一种低成本的柔性低品阶太阳能热电收集系统及制备方法

技术特征：
1.一种低成本的柔性低品阶太阳能热电收集系统，其特征在于，包括太阳能收集器(1)和柔性薄膜热电芯片，柔性薄膜热电芯片连续环绕于太阳能收集器(1)的外周布设，两者通过导电电极(4)相连；所述太阳能收集器(1)由fe3o4纳米粒子在石墨-金属基板的石墨表面沉积而成；所述柔性薄膜热电芯片由若干对热电腿在柔性基底(5)上图案化沉积而成；每对所述热电腿包括一片n型热电材料(3)与一片p型热电材料(2)，n型热电材料(3)与p型热电材料(2)均为锥形片状结构，且锥形尖端朝向所述太阳能收集器(1)；所述柔性薄膜热电芯片中的n型热电材料(3)与p型热电材料(2)交替排列，相邻n型热电材料(3)与p型热电材料(2)之间通过导电电极(4)相连。2.根据权利要求1所述的一种低成本的柔性低品阶太阳能热电收集系统，其特征在于，所述fe3o4纳米粒子的直径为510-530nm，在石墨表面以单层颗粒形式的c6图案旋转对称沉积。3.根据权利要求1所述的一种低成本的柔性低品阶太阳能热电收集系统，其特征在于，所述石墨-金属基板中石墨的厚度为45nm，金属的材料为铜、厚度为45-50μm。4.根据权利要求1所述的一种低成本的柔性低品阶太阳能热电收集系统，其特征在于，所述太阳能收集器(1)和柔性薄膜热电芯片通过导热硅脂进行集成。5.根据权利要求1所述的一种低成本的柔性低品阶太阳能热电收集系统，其特征在于，所述太阳能收集器(1)的横截面为圆形，柔性薄膜热电芯片的横截面为环状结构，n型热电材料(3)与p型热电材料(2)的锥形尖端均朝向太阳能收集器(1)的中心。6.根据权利要求1所述的一种低成本的柔性低品阶太阳能热电收集系统，其特征在于，所述柔性基底(5)的材料为聚酰亚胺或聚二甲基硅氧烷，厚度为70-100μm。7.根据权利要求1所述的一种低成本的柔性低品阶太阳能热电收集系统，其特征在于，所述n型热电材料(3)为bi2te
2.7
se
0.3
、厚度为1μm、长度为5mm，p型热电材料(2)为bi
0.5
sb
1.5
te3、厚度为1μm、长度为5mm。8.根据权利要求1所述的一种低成本的柔性低品阶太阳能热电收集系统，其特征在于，所述导电电极(4)的材料为金。9.一种低成本的柔性低品阶太阳能热电收集系统的制备方法，其特征在于，具体如下：以甲醇和氯仿的混合物作为基液分散fe3o4纳米粒子，得到胶态分散液体；随后利用langmuir-blodgett薄膜沉积技术对胶态分散液体中的fe3o4纳米粒子进行自组装，以在空气和液体的界面处形成单分子层表面粒子膜；将石墨-金属基板以石墨层朝上的方式倾斜置于已经形成单分子层表面粒子膜的溶液液面以下，同时抽吸基液，沿垂直方向提升石墨-金属基板，令单分子层表面粒子膜沉积在石墨-金属基板表面；在基液自然蒸发的过程中，fe3o4纳米粒子在石墨-金属基板表面逐渐聚集并以c6图案排列，得到太阳能收集器(1)；在所述太阳能收集器(1)外周铺设连续的柔性基底(5)，将n型热电材料(3)和p型热电材料(2)交替涂布于柔性基底(5)上；所述n型热电材料(3)与p型热电材料(2)均为锥形片状结构，且锥形尖端朝向所述太阳能收集器(1)；n型热电材料(3)与p型热电材料(2)之间通过导电电极(4)相连，并通过热蒸镀法串联为一整个电路，得到柔性薄膜热电芯片；随后利用导热硅脂和导电电极(4)将太阳能收集器(1)和柔性薄膜热电芯片进行集成，得到低成本的柔性低品阶太阳能热电收集系统。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述甲醇和氯仿的混合体积比为1:1，石墨-金属基板置于液面下的倾斜角度为10-15
°
。

技术总结
本发明公开了一种低成本的柔性低品阶太阳能热电收集系统及制备方法，属于太阳能热电收集领域。系统包括太阳能收集器和柔性薄膜热电芯片，柔性薄膜热电芯片连续环绕于太阳能收集器的外周布设，两者通过导电电极相连；太阳能收集器由Fe3O4纳米粒子在石墨-金属基板的石墨表面沉积而成；柔性薄膜热电芯片由若干对热电腿在柔性基底上图案化沉积而成。该系统展现出了超过92％的太阳能捕获效率以及约20mV/cm2的单位辐照面积开路电压输出，性能优于大多数商业太阳能电池板(约5mV/cm2)，且相比于室温环境(293K)，低温环境下(273K)该器件的输出功率增幅可达30％。出功率增幅可达30％。出功率增幅可达30％。


技术研发人员：李鹰 居然 徐子富
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2022.08.30
技术公布日：2022/11/18