[发明专利]一种全固态光储能一体化器件及其制备方法

说明书

本发明属于能量转化与储存器件技术领域，公开了一种全固态光储能一体化器件及其制备方法。全固态光储能一体化器件由下至上依次包括储能电极、储能凝胶电解质、兼容电极、光电转换凝胶电解质和光阳极；储能电极、储能凝胶电解质和兼容电极构成超级电容器模块；兼容电极、光电转换凝胶电解质和光阳极构成染料敏化太阳能电池模块；光电转换凝胶电解质的组分包括：聚偏氟乙烯‑六氟丙烯和1‑丁基‑3‑甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体；储能凝胶电解质的组分包括：聚偏氟乙烯‑六氟丙烯、1‑丁基‑3‑甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体和四丁基四氟硼酸铵。本发明采用双凝胶电解质替代液态电解液，具有良好的能量转换效率和循环稳定性。

技术领域

本发明属于能量转化与储存器件技术领域，特别涉及一种全固态光储能一体化器件及其制备方法。

背景技术

为了充分利用太阳能光，实现将太阳能光转换并存储的需求，光储能一体化器件成为当前的研究热点。电解质是影响光储能一体化器件性能的关键，传统的光储能一体化器件采用的电解质多为液态电解液，由于液态电解液易挥发、组装器件易泄露，且以液态电解液组装的一体化器件中，染料敏化太阳能电池部分的染料易脱附，从而导致器件的循环稳定性较差，一般能稳定循环20-50圈。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种全固态光储能一体化器件，具有良好的能量转换效率和循环稳定性。

本发明的第一方面提供一种全固态光储能一体化器件，所述全固态光储能一体化器件由下至上依次包括储能电极、储能凝胶电解质、兼容电极、光电转换凝胶电解质和光阳极；所述储能电极、所述储能凝胶电解质和所述兼容电极构成超级电容器模块；所述兼容电极、所述光电转换凝胶电解质和所述光阳极构成染料敏化太阳能电池模块；所述光电转换凝胶电解质的组分包括：聚偏氟乙烯-六氟丙烯和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体；所述储能凝胶电解质的组分包括：聚偏氟乙烯-六氟丙烯、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体和四丁基四氟硼酸铵。

优选地，所述光电转换凝胶电解质的组分还包括：单质碘、碘化锂。

优选地，所述光电转换凝胶电解质中，所述单质碘、所述碘化锂和所述1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体的摩尔比为1:(5-10):(3-5)。

优选地，所述储能凝胶电解质中，所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯和所述1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体的质量比为1:(2-5)。

优选地，所述储能凝胶电解质中，所述1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体和所述四四丁基四氟硼酸铵的质量比为(0.5-5):1。

优选地，所述储能电极包括石墨片和电沉积在所述石墨片的单面上的聚吡咯/氧化石墨烯。本发明的储能电极作为超级电容器模块的电极，其中石墨片作为集流体，聚吡咯/氧化石墨烯作为电极材料。

优选地，所述兼容电极包括石墨片和电沉积在所述石墨片的双面上的聚吡咯/氧化石墨烯。本发明的兼容电极既作为超级电容器模块的电极，又作为染料敏化太阳能电池模块的对电极，其中石墨片作为集流体，聚吡咯/氧化石墨烯作为电极材料。

本发明的第二方面提供本发明所述全固态光储能一体化器件的制备方法，包括如下步骤：

由下至上依次将所述储能电极、所述储能凝胶电解质、所述兼容电极、所述光电转换凝胶电解质和所述光阳极进行叠加，组装得到所述全固态光储能一体化器件。

优选地，所述储能凝胶电解质的制备方法，包括如下步骤：

将所述储能凝胶电解质的组分与溶剂进行混合溶解，干燥，得到所述储能凝胶电解质。

优选地，所述储能凝胶电解质的制备方法，包括如下步骤：