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關(guān)鍵詞: 建筑物節(jié)能 太陽能建筑 能源建筑物 綜合應(yīng)用
建筑節(jié)能成為日益關(guān)切的大問題,當今社會十分關(guān)注建筑工程的能耗及建筑物使用過程中長期的能耗,因此要根據(jù)建筑設(shè)計的節(jié)能要求,尤其是利用太陽能建筑技術(shù)的推廣應(yīng)用。
1建筑物的節(jié)能技術(shù)
建筑節(jié)能是技術(shù)進步的重要標志,新能源利用是實現(xiàn)建筑可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。在目前條件下,建筑節(jié)能主要采取以下五項技術(shù)措施:
1.1減少建筑物的外表面積。建筑物的外表面積的衡量值是體形系數(shù)。控制建筑物體形系數(shù)的重點是平面設(shè)計,當平面凸凹過多,建筑物外表面積就會增加。如住宅建筑設(shè)計中,經(jīng)常會遇到臥室及衛(wèi)生間開窗問題,由于衛(wèi)生間靠內(nèi)開窗要凹進平面很多,無形中增加了建筑物外表面積,另外還有飄窗,曬臺等構(gòu)造對節(jié)省能源很不利。所以對平面設(shè)計時,要綜合考慮多種因素,在滿足使用功能的同時,使建筑物體形系數(shù)控制在有合理效范圍內(nèi)。另外在立面造型,層高控制方面也會影響到建筑物體形系數(shù)。進入21世紀許多高層建筑采取矩形平面及矩形組合,使建筑物外表面積相應(yīng)減小,整體尺寸較和諧,也保持了建筑物的外觀,對建筑節(jié)能是有益的。體現(xiàn)了建筑設(shè)計理念的新思維。
1.2重視圍護結(jié)構(gòu)體設(shè)計。建筑物的能源和熱工消耗,主要反映在外圍護結(jié)構(gòu)上。圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括:選擇圍護結(jié)構(gòu)材料和構(gòu)造,確定圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù),外墻受周邊冷熱橋影響下其平均傳熱系數(shù)的計算,圍護結(jié)構(gòu)熱工性能指標及保溫層厚度的計算等。在外墻外側(cè)或者內(nèi)側(cè)增設(shè)一定厚度的保溫材料,以提高墻體的保溫性能,是現(xiàn)階段墻體節(jié)能的重要措施。目前外墻保溫多數(shù)采用聚苯乙烯泡沫塑料板類材料。在施工過程中按照保溫材料的施工程序,加強保溫板的粘結(jié)及固定牢固,保證邊緣及底部的質(zhì)量,才能達到保溫效果。同時屋面是熱量波動最大的部位,需要采取有效措施增加保溫隔熱效果和耐久性。
1.3合理控制窗墻面積比例。同自然環(huán)境接觸面大的還有外門窗。許多分析和試驗表明,門窗占全部熱能耗的50%左右。對門窗進行節(jié)能設(shè)計就會明顯提高節(jié)能效果。必須選擇熱阻值高的門窗框體材料。現(xiàn)在許多門窗框體材料常用塑料內(nèi)襯托鋼架,斷熱鋁合金框,低輻射鍍膜中空玻璃。窗戶的氣密性要好,認真控制窗墻面積比例,北向不留大窗和飄窗,其它朝向也不宜使用飄窗。在工程實踐中,建筑物為了立面效果,許多住宅建筑采取大面積窗戶。在無法減小窗戶大面積的情況下,也要采取措施:如盡量把窗戶安排南側(cè),增加窗戶的固定扇,加強框及扇邊緣的密封,根據(jù)規(guī)定進行權(quán)衡判斷計算,以達到建筑物的整體節(jié)能效率。
1.4加強其它部位的保溫隔熱措施。其它一些部位的保溫隔熱措施如地板,樓板,欄板及冷熱橋部位進行保溫隔熱處理。寒冷及嚴寒地區(qū)建筑物四周內(nèi)外地面處理,不采暖樓梯間墻面及透光窗,單元門入口處理,陽臺樓地面及門窗口處理。需要引起注意的是:遇外界接觸的門要選擇保溫門,外飄窗要采用上下挑板及側(cè)板的,凡是遇外界接觸的板都必須進行保溫節(jié)能處理。現(xiàn)在建筑采用專門用的節(jié)能設(shè)計軟件,通過綜合計算滿足各項熱工指標。要根據(jù)熱工指標采取相應(yīng)的構(gòu)造措施,使建筑物整體達到節(jié)能要求。
1.5采取其它節(jié)能措施,綜合實現(xiàn)節(jié)能目標。另外采取其它一些節(jié)能控制措施如安裝熱量表,熱量控制開關(guān)等,使溫度保持均衡,也是減少能耗的必要手段。事實上建筑節(jié)能的主要內(nèi)容除采暖空調(diào)外,應(yīng)該包含通風,家用電氣,熱水及照明等。假如家庭所有電氣都是節(jié)能產(chǎn)品,那節(jié)能的潛力更大效果更明顯。
2太陽能建筑技術(shù)
關(guān)鍵詞:建筑節(jié)能;太陽能技術(shù);應(yīng)用;有效性
太陽能是一種可再生的、清潔的、分布廣泛的、免費的能源。人類對太陽能的利用有悠久的歷史。太陽能利用主要包括太陽能熱利用和太陽能光利用。太陽能熱利用應(yīng)用很廣,如太陽能熱水、供暖和制冷、太陽能淡化海水、太陽能熱動力發(fā)電等。太陽能光利用主要是太陽能發(fā)電和太陽能制氫。由于常規(guī)能源短缺,在世界各國政府的大力支持下,作為可再生能源主力的太陽能將在全球能源供應(yīng)中扮演越來越重要的角色。
一、太陽能技術(shù)在建筑中的應(yīng)用類型
(一)太陽能熱利用技術(shù)
1、采暖系統(tǒng)
現(xiàn)階段主要采用的太陽能采暖中,被動式采暖應(yīng)用的范圍相對于主動式采暖更大。采用太陽能采暖方式可以有效地降低采暖過程中的環(huán)境污染問題,并且采暖的成本較低,噪音影響小。但是受天氣的限制較大,整體熱能轉(zhuǎn)換效率相對較低。在陰雨天氣或者夜間,整體采暖效果欠佳。解決方案是配合其他類型的采暖來滿足室內(nèi)采暖需求。在采暖中應(yīng)用太陽能技術(shù),其技術(shù)的研究重點就是利用率的提高和回收期的減少。
2、太陽能熱水系統(tǒng)
目前,太陽能熱水系統(tǒng)在綠色建筑中得到了廣泛應(yīng)用,國家已在某些省市強制要求12層以下的建筑必須使用該系統(tǒng)。建筑行業(yè)的大趨勢就是以低能耗、低污染為基點的綠色經(jīng)濟模式,太陽能資源正具備很大的發(fā)展?jié)摿ΑT趪艺叩拇罅Ψ龀窒拢A計到2020年,全國太陽能熱水系統(tǒng)總集熱面積將達到3億平方米。我國太陽能資源豐富,年平均總?cè)照招r數(shù)比較充裕,足以說明太陽能熱水系統(tǒng)在未來有著美好的發(fā)展前景和利用空間,希望該系統(tǒng)能與綠色建筑緊密結(jié)合,能夠使建筑節(jié)省更多的能源,促進綠色建筑的可持續(xù)發(fā)展。從整體而言,中國太陽能光熱利用在全世界所占的比例都比較大。
3、太陽能冷氣空調(diào)系統(tǒng)
太陽能輻射量變化幾乎與冷氣空調(diào)負載或電力尖峰負載同步,因此太陽能制冷空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展一直被重視,也能將目前國內(nèi)太陽熱能系統(tǒng)偏重于盥洗應(yīng)用的市場,拓增至冷卻空調(diào)應(yīng)用市場領(lǐng)域。現(xiàn)階段使用熱能驅(qū)動的空調(diào)系統(tǒng)其熱源主要來自鍋爐、氣電共生、引擎廢棄以及太陽熱能等。其系統(tǒng)運行由于無機械式耗能的壓縮機,只有冰水泵、冷卻水泵以及熱水泵,其特性是結(jié)構(gòu)簡單、運轉(zhuǎn)安靜、維護簡單、制冷成本低廉以及節(jié)約能源等。熱能驅(qū)動的空調(diào)系統(tǒng)并無使用CFCs(氟氯碳)化合物作為冷媒,無污染環(huán)境的問題,是具環(huán)保概念的空調(diào)系統(tǒng)。
(二)太陽能發(fā)電技術(shù)
利用太陽能電池,光伏發(fā)電可以借助半體界面具備的光生伏特特點,實現(xiàn)光能向電能的直接轉(zhuǎn)變。在串聯(lián)太陽能電池之后,展開封裝保護工作,可以組成大面積的太陽能電池構(gòu)件,并結(jié)合功率控制設(shè)備構(gòu)成光伏發(fā)電裝置。光伏行業(yè)方面要結(jié)合自身豐富的發(fā)展經(jīng)驗,適當擴大生產(chǎn)量與生產(chǎn)規(guī)模,并降低成本。其中,發(fā)電成本需要具體參考經(jīng)濟使用年限、整體系統(tǒng)價格、利率、運行費用與維護、保險費用等因素,對成本造價進行合理預算。
現(xiàn)階段,我國現(xiàn)代居民住宅區(qū)內(nèi)部的工程照明系統(tǒng),選用太陽能發(fā)電為輔電源。通過太陽能發(fā)電,在一定程度上實現(xiàn)了對能源消耗量的降低,同時降低了太陽輻射能帶來的影響,實現(xiàn)了對生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化與保護。此外,太陽能熱發(fā)電內(nèi)容主要是將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽缓罄脽崮苓M行發(fā)電,在建筑節(jié)能技術(shù)方面同樣得到廣泛應(yīng)用。
二、提高節(jié)能建筑中太陽能技術(shù)應(yīng)用有效性對策
首先,政府應(yīng)當及時出臺支持發(fā)展太陽能技術(shù)發(fā)展,和鼓勵太陽能技術(shù)應(yīng)用于建筑中的政策,并給予資金和技術(shù)支持,還要推動提高民眾的節(jié)能環(huán)保意識,使其更樂意接受和使用太陽能產(chǎn)品。其次,提高民眾對太陽能技術(shù)的支持度,不僅需要政府的努力,社會組織通過動員活動,提高民眾對能源的保護意識,對太陽能技術(shù)的了解,以及對太陽能技術(shù)應(yīng)用于建筑的支持。最后,建筑行業(yè)及太陽能行業(yè)應(yīng)該加強聯(lián)系和交流,共同探討出合適的建筑項目,以推動太陽能技術(shù)在建筑中的應(yīng)用;建筑人員應(yīng)該主動了解更多太陽能技術(shù),太陽能技術(shù)研究人員應(yīng)該對我國不同地區(qū)、不同類型的建筑都有充分的了解,結(jié)合不同建筑的功能需求和設(shè)計生產(chǎn)出合適的太陽能產(chǎn)品,推動其應(yīng)用在建筑中。
三、結(jié)語
總而言之,我國的許多行業(yè)都會消耗大量的能源與資源,這導致我國能源儲備受到威脅,必須要尋找新能源來緩解能源消耗的壓力。從可持續(xù)發(fā)展的角度來看,太陽能作為一種清潔的可再生能源,具有不容低估的生命力和廣闊市場,在建筑節(jié)能中充分利用好太陽能有著重要而現(xiàn)實的意義。隨著太陽能建筑一體化技術(shù)的發(fā)展,太陽能在現(xiàn)代城市建筑中的利用將朝著功能化、美觀化和生態(tài)化的方向發(fā)展。
參考文獻:
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【關(guān)鍵詞】太陽能技術(shù);建筑節(jié)能;熱水;制冷;光伏
一、太陽能光伏發(fā)電技術(shù)概述
太陽能光伏發(fā)電是利用半導體界面的光生伏特效應(yīng),將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N轉(zhuǎn)化技術(shù),該技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是太陽能電池板。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進行封裝,形成大面積太陽電池組件,即光伏發(fā)電裝置。目前,太陽能電池板主要有有單晶硅、多晶硅、非晶硅及薄膜電池等。
目前,太陽能光伏技術(shù)主要為太陽能光熱利用與光電利用。太陽能光熱利用通常指采暖與制冷。其中,大型供熱工程屬于太陽能高溫利用,而居民生活熱水供應(yīng)屬于低溫利用;太陽能制冷技術(shù),主要應(yīng)用于太陽能制冷空調(diào)與太陽能通風降溫系統(tǒng)中。
二、太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在建筑節(jié)能中的應(yīng)用
根據(jù)光伏方陣與建筑結(jié)合的緊密程度,通常將光伏建筑分為光伏建筑一體化(簡稱 BIPV)和光伏系統(tǒng)附著在建筑上(簡稱 BAPV)兩種形式。
1、BAPV 應(yīng)用形式
BAPV 是直接把封裝好的光伏方陣安裝在建筑物上,組成光伏發(fā)電系統(tǒng)。它的主要功能是發(fā)電,作為附著在建筑物上吸收太陽光的發(fā)電構(gòu)件,與建筑物的功能不發(fā)生沖突,不會破壞或削弱原有建筑物的功能。
圖 1 是 BAPV 應(yīng)用的一種形式,利用建筑物屋面安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)。光伏發(fā)電系統(tǒng)縱向主支撐型鋼采用 H 型鋼,構(gòu)造簡單又具有一定的高度,使光伏電池板與建筑有一定的通風間距,可保證電池板背面溫度不致過高,以免降低光電轉(zhuǎn)換效率;橫向承接型鋼采用 C 型鋼,既簡化了施工工序,又解決了構(gòu)件與線路間的連接問題,方便拆卸,有利于線路的檢修。
圖 2 是 BAPV 應(yīng)用的另一種形式,利用建筑金屬屋面安裝太陽能光伏系統(tǒng)支架與太陽能光伏組件,太陽能光伏系統(tǒng)雖不具有建筑屋頂護結(jié)構(gòu)的功能,但增加了建筑物的美感,且具有發(fā)電功能。
(二)BIPV 應(yīng)用形式
BIPV 是太陽能光伏系統(tǒng)與建筑物同時設(shè)計、同時施工和安裝,與建筑物形成完美結(jié)合。光伏方陣代替建筑物傳統(tǒng)的建筑材料成為建筑物的構(gòu)件,作為建筑物采光頂、外幕墻、外遮陽等結(jié)構(gòu)的一部分,既具有發(fā)電功能,又兼顧節(jié)能降耗,同時光伏方陣的顏色與建筑物搭配協(xié)調(diào),與建筑物完美統(tǒng)一。BIPV是完整意義上的光伏建筑一體化概念。
光伏建筑一體化建筑集發(fā)電、隔音、隔熱、安全和裝飾功能于一身,應(yīng)用形式主要有光伏幕墻、光伏采光頂、光伏遮陽、光伏雨蓬、光伏欄板等。
1、光伏幕墻
光伏幕墻是最能體現(xiàn)光伏建筑一體化在建筑中應(yīng)用的一種形式。它通過在玻璃夾層中壓入光伏方陣,組成雙玻璃光伏組件融合到玻璃幕墻中,替代普通玻璃幕墻的玻璃材料,使玻璃幕墻集發(fā)電、隔音、隔熱、安全、裝飾功能于一體,為建筑帶來額外的綠色概念,體現(xiàn)建筑的智能化與人性化的特點,代表著建筑光伏一體化技術(shù)在建筑中應(yīng)用的最新發(fā)展方向。光伏玻璃幕墻作為建筑物的護結(jié)
構(gòu),直接吸收太陽能的輻射,可以避免幕墻表面溫度過高,減小室內(nèi)外溫差,有效地降低空調(diào)能耗。但光伏幕墻由于其光伏方陣安裝在垂直幕墻面上,偏離了吸收太陽能的最佳角度,光伏方陣的輸出功率偏低。
2、光伏采光頂
光伏采光頂是光伏建筑一體化在建筑中應(yīng)用的最佳形式,它克服了光伏幕墻偏離吸收太陽能的最佳角度的不足,將光伏方陣安裝在光照好、周圍無高大建筑物遮擋的地方,并將光伏發(fā)電系統(tǒng)作為建筑物屋頂結(jié)構(gòu)的一部分,能更有效地收集太陽能,光伏方陣的輸出功率較高。目前,市場上已開發(fā)并生產(chǎn)出透光率更高的光伏玻璃,進一步滿足了采光頂?shù)牟晒庖蟆9夥晒忭斉c光伏幕墻相比,能更有效地降低太陽光對建筑物的輻射,實現(xiàn)遮陽、節(jié)能。
3、光伏遮陽
光伏遮陽是在建筑的遮陽板上安裝高轉(zhuǎn)換率的光伏方陣,遮陽板不但遮擋陽光,而且具有發(fā)電功能。光伏遮陽有自動跟蹤和固定兩種類型,固定光伏遮陽是根據(jù)建筑物的地理位置設(shè)計最佳的朝陽角度,有效地收集太陽能;自動跟蹤光伏遮陽是根據(jù)太陽高度角、方位角的變化,自動跟蹤最佳的朝陽角度,從而最有效地收集太陽能。
三、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在建筑節(jié)能中的推廣與應(yīng)用
目前,太陽能科技發(fā)展趨勢包括以下兩種,即太陽能光電技術(shù)與太陽能光熱技術(shù)相結(jié)合,太陽能綜合技術(shù)與建筑相結(jié)合。太陽能建筑一體化是未來建筑發(fā)展
的主要形式,它將為人類帶來嶄新的生活方式。當前,太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用非常廣泛,例如,北京奧運會、上海世博會、大型加油站、公園等。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的推廣與應(yīng)用使人類的生活方式更綠色、環(huán)保、低碳,以更好的實現(xiàn)可持續(xù)生態(tài)環(huán)境。
1、2008 年,北京奧運會鳥巢體育場設(shè)有太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)總裝機容量約為 130 kW,該系統(tǒng)產(chǎn)生的電力資源直接并入國家體育場的電力供應(yīng)系統(tǒng),對緩解奧運場館的電力供應(yīng)起到舉足輕重的作用。與此同時,對提倡綠色奧運,使用綠色能源、大力控制和節(jié)能減排、倡導綠色環(huán)保的生活方式起到積極的示范作用。
2、2010 年上海世博會,中國館、主題館、世博中心、演藝中心等安裝的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)總裝機容量超過 4.68 兆瓦,一天的發(fā)電量相當于 150 戶居民一個月的生活用電量。太陽能光伏發(fā)電帶來的“陽光世博”也充分展示了我國太陽能利用的技術(shù)水平,極大地推動了我國太陽能相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
結(jié) 語
綜上,太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在建筑節(jié)能中的應(yīng)用前景廣闊。由于太陽能自身的優(yōu)勢,以及國家對節(jié)能環(huán)保的提倡,相信在不久的將來,建筑業(yè)會充分利用太陽能光伏技術(shù),使太陽能與建筑成為有機的整體,面向一體化建筑,實現(xiàn)節(jié)能效果。
參考文獻
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【關(guān)鍵詞】 染料敏化太陽能電池 電極 制作細節(jié)
在染料敏華太陽能電池制作過程中,兩個電極[1]的制作是最重要的制作環(huán)節(jié),其制作程序直接影響電池的光電性能(光電轉(zhuǎn)換效率等)。
常用來制作染料敏化太陽電池光陽極的半導體材料主要有納米TiO2、ZnO、SnO2、和Nb2O5等氧化物[2]。在納米TiO2薄膜制備領(lǐng)域,目前有兩大研究熱點:在柔性襯底上制備TiO2薄膜和制備規(guī)整有序的納米TiO2薄膜。為了改善電池的光電性能,人們采用了TiCl4表面處理、表面包覆和摻雜等物理化學修飾技術(shù)來改善納米TiO2電極的特性。TiCl4表面處理可改變TiO2導帶位置,增大光電子注入效率[3]。在納米TiO2表面包覆具有較高導帶位置的半導體或絕緣層以形成類似核-殼結(jié)構(gòu)的阻擋層來減少TiO2導帶電子和氧化態(tài)染料或電解質(zhì)中的電子受體的復合概率[4]。實驗表明,在納米多孔薄膜中適當?shù)膿诫s他類金屬離子可以增強電池的光電性能。劉秋萍等以Mg摻雜TiO2薄膜取得了7.12%的轉(zhuǎn)化效率,較未摻雜的電池短路電流提高了26.7%[5]。張盼盼等的研究也表明,在TiO2薄膜中摻雜Zn能提高TiO2導帶能級,同時可延長俘獲態(tài)電子的復合時間常數(shù),提高電池的開路電壓[6]。經(jīng)過二十多年的研究,在對燃料敏化電池的光陽極、染料、電解質(zhì)、對電極等關(guān)鍵材料的研究取得一些列可喜成果之后,其光電轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)達到了15%的商業(yè)化生產(chǎn)標準[7]。
現(xiàn)有文獻一般敘述大體制作工序,在實際操作過程中需要有更具體的技術(shù)細節(jié)才能制作出高質(zhì)量的電極。因此我們對光陽極的制作過程做了細致研究,以保證實驗的穩(wěn)定性與可重復性。
1 燃料敏化電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理(如圖1)
“染料敏化太陽能電池”全稱“染料敏化納米多孔TiO2薄膜太陽能電池”,是模擬自然界中的光合作用原理,采用吸附染料的納米多孔TiO2半導體膜作為光陽極,并選用適當?shù)难趸?還原電解質(zhì),用鍍鉑的導電玻璃作光陰極。其主要由納米多孔半導體TiO2薄膜、染料敏化劑、氧化還原電解質(zhì)、對電極和導電基底結(jié)構(gòu)組成。
當太陽光照射到電池表面時,鑲嵌在納米TiO2薄膜表面的光敏染料吸收光子,染料分子受到激發(fā)由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài),后TiO2的導帶注入電子,此時染料自身轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸伒恼x子。注入到二氧化鈦層的電子富集到導電基底,并通過外電路流向?qū)﹄姌O,形成電流。染料正離子接受電解質(zhì)溶液中的電子給體得到電子,自身恢復為還原態(tài),使染料分子再生。電解質(zhì)中的被氧化的電子給體擴散至對電極,在對電極表面得到電子,被還原,從而完成循環(huán),在整個過程中,表觀上化學物質(zhì)沒有發(fā)生變化,而光能轉(zhuǎn)化成了電能。
2 染料敏化太陽電池電極的制作細節(jié)
燃料敏化電池的光陽極是由導電玻璃基底、在基底導電面結(jié)晶而成的半導體氧化物薄膜和吸附于氧化物晶體顆粒上的光敏劑三部分組成,是實現(xiàn)光能向電能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件。實驗發(fā)現(xiàn),在光陽極的制作過程中,對導電玻璃前期處理不規(guī)范,會使電池性能起伏嚴重,降低實驗的可重復性。故而,我們將對導電玻璃的前期處理做了規(guī)范,起到了良好的效果。
2.1 對導電玻璃的前期處理(如圖2)
切割導電玻璃:按絲網(wǎng)印刷機的網(wǎng)格大小制圖,按圖在玻璃無導電膜的一面上切割,玻璃刀的斜度為45°為宜,在剖開玻璃時兩手平行用力。
打孔:在制作光陰極時需要打孔,打孔位置應(yīng)預先標記,根據(jù)工作面積大小選擇打孔數(shù)目,在對電極的工作面外側(cè)進行打孔。常用的打孔設(shè)備有超聲波打孔機,激光打孔機等。
清洗玻璃:用棉球蘸洗衣液清洗導電玻璃,在帶有導電材料一面,棉球應(yīng)沿一個方向擦動;然后,依次使用無水乙醇、丙酮、無水乙醇浸泡,并進行超聲處理,每一過程持續(xù)30min左右。
燒玻璃:為了去除玻璃上的有機物質(zhì)制造電池的玻璃以450°的溫度燒結(jié),燒結(jié)時間為3小時,取出玻璃時溫度降到120°。
2.2 制作光陽極(如圖3)
(1)制備TiO2薄膜。目前制備TiO2薄膜的方法很多:浸漬法、旋轉(zhuǎn)法、高溫溶膠噴射沉積法、絲網(wǎng)印刷法、濺射法等多種技術(shù),本文著重運用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備TiO2多孔薄膜電極,使TiO2膠體能夠更好的吸附在導電玻璃上,以達到電子外電路輸送效率更高的目的,過程如下:
①根據(jù)絲網(wǎng)版的印刷位置調(diào)整絲網(wǎng)印刷機的印刷范圍,利用網(wǎng)格圖,將定位玻璃板與TiO2薄膜電極一塊放到印刷臺上,手調(diào)定位板的位置,觀察玻璃基底處于絲印圖案正下方的位置。②確定位置后,抬起絲網(wǎng)版,用膠帶固定住定位玻璃板,并用鉛筆輕輕勾勒出玻璃基底的具置。③放下絲網(wǎng)版后,在絲印圖案邊沿一端滴加少量的TiO2膠體,將軟質(zhì)刮刀調(diào)整到一定的高度,使刮刀的壓力傾斜度約為45°,啟動機器,讓軟質(zhì)刮刀在絲網(wǎng)版上刮動一次,使膠體在刮刀的作用下通過網(wǎng)孔,均勻的沉積到導電玻璃上,盡量一次完成,多余的膠體回收利用。④抬起絲網(wǎng)版,輕輕移出夾在中間的薄膜電極,置于干凈處備用,及時用酒精溶液清洗絲網(wǎng)版及軟質(zhì)刮刀。若要制備多層不同粒徑的TiO2薄膜,可采用逐層印刷法,每印刷一層薄膜都必須燒結(jié)一次。
將印刷有多孔薄膜的基底放入馬弗爐內(nèi),膜面朝上,以每分鐘15℃的速度升溫,于450℃時溫恒煅燒15min,當爐溫自然冷卻至350℃時恒溫10min,接而繼續(xù)以每分鐘15℃的速度升溫至450℃時恒溫15min,最后將電極在馬弗爐里面自然冷卻,120℃時用鑷子取出制備的多孔膜電極。燒結(jié)溫度不宜過高,主要除去膠體中的水分及有機物,使TiO2形成多孔的高比表面積形狀,以吸收更多的染料分子,增大光的捕捉效率,過高的燒結(jié)溫度反而會導致膠體薄膜的碳化,因此控制溫度是極其重要的。
(2)染料色素液的配制。敏化染料作為燃料敏化電池的光捕獲天線,它的性能是決定電池光電轉(zhuǎn)換效率的重要因素,它不僅需要很寬的可見光譜吸收,以盡可能多的利用太陽光,而且要緊密地吸附在薄膜電極表面和較好的穩(wěn)定性,以便于長期循環(huán)使用。本文使用了N719商品染料。
稱取36mg染料樣品放入50mL小燒杯中,用無水乙醇做溶劑,少量多次轉(zhuǎn)移到100ml容量瓶內(nèi),快到刻線時用滴管定容,搖勻。最后放入小磁子,用黑色保鮮膜包裹容量瓶外側(cè),放在磁力攪拌器上攪拌24h充分溶解。
(3)電極的染料敏化。將燒結(jié)好的TiO2薄膜電極浸泡到已配好的染料溶液中,密封保存12小時,使染料分子充分吸附在TiO2薄膜上,用鑷子取出電極,無水乙醇沖洗電極染料層表面,洗去吸附在表面的染料分子,防止吸附松脫的染料對電子輸送的干擾,用吹風機吹干,剩余的染料溶液及無水乙醇回收保存以備下次使用。
2.3 制作對電極
取少量氯鉑酸用移液管均勻地涂在處理好的導電玻璃的導電面上,待其晾干后,放入爐子中,使其在溫度300°的放置10分鐘,420°的放置20分鐘,然后降溫降到120°時可出爐。
3 結(jié)語
本文敘述和總結(jié)了制作染料敏華太陽能電池電極的技術(shù)細節(jié)。對光陽極納米多孔半導體薄膜和電解質(zhì)研究的深入,燃料敏化電池的光吸收效率和光電轉(zhuǎn)化效率不斷提升。隨著燃料敏化電池的光電轉(zhuǎn)化效率達到15%商業(yè)化生產(chǎn)的標準,在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上,進一步減低成本、提高效率和穩(wěn)定性,其在社會生活中的應(yīng)用將會逐步推廣開來,成為硅電池的有力競爭者。
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在我國,房屋建筑施工中的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用是一個比較新的概念,但也是發(fā)展非常快的概念。在我國,這一概念最初在80年代被提出,隨即收到了高度的重視,各個有關(guān)部門開始研究節(jié)能施工技術(shù)的技術(shù)要領(lǐng),施工方式和規(guī)范,為節(jié)能技術(shù)的發(fā)展和利用提供了良好的外部環(huán)境。另一方面,節(jié)能技術(shù)的運用也需要考慮到安全的問題。包括施工過程的安全以及建筑物本身的安全,這就需要節(jié)能的技術(shù)充分發(fā)展,對于各個節(jié)能環(huán)節(jié)都能夠進行很好的掌握,從而確保兼顧節(jié)能的同時不會影響建筑的安全性。目前看來,我國節(jié)能技術(shù)應(yīng)用展現(xiàn)出一個比較好的創(chuàng)新發(fā)展的態(tài)勢,在建筑行業(yè),節(jié)能技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)深入人心,在技術(shù)上、在管理上都會強調(diào)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。但是,仍然存在著一些問題,像是一些整個建筑施工的時候,哪些方面是重點的節(jié)能項目,哪些是比較次要的節(jié)能項目并不明確,另一方面,對于一些節(jié)能技術(shù)的運用不夠準確,使得一些節(jié)能材料,一些可以技能的環(huán)節(jié)沒有達到節(jié)能的要求。此外,由于節(jié)能應(yīng)用整體技術(shù)還不夠高,節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的成本比較高,使得節(jié)能房屋不能夠完全的普及。因此,在節(jié)能技術(shù)方面,我們?nèi)匀恍枰艽蟪潭鹊奶岣摺?/p>
二、施工中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用原則要主要方向
房屋建筑施工中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用主要應(yīng)該遵循最高效利用自然資源同時減少的環(huán)境的污染的原則,一方面從自然中汲取資源,另一方面提高資源的轉(zhuǎn)化率。對于房屋建筑而言,最為豐富的資源莫過于太陽。太陽能夠提供的資源包括太陽光和太陽的熱。因此在利用的時候可以考慮對于建筑的墻面設(shè)計是考慮如何高效的采光,從而減少室內(nèi)燈光的利用,另一方面可以利用建筑物的設(shè)計增加建筑的保溫效能,從而減少對其他能量的消耗。此外,部分太陽能能夠直接被吸收轉(zhuǎn)化為熱能,像是太陽能熱水器等等。
三、施工中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用的具體方面
1、墻壁節(jié)能技術(shù)的運用。
墻壁是房屋的重要組成部分,是房屋保持恒溫的重要介質(zhì),尤其在冬天的時候,如果墻壁能夠發(fā)揮足夠的保溫功能,那么室內(nèi)的空調(diào)等加熱裝置的利用就會相應(yīng)的減少。墻壁的保溫主要原理是利用保溫材料,同時保證墻面平整,墻體無縫,從而減少室內(nèi)熱量的溢出。因此在對墻壁進行施工的時候,一定要注意墻體材料的嚴實、防止可能出現(xiàn)的開裂、脫落。另一方面則要保證保溫材料與墻壁緊密粘結(jié)在一起,可以利用打毛或刷粘結(jié)劑的方式來確保粘結(jié)。
2、門窗節(jié)能技術(shù)的運用。
門窗是一個房屋建筑體現(xiàn)節(jié)能效果的重要部分。門窗節(jié)能的原理是通過特殊的材料,降低門窗對陽光的反射率,從而減少熱量的溢出。此外對于不同方位的門窗,也有不同的要求,像是北向的門窗的比例就要相對少一些,因為北向的陽光比較少。
3、屋頂節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。
屋頂是房屋最直接接觸陽光的部分。在利用屋頂進行節(jié)能的時候,應(yīng)該考慮到各個地方不同的氣候條件。從而采用不同的隔熱材料。另一方面,由于太陽高度角不同,在利用太陽能的時候應(yīng)當綜合考慮該地區(qū)每月的太陽高度角,選擇最合適的角度按照太陽能板,從而吸收最多的太陽能。
四、結(jié)語