅降低时，同时收集雨水能量进行摩擦发电。该发明中的透明摩擦发电机一方面可以作为太阳能电池的保护层，不影响太阳能电池的光伏效率，另一方面，又可以收集自然界中雨水的能量，是对光伏发电的一种有益补充。

为实现上述目的，本方法提出一种复合能源装置，包括：太阳能电池和覆盖在太阳能电池上的摩擦发电机，其中：

所述摩擦发电机自下而上由透明衬底、透明导电层和透明摩擦层依次层叠组成，其中，所述摩擦层的下表面完全覆盖所述导电层，所述导电层与等电位电连接。

优选的，所述摩擦层的表面为疏水结构。

优选的，所述摩擦层的表面具有超疏水性，超疏水接触角大于150°。

优选的，所述摩擦层表面具有微纳结构层，所述微纳结构层为纳米线、纳米管、纳米颗粒、纳米棒、纳米花、纳米沟槽、微米沟槽，纳米锥、微米锥、纳米球和微米球状结构，以及由前述结构形成的阵列。

优选的，所述微纳结构层与所述摩擦层的材料相同。

优选的，所述微纳结构层为通过光刻蚀、化学刻蚀和等离子刻蚀的方法在所述摩擦层的上表面制备；或者所述微纳结构层在制备摩擦层材料时直接形成。

优选的，所述摩擦层的材料为透明绝缘材料。

优选的，所述绝缘材料为下列材料中的一种或者几种：聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚对苯二甲酸乙二酯。

优选的，所述摩擦层的厚度为50nm-1mm。

优选的，所述透明导电层的材料为透明导电膜TCO、氧化铟锡透明导电膜ITO、掺氟氧化锡透明导电膜FTO或掺铝氧化锌透明导电膜AZO。

优选的，所述透明衬底、透明导电层和透明摩擦层均为柔性材料；或者，所述透明衬底、透明导电层和透明摩擦层均为硬性材料。