一種可充電太陽能車棚的製作方法
2023-05-03 01:31:51
本申請涉及車棚領域，尤其涉及一種可充電太陽能車棚。
背景技術：
現階段太陽能的資源最豐富，也最普遍，其受季節、地形的影響較小，並且太陽能使用清潔，可以極大的減少溫室氣體和有毒氣體等的產生。隨著今天先進科技的發展，太陽能技術的研究正處理蓬勃發展的階段，太陽能電池技術是如今利用太陽能的最有效方式。
技術實現要素：
為克服相關技術中存在的問題，本申請提供一種可充電太陽能車棚。
本申請通過以下技術方案實現：
一種可充電太陽能車棚，包括頂棚及支撐頂棚的立柱，所述立柱垂直於地面設置，所述頂棚包括一框架及置於框架內的太陽能電池板，所述太陽能電池板與蓄電池電性連接，所述蓄電池設置於地面之下，所述框架均設有若干隔離杆，所述框架內側及隔離杆的兩側設置有凹槽，所述太陽能電池板通過插接固定於所述框架上。
本申請的實施例提供的技術方案可以包括以下有益效果：
1.在本申請的太陽能車棚中，染料敏化太陽電池採用碳納米材料作為光陽極的導電層，其表面絲網印刷一層大顆粒TiO2；碳納米材料採用簡單的旋塗法和火焰法製備，其中，採用十二烷基硫酸鈉(K12)作為造孔劑，製得的碳納米材料同時含有碳納米管和碳納米纖維，其具有分層多孔結構，電阻值較低，碳納米材料的分層多孔結構具有大的表面積，利於提高大顆粒TiO2的均勻性、分散性，進一步地，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於提高太陽光的光電轉換效率。
2.本申請涉及的太陽能車棚中，在染料敏化太陽電池的對電極方面，同時採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構，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的催化效率；並且在對電極Ti基底與碳納米材料之間磁控濺射一層Cr膜；碳納米材料由於具有分層的多孔結構，其有利於對電解質還原反應催化效率的提高；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，增加了對電極的導電性。
本申請附加的方面和優點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，或通過本申請的實踐了解到。應當理解的是，以上的一般描述和後文的細節描述僅是示例性和解釋性的，並不能限制本申請。
附圖說明
此處的附圖被併入說明書中並構成本說明書的一部分，示出了符合本發明的實施例，並與說明書一起用於解釋本發明的原理。
圖1是本發明太陽能車棚中的染料敏化太陽電池製作流程圖。
具體實施方式
這裡將詳細地對示例性實施例進行說明，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字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式並不代表與本發明相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權利要求書中所詳述的、本發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施例或例子用來實現本申請的不同結構。為了簡化本申請的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。當然，它們僅僅為示例，並且目的不在於限制本申請。此外，本申請可以在不同例子中重複參考數字和/或字母。這種重複是為了簡化和清楚的目的，其本身不只是所討論各種實施例和/或設置之間的關係。此外，本申請提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領域普通技術人員可以意識到其他工藝的可應用性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特徵在第二特徵值「上」的結構可以包括第一和第二特徵形成為直接接觸的實施例，也可以包括另外的特徵形成在第一和第二特徵之間的實施例，這樣第一和第二特徵可能不是直接接觸。
在本申請的描述中，需要說明的是，除非另有規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。
眾所周知，傳統能源包括各種化石能源，比如煤、石油、天然氣等，傳統能源在短時間內不具備可再生性，隨著持續的開發利用，其儲量逐漸減少；另一方面，傳統能源的提煉過程一般會產生有毒物質、溫室氣體等，從而破壞生態環境，造成環境汙染，現如今生態問題與極端氣候，已經給人類使用傳統能源的方式敲響了警鐘。因此，積極尋找、開發利用可替代的新能源成為迫切需要。
現今，研究較多的新能源包括水能、風能、核能、潮汐能、生物質能和太陽能。這其中，太陽能的資源最豐富，也最普遍，其受季節、地形的影響較小，並且太陽能使用清潔，可以極大的減少溫室氣體和有毒氣體等的產生。隨著今天先進科技的發展，太陽能技術的研究正處理蓬勃發展的階段，太陽能電池技術是如今利用太陽能的最有效方式。太陽能電池經歷了大概三個發展階段：矽太陽能電池、薄膜太陽能電池和染料敏化太陽能電池。矽太陽能電池現今應用最廣泛，其轉換效率高，性能穩定，但是提煉高純矽需要消耗大量能源；薄膜太陽能電池的製造成本相比傳統能源價格較高，製備原料多有毒性，生產過程會產生嚴重的環境汙染，限制了其大規模的應用。
染料敏化太陽電池(DSSC)一般為三明治結構，包括光陽極、對電極和電解質。光陽極一般是由透明導電基底和位於導電基底上的納米薄膜構成，導電基底一般為ITO、FTO等導電玻璃，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，產生電子；對電極一般由導電基底和位於其表面的催化材料組成，與光陽極相同，導電基底一般為ITO、FTO等導電玻璃或其它導電材料，催化材料一般為貴金屬鉑，催化材料用來還原電解質中氧化-還原對，保證染料電池的循環能夠順利進行；電解質一般為含有氧化-還原對的液體，其中比較典型的為碘負/碘三負離子，通過被氧化與被還原參與循環過程。
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化選擇與結構的設計方面，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範圍，對電極研究方面，有催化層材料的替換、電極結構的改進等。傳統的DSSC的對電極使用價格昂貴的金屬鉑為催化材料，由於成本問題，其不利於大規模應用；另外，光陽極結構對DSSC光電轉換效率有很大的影響，有目的的改變納米材料的結構是一種提高染料敏化太陽能電池光電轉換效率的有效手段。
本發明中太陽能車棚所涉及的染料敏化太陽電池，針對現有染料敏化太陽電池中存在的問題，設計製備了一種具有新型電極結構的染料敏化太陽電池，採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，其碳納米材料製備過程簡單，製備的染料敏化太陽電池的光電轉換效率高，太陽電池工作穩定性好。
實施例一：
一種可充電太陽能車棚，包括頂棚及支撐頂棚的立柱，所述立柱垂直於地面設置，其特徵在於：所述頂棚包括一框架及置於框架內的太陽能電池板，所述太陽能電池板與蓄電池電性連接，所述蓄電池設置於地面之下，所述框架均設有若干隔離杆，所述框架內側及隔離杆的兩側設置有凹槽，所述太陽能電池板通過插接固定於所述框架上。
優選地，所述車棚還包括一中間立柱，所述中間立柱置於頂棚的中心，且所述中間立柱的軸線與所述立柱軸線相平行，所述中間立柱為中空型，所述框架的凹槽截面呈「E」型，分別為上凹槽與下凹槽，所述太陽能電池板插接於上凹槽，所述太陽能電池板的電性連接線設置於下凹槽內，並穿設於中間立柱中與車棚下的蓄電池連接。
優選地，所述中間立柱的側壁上設置有充電接口，所述充電接口與蓄電池放電端線性連接。
優選地，所述太陽能電池板為染料敏化太陽電池。
優選地，所述染料敏化太陽電池由光陽極、電解液和對電極構成；所述光陽極由外而內依次為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3nm。
優選地，圖1示出了所述染料敏化太陽電池製作流程圖，其具體製備步驟如下：
S1，製作對電極：
a)清洗、處理Ti基底：
採用Ti作為對電極的基底，選取合適大小(如5cm×5cm)的Ti片，清洗後，然後用砂紙打磨，砂紙的目數遞增，每種目數的砂紙打磨20min，使得Ti基底表面去除明顯的雜質，並且存在凹凸度，利用磁控濺射法在其表面蒸鍍一層金屬Cu薄膜，厚度為300nm，然後，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，隨後將Ti基底自然晾乾；
b)Ti基底表面生長碳納米材料：
80℃下，配製NiSO4溶液和十二烷基硫酸鈉(K12)溶液，濃度分別為21％～42％和18％～35％(質量分數)，然後各取200ml，在磁力攪拌下混合均勻，利用勻膠機將其旋塗於a步得到的Ti基底表面，乾燥2h後，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)製作催化劑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，製作光陽極：
a)清洗、處理ITO基底：
光陽極基底採用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，然後用丙酮、乙醇和去離子水分別超聲清洗20min，隨後將ITO基底自然晾乾；
b)ITO基底表面生長碳納米材料：
採用步驟一b)中相同方法，在ITO基底表面生長碳納米材料，
c)絲網印刷大顆粒TiO2：
取18g的大顆粒(500nm)TiO2納米顆粒和5ml冰醋酸混合均勻，然後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，在超聲清洗機中進行超聲分散，隨後將溶液置於旋轉蒸發儀中將多餘的無水乙醇蒸出，然後將剩下的漿料繼續研磨3h，即得到大顆粒TiO2漿料；利用絲網印刷的方法將製得的大顆粒TiO2漿料旋塗於生長有碳納米材料的ITO基底上，大顆粒TiO2漿料厚度為2500nm，然後將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，將煅燒後的ITO基底放入染料溶液中，經過28h的染料浸泡後取出，用乙腈衝洗2min，烘乾，即得光陽極；
S3，填充電解質溶液及封裝：
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，最後向其間隙灌注電解液，電解質溶液為0.06M的單質碘，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，灌裝完畢後封堵電解質灌注口，完成染料敏化太陽電池的製備。
優選地，本發明太陽能車棚中的染料敏化太陽電池中對電極與光陽極均採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緻密甚至呈板結，呈現緻密層，上部分，彼此分開，呈現多孔層，緻密層與多孔層厚度比例為1:3。對該染料敏化太陽電池進行光電轉換效率測量，模擬太陽光通過模擬太陽光產生器形成，光強為100mWcm-2，且光譜滿足AM1.5標準，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，轉換效率為12.5％。
本發明的太陽能車棚中，染料敏化太陽電池採用製作過程簡單、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電層，該碳納米材料具有獨特的緻密層和多孔層，應用於對電極，其多孔結構有利於電解質還原反應的催化，並且其與過渡層Cr形成歐姆接觸，具有較低的電阻，應用於光陽極，其大大增加了大顆粒TiO2的分散性、均勻性，進一步地提高了染料的吸附率，採用該電極結構的染料敏化太陽電池表現出更高的太陽光轉換效率。
本發明的太陽能車棚能夠實現太陽光的高效利用，並且該重複性、穩定性良好，光電轉換效率高，具備很大的市場應用前景。
實施例二：
一種可充電太陽能車棚，包括頂棚及支撐頂棚的立柱，所述立柱垂直於地面設置，其特徵在於：所述頂棚包括一框架及置於框架內的太陽能電池板，所述太陽能電池板與蓄電池電性連接，所述蓄電池設置於地面之下，所述框架均設有若干隔離杆，所述框架內側及隔離杆的兩側設置有凹槽，所述太陽能電池板通過插接固定於所述框架上。
優選地，所述車棚還包括一中間立柱，所述中間立柱置於頂棚的中心，且所述中間立柱的軸線與所述立柱軸線相平行，所述中間立柱為中空型，所述框架的凹槽截面呈「E」型，分別為上凹槽與下凹槽，所述太陽能電池板插接於上凹槽，所述太陽能電池板的電性連接線設置於下凹槽內，並穿設於中間立柱中與車棚下的蓄電池連接。
優選地，所述中間立柱的側壁上設置有充電接口，所述充電接口與蓄電池放電端線性連接。
優選地，所述太陽能電池板為染料敏化太陽電池。
優選地，所述染料敏化太陽電池由光陽極、電解液和對電極構成；所述光陽極由外而內依次為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3nm。
優選地，圖1示出了所述染料敏化太陽電池製作流程圖，其具體製備步驟如下：
S1，製作對電極：
a)清洗、處理Ti基底：
採用Ti作為對電極的基底，選取合適大小(如5cm×5cm)的Ti片，清洗後，然後用砂紙打磨，砂紙的目數遞增，每種目數的砂紙打磨20min，使得Ti基底表面去除明顯的雜質，並且存在凹凸度，利用磁控濺射法在其表面蒸鍍一層金屬Cu薄膜，厚度為300nm，然後，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，隨後將Ti基底自然晾乾；
b)Ti基底表面生長碳納米材料：
80℃下，配製NiSO4溶液和十二烷基硫酸鈉(K12)溶液，濃度分別為21％～42％和18％～35％(質量分數)，然後各取200ml，在磁力攪拌下混合均勻，利用勻膠機將其旋塗於a步得到的Ti基底表面，乾燥2h後，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)製作催化劑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，製作光陽極：
a)清洗、處理ITO基底：
光陽極基底採用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，然後用丙酮、乙醇和去離子水分別超聲清洗20min，隨後將ITO基底自然晾乾；
b)ITO基底表面生長碳納米材料：
採用步驟一b)中相同方法，在ITO基底表面生長碳納米材料，
c)絲網印刷大顆粒TiO2：
取18g的大顆粒(500nm)TiO2納米顆粒和5ml冰醋酸混合均勻，然後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，在超聲清洗機中進行超聲分散，隨後將溶液置於旋轉蒸發儀中將多餘的無水乙醇蒸出，然後將剩下的漿料繼續研磨3h，即得到大顆粒TiO2漿料；利用絲網印刷的方法將製得的大顆粒TiO2漿料旋塗於生長有碳納米材料的ITO基底上，大顆粒TiO2漿料厚度為2500nm，然後將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，將煅燒後的ITO基底放入染料溶液中，經過28h的染料浸泡後取出，用乙腈衝洗2min，烘乾，即得光陽極；
S3，填充電解質溶液及封裝：
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，最後向其間隙灌注電解液，電解質溶液為0.06M的單質碘，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，灌裝完畢後封堵電解質灌注口，完成染料敏化太陽電池的製備。
優選地，本發明太陽能車棚的染料敏化太陽電池中對電極與光陽極均採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緻密甚至呈板結，呈現緻密層，上部分，彼此分開，呈現多孔層，緻密層與多孔層厚度比例為2:3。對本發明染料敏化太陽電池進行光電轉換效率測量，模擬太陽光通過模擬太陽光產生器形成，光強為100mWcm-2，且光譜滿足AM1.5標準，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，轉換效率為11.7％。
本發明的太陽能車棚中，染料敏化太陽電池採用製作過程簡單、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電層，該碳納米材料具有獨特的緻密層和多孔層，應用於對電極，其多孔結構有利於電解質還原反應的催化，並且其與過渡層Cr形成歐姆接觸，具有較低的電阻，應用於光陽極，其大大增加了大顆粒TiO2的分散性、均勻性，進一步地提高了染料的吸附率，採用該電極結構的染料敏化太陽電池表現出更高的太陽光轉換效率。
本發明的太陽能車棚能夠實現太陽光的高效利用，並且該重複性、穩定性良好，光電轉換效率高，具備很大的市場應用前景。
實施例三：
一種可充電太陽能車棚，包括頂棚及支撐頂棚的立柱，所述立柱垂直於地面設置，其特徵在於：所述頂棚包括一框架及置於框架內的太陽能電池板，所述太陽能電池板與蓄電池電性連接，所述蓄電池設置於地面之下，所述框架均設有若干隔離杆，所述框架內側及隔離杆的兩側設置有凹槽，所述太陽能電池板通過插接固定於所述框架上。
優選地，所述車棚還包括一中間立柱，所述中間立柱置於頂棚的中心，且所述中間立柱的軸線與所述立柱軸線相平行，所述中間立柱為中空型，所述框架的凹槽截面呈「E」型，分別為上凹槽與下凹槽，所述太陽能電池板插接於上凹槽，所述太陽能電池板的電性連接線設置於下凹槽內，並穿設於中間立柱中與車棚下的蓄電池連接。
優選地，所述中間立柱的側壁上設置有充電接口，所述充電接口與蓄電池放電端線性連接。
優選地，所述太陽能電池板為染料敏化太陽電池。
優選地，所述染料敏化太陽電池由光陽極、電解液和對電極構成；所述光陽極由外而內依次為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3nm。
優選地，圖1示出了所述染料敏化太陽電池製作流程圖，其具體製備步驟如下：
S1，製作對電極：
a)清洗、處理Ti基底：
採用Ti作為對電極的基底，選取合適大小(如5cm×5cm)的Ti片，清洗後，然後用砂紙打磨，砂紙的目數遞增，每種目數的砂紙打磨20min，使得Ti基底表面去除明顯的雜質，並且存在凹凸度，利用磁控濺射法在其表面蒸鍍一層金屬Cu薄膜，厚度為300nm，然後，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，隨後將Ti基底自然晾乾；
b)Ti基底表面生長碳納米材料：
80℃下，配製NiSO4溶液和十二烷基硫酸鈉(K12)溶液，濃度分別為21％～42％和18％～35％(質量分數)，然後各取200ml，在磁力攪拌下混合均勻，利用勻膠機將其旋塗於a步得到的Ti基底表面，乾燥2h後，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)製作催化劑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，製作光陽極：
a)清洗、處理ITO基底：
光陽極基底採用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，然後用丙酮、乙醇和去離子水分別超聲清洗20min，隨後將ITO基底自然晾乾；
b)ITO基底表面生長碳納米材料：
採用步驟一b)中相同方法，在ITO基底表面生長碳納米材料，
c)絲網印刷大顆粒TiO2：
取18g的大顆粒(500nm)TiO2納米顆粒和5ml冰醋酸混合均勻，然後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，在超聲清洗機中進行超聲分散，隨後將溶液置於旋轉蒸發儀中將多餘的無水乙醇蒸出，然後將剩下的漿料繼續研磨3h，即得到大顆粒TiO2漿料；利用絲網印刷的方法將製得的大顆粒TiO2漿料旋塗於生長有碳納米材料的ITO基底上，大顆粒TiO2漿料厚度為2500nm，然後將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，將煅燒後的ITO基底放入染料溶液中，經過28h的染料浸泡後取出，用乙腈衝洗2min，烘乾，即得光陽極；
S3，填充電解質溶液及封裝：
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，最後向其間隙灌注電解液，電解質溶液為0.06M的單質碘，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，灌裝完畢後封堵電解質灌注口，完成染料敏化太陽電池的製備。
優選地，本發明太陽能車棚的染料敏化太陽電池中對電極與光陽極均採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緻密甚至呈板結，呈現緻密層，上部分，彼此分開，呈現多孔層，緻密層與多孔層厚度比例為1:1。對本發明染料敏化太陽電池進行光電轉換效率測量，模擬太陽光通過模擬太陽光產生器形成，光強為100mWcm-2，且光譜滿足AM1.5標準，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，轉換效率為9.8％。
本發明的太陽能車棚中，染料敏化太陽電池採用製作過程簡單、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電層，該碳納米材料具有獨特的緻密層和多孔層，應用於對電極，其多孔結構有利於電解質還原反應的催化，並且其與過渡層Cr形成歐姆接觸，具有較低的電阻，應用於光陽極，其大大增加了大顆粒TiO2的分散性、均勻性，進一步地提高了染料的吸附率，採用該電極結構的染料敏化太陽電池表現出更高的太陽光轉換效率。
本發明的太陽能車棚能夠實現太陽光的高效利用，並且該重複性、穩定性良好，光電轉換效率高，具備很大的市場應用前景。
實施例四：
一種可充電太陽能車棚，包括頂棚及支撐頂棚的立柱，所述立柱垂直於地面設置，其特徵在於：所述頂棚包括一框架及置於框架內的太陽能電池板，所述太陽能電池板與蓄電池電性連接，所述蓄電池設置於地面之下，所述框架均設有若干隔離杆，所述框架內側及隔離杆的兩側設置有凹槽，所述太陽能電池板通過插接固定於所述框架上。
優選地，所述車棚還包括一中間立柱，所述中間立柱置於頂棚的中心，且所述中間立柱的軸線與所述立柱軸線相平行，所述中間立柱為中空型，所述框架的凹槽截面呈「E」型，分別為上凹槽與下凹槽，所述太陽能電池板插接於上凹槽，所述太陽能電池板的電性連接線設置於下凹槽內，並穿設於中間立柱中與車棚下的蓄電池連接。
優選地，所述中間立柱的側壁上設置有充電接口，所述充電接口與蓄電池放電端線性連接。
優選地，所述太陽能電池板為染料敏化太陽電池。
優選地，所述染料敏化太陽電池由光陽極、電解液和對電極構成；所述光陽極由外而內依次為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3nm。
優選地，圖1示出了所述染料敏化太陽電池製作流程圖，其具體製備步驟如下：
S1，製作對電極：
a)清洗、處理Ti基底：
採用Ti作為對電極的基底，選取合適大小(如5cm×5cm)的Ti片，清洗後，然後用砂紙打磨，砂紙的目數遞增，每種目數的砂紙打磨20min，使得Ti基底表面去除明顯的雜質，並且存在凹凸度，利用磁控濺射法在其表面蒸鍍一層金屬Cu薄膜，厚度為300nm，然後，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，隨後將Ti基底自然晾乾；
b)Ti基底表面生長碳納米材料：
80℃下，配製NiSO4溶液和十二烷基硫酸鈉(K12)溶液，濃度分別為21％～42％和18％～35％(質量分數)，然後各取200ml，在磁力攪拌下混合均勻，利用勻膠機將其旋塗於a步得到的Ti基底表面，乾燥2h後，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)製作催化劑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，製作光陽極：
a)清洗、處理ITO基底：
光陽極基底採用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，然後用丙酮、乙醇和去離子水分別超聲清洗20min，隨後將ITO基底自然晾乾；
b)ITO基底表面生長碳納米材料：
採用步驟一b)中相同方法，在ITO基底表面生長碳納米材料，
c)絲網印刷大顆粒TiO2：
取18g的大顆粒(500nm)TiO2納米顆粒和5ml冰醋酸混合均勻，然後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，在超聲清洗機中進行超聲分散，隨後將溶液置於旋轉蒸發儀中將多餘的無水乙醇蒸出，然後將剩下的漿料繼續研磨3h，即得到大顆粒TiO2漿料；利用絲網印刷的方法將製得的大顆粒TiO2漿料旋塗於生長有碳納米材料的ITO基底上，大顆粒TiO2漿料厚度為2500nm，然後將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，將煅燒後的ITO基底放入染料溶液中，經過28h的染料浸泡後取出，用乙腈衝洗2min，烘乾，即得光陽極；
S3，填充電解質溶液及封裝：
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，最後向其間隙灌注電解液，電解質溶液為0.06M的單質碘，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，灌裝完畢後封堵電解質灌注口，完成染料敏化太陽電池的製備。
優選地，本發明太陽能車棚的染料敏化太陽電池中對電極與光陽極均採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緻密甚至呈板結，呈現緻密層，上部分，彼此分開，呈現多孔層，緻密層與多孔層厚度比例為4:3。對本發明染料敏化太陽電池進行光電轉換效率測量，模擬太陽光通過模擬太陽光產生器形成，光強為100mWcm-2，且光譜滿足AM1.5標準，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，轉換效率為9.3％。
本發明的太陽能車棚中，染料敏化太陽電池採用製作過程簡單、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電層，該碳納米材料具有獨特的緻密層和多孔層，應用於對電極，其多孔結構有利於電解質還原反應的催化，並且其與過渡層Cr形成歐姆接觸，具有較低的電阻，應用於光陽極，其大大增加了大顆粒TiO2的分散性、均勻性，進一步地提高了染料的吸附率，採用該電極結構的染料敏化太陽電池表現出更高的太陽光轉換效率。
本發明的太陽能車棚能夠實現太陽光的高效利用，並且該重複性、穩定性良好，光電轉換效率高，具備很大的市場應用前景。
實施例五：
一種可充電太陽能車棚，包括頂棚及支撐頂棚的立柱，所述立柱垂直於地面設置，其特徵在於：所述頂棚包括一框架及置於框架內的太陽能電池板，所述太陽能電池板與蓄電池電性連接，所述蓄電池設置於地面之下，所述框架均設有若干隔離杆，所述框架內側及隔離杆的兩側設置有凹槽，所述太陽能電池板通過插接固定於所述框架上。
優選地，所述車棚還包括一中間立柱，所述中間立柱置於頂棚的中心，且所述中間立柱的軸線與所述立柱軸線相平行，所述中間立柱為中空型，所述框架的凹槽截面呈「E」型，分別為上凹槽與下凹槽，所述太陽能電池板插接於上凹槽，所述太陽能電池板的電性連接線設置於下凹槽內，並穿設於中間立柱中與車棚下的蓄電池連接。
優選地，所述中間立柱的側壁上設置有充電接口，所述充電接口與蓄電池放電端線性連接。
優選地，所述太陽能電池板為染料敏化太陽電池。
優選地，所述染料敏化太陽電池由光陽極、電解液和對電極構成；所述光陽極由外而內依次為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3nm。
優選地，圖1示出了所述染料敏化太陽電池製作流程圖，其具體製備步驟如下：
S1，製作對電極：
a)清洗、處理Ti基底：
採用Ti作為對電極的基底，選取合適大小(如5cm×5cm)的Ti片，清洗後，然後用砂紙打磨，砂紙的目數遞增，每種目數的砂紙打磨20min，使得Ti基底表面去除明顯的雜質，並且存在凹凸度，利用磁控濺射法在其表面蒸鍍一層金屬Cu薄膜，厚度為300nm，然後，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，隨後將Ti基底自然晾乾；
b)Ti基底表面生長碳納米材料：
80℃下，配製NiSO4溶液和十二烷基硫酸鈉(K12)溶液，濃度分別為21％～42％和18％～35％(質量分數)，然後各取200ml，在磁力攪拌下混合均勻，利用勻膠機將其旋塗於a步得到的Ti基底表面，乾燥2h後，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)製作催化劑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，製作光陽極：
a)清洗、處理ITO基底：
光陽極基底採用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，然後用丙酮、乙醇和去離子水分別超聲清洗20min，隨後將ITO基底自然晾乾；
b)ITO基底表面生長碳納米材料：
採用步驟一b)中相同方法，在ITO基底表面生長碳納米材料，
c)絲網印刷大顆粒TiO2：
取18g的大顆粒(500nm)TiO2納米顆粒和5ml冰醋酸混合均勻，然後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，在超聲清洗機中進行超聲分散，隨後將溶液置於旋轉蒸發儀中將多餘的無水乙醇蒸出，然後將剩下的漿料繼續研磨3h，即得到大顆粒TiO2漿料；利用絲網印刷的方法將製得的大顆粒TiO2漿料旋塗於生長有碳納米材料的ITO基底上，大顆粒TiO2漿料厚度為2500nm，然後將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，將煅燒後的ITO基底放入染料溶液中，經過28h的染料浸泡後取出，用乙腈衝洗2min，烘乾，即得光陽極；
S3，填充電解質溶液及封裝：
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，最後向其間隙灌注電解液，電解質溶液為0.06M的單質碘，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，灌裝完畢後封堵電解質灌注口，完成染料敏化太陽電池的製備。
優選地，本發明太陽能車棚的染料敏化太陽電池中對電極與光陽極均採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緻密甚至呈板結，呈現緻密層，上部分，彼此分開，呈現多孔層，緻密層與多孔層厚度比例為5:3。對本發明染料敏化太陽電池進行光電轉換效率測量，模擬太陽光通過模擬太陽光產生器形成，光強為100mWcm-2，且光譜滿足AM1.5標準，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，轉換效率為8.1％。
本發明的太陽能車棚中，染料敏化太陽電池採用製作過程簡單、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電層，該碳納米材料具有獨特的緻密層和多孔層，應用於對電極，其多孔結構有利於電解質還原反應的催化，並且其與過渡層Cr形成歐姆接觸，具有較低的電阻，應用於光陽極，其大大增加了大顆粒TiO2的分散性、均勻性，進一步地提高了染料的吸附率，採用該電極結構的染料敏化太陽電池表現出更高的太陽光轉換效率。
本發明的太陽能車棚能夠實現太陽光的高效利用，並且該重複性、穩定性良好，光電轉換效率高，具備很大的市場應用前景。
本領域技術人員在考慮說明書及實踐這裡公開的發明後，將容易想到本發明的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本發明的任何變型、用途或者適應性變化，這些變型、用途或者適應性變化遵循本發明的一般性原理並包括本申請未公開的本技術領域中的公知常識或慣用技術手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本發明的真正範圍和精神由下面的權利要求指出。
應當理解的是，本發明並不局限於上面已經描述並在附圖中示出的精確結構，並且可以在不脫離其範圍進行各種修改和改變。本發明的範圍僅由所附的權利要求來限制。