本發(fā)明涉及光轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，尤其涉及一種光熱轉(zhuǎn)換器件。

背景技術(shù)：

能源短缺是人類長期面臨的一大難題，也是制約我國經(jīng)濟發(fā)展的一個重要因素。開發(fā)新能源尤其是開發(fā)清潔能源是當(dāng)今時代的重要主題。太陽能作為一種清潔能源，具有以下特點：1)太陽能是人類可開發(fā)，可利用的最豐富的能源，取之不盡，用之不竭；2)太陽光普照地球各地，可就地開發(fā)和利用，無運輸問題；3)太陽能作為一種清潔能源，開發(fā)和利用時都不會污染環(huán)境和影響生態(tài)。對太陽能的利用主要有光熱轉(zhuǎn)換，光化學(xué)轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換等。光熱轉(zhuǎn)換(即將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能)是直接利用太陽能的一個捷徑，目前已有太陽能光熱轉(zhuǎn)換的應(yīng)用，包括熱水器、干燥器、太陽灶、高溫爐和光熱發(fā)電等。

光熱轉(zhuǎn)換應(yīng)用的主要障礙是缺乏有效的直接對太陽光進行光熱轉(zhuǎn)換的材料。已報導(dǎo)的具有光熱轉(zhuǎn)換效應(yīng)的材料有碳納米管、石墨烯、四氧化三鐵、金納米顆粒等，都在目前的研究及今后的實際應(yīng)用中存在很多的局限性，如納米材料的分散問題；成本高、價格昂貴的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種新型光熱轉(zhuǎn)換器件。

一種光熱轉(zhuǎn)換器件，包括光熱轉(zhuǎn)換層，該光熱轉(zhuǎn)換層包括鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提出了將鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料作為光熱轉(zhuǎn)換材料。相對于碳納米管、石墨烯、金納米顆粒等物質(zhì)分散困難的問題，所述鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料在溶劑中具有良好的溶解性能，可通過溶液涂覆的方式進行應(yīng)用。該鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料對可見光具有響應(yīng)性，可以通過太陽光照射實現(xiàn)熱轉(zhuǎn)換。相對于納米材料，該鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料成本較低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例光熱轉(zhuǎn)換器件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例的有機-無機雜化金屬鹵化物鈣鈦礦材料(甲基氨基碘化鉛CH₃NH₃PbI₃)負載在玻璃片上的光熱轉(zhuǎn)換效果圖；

圖3為本發(fā)明實施例的有機-無機雜化金屬鹵化物鈣鈦礦材料(甲基氨基碘化鉛CH₃NH₃PbI₃)負載在高分子薄膜上的光熱轉(zhuǎn)換效果圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的光熱轉(zhuǎn)換器件進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請參閱圖1，本發(fā)明實施例提供一種光熱轉(zhuǎn)換器件10，包括光熱轉(zhuǎn)換層14，該光熱轉(zhuǎn)換層14包括鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料。該鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料能夠?qū)⒐庹辙D(zhuǎn)換為熱能。該光照至少包括可見光照射，還可以包括紫外光照射和紅外光照射。優(yōu)選的，該光照為太陽光照射?？梢岳斫?，該光熱轉(zhuǎn)換層14可以僅由該鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料組成，也可以包括其他材料。

該鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料由通式ABX₃表示，其中A選自堿金屬元素(如Cs)及+1價有機胺基團中的至少一種。該有機胺基團例如可以選自R₁NH₃⁺、R₁R₂NH₂⁺、R₁R₂R₃NH⁺、R₁R₂R₃R₄N⁺、(R₁R₂N＝CHNR₃R₄)⁺及(H₂N＝CHNH₂)⁺中的至少一種，所述R₁、R₂、R₃及R₄獨立的選自烷基鏈，優(yōu)選為具有1至10個碳原子的烷基鏈。B為+2價金屬元素，優(yōu)選為Pb或Sn。X選自鹵族元素中的一種或多種，優(yōu)選為F、Cl、Br及I中的至少一種。當(dāng)A為+1價有機胺基團時，該鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料為有機-無機鈣鈦礦材料。在更優(yōu)選的實施例中，A為甲胺基團(CH₃NH₃⁺)。

該光熱轉(zhuǎn)換器件10可進一步包括基底12，該光熱轉(zhuǎn)換層14與該基底12層疊設(shè)置。該基底12可以是利用該光熱轉(zhuǎn)換層14產(chǎn)生的熱量實現(xiàn)某一功能的功能性元件，例如可以是太陽能熱水器的箱體。

本發(fā)明提出了將鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料作為光熱轉(zhuǎn)換材料。該鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料在溶劑中具有較好的溶解性，能夠在溶劑中容易的分散而形成溶液。特別是有機-無機鈣鈦礦材料對水和有機溶劑具有良好的溶解性能。該鈣鈦礦光熱轉(zhuǎn)換層可通過溶液涂覆的方式進行應(yīng)用。

具體的，該光熱轉(zhuǎn)換層14的制備方法包括：

提供光熱轉(zhuǎn)換層前驅(qū)體溶液，該光熱轉(zhuǎn)換層前驅(qū)體溶液包括溶劑和分散在該溶劑中的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料；

將該光熱轉(zhuǎn)換層前驅(qū)體溶液涂覆在基底12上；以及

去除該溶劑，從而在該基底12上形成光熱轉(zhuǎn)換層14。

該溶劑優(yōu)選為有機溶劑N,N-二甲基甲酰胺(DMF)及γ-丁內(nèi)酯中的至少一種。

所述涂覆具體可以是將該光熱轉(zhuǎn)換層前驅(qū)體溶液滴加在該基底12上，旋轉(zhuǎn)涂覆在該基底12上，或者將該基底12浸入該光熱轉(zhuǎn)換層前驅(qū)體溶液后取出。

所述去除該溶劑可以是通過加熱使該溶劑干燥，該加熱溫度優(yōu)選為約100℃。

該鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料具有良好的光熱效應(yīng)，因此可以對太陽光的照射具有有效的響應(yīng)性，可以被用于多種領(lǐng)域，如太陽能制熱、機器人、航天材料等。相對于納米材料，該鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料成本較低。

實施例1

將甲基氨基碘化鉛(CH₃NH₃PbI₃)溶解在DMF中，形成光熱轉(zhuǎn)換層前驅(qū)體溶液。將該光熱轉(zhuǎn)換層前驅(qū)體溶液涂覆在玻璃基底表面，100℃加熱去除DMF，從而在玻璃基底表面得到一層黑色的CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦膜，該CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦膜為光熱轉(zhuǎn)換層14。請參閱圖2，將負載有CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦膜的玻璃基底在室溫下置于模擬太陽光下照射，光強為120W/cm²，并用紅外熱成像儀實時監(jiān)測玻璃基底的溫度，待光照20秒后，該負載有CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦膜的玻璃基底的溫度即可達到58℃。

實施例2

將甲基氨基碘化鉛(CH₃NH₃PbI₃)溶解在DMF中，形成光熱轉(zhuǎn)換層前驅(qū)體溶液。將該光熱轉(zhuǎn)換層前驅(qū)體溶液涂覆在高分子薄膜表面，100℃加熱去除DMF，從而在高分子薄膜表面得到一層黑色的CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦膜，該CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦膜為光熱轉(zhuǎn)換層14。請參閱圖3，將負載有CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦膜的高分子薄膜在室溫下置于模擬太陽光下照射，光強為120W/cm²，并用紅外熱成像儀實時監(jiān)測高分子薄膜的溫度，待光照20秒后，該負載有CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦膜的玻璃基底的溫度即可達到56℃。當(dāng)光強為150W/cm²，用紅外熱成像儀實時監(jiān)測高分子薄膜的溫度，待光照20秒后，該負載有CH₃NH₃PbI₃鈣鈦礦膜的玻璃基底的溫度即可達到71℃。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。