本申請涉及照明領域，尤其涉及一種用于市政工程的LED路燈。

背景技術：

路燈，是由于給道路提供照明功能的燈具。LED路燈具有環(huán)保無污染、耗電少、光效高等優(yōu)點。

隨著礦物能源的日益短缺和環(huán)境污染加重，充分利用包括太陽能在內(nèi)的可再生能源越來越受到人們的關注。目前工業(yè)太陽電池生產(chǎn)成本較高，制約了太陽能發(fā)電的普及應用。因此為了使太陽電池在全球范圍內(nèi)能得到廣泛使用，我們必須利用新工藝新技術改進和研發(fā)新型太陽電池，進一步降低生產(chǎn)成本提高光電轉(zhuǎn)換效率。

技術實現(xiàn)要素：

為克服相關技術中存在的問題，本申請?zhí)峁┮环N用于市政工程的LED路燈。

本發(fā)明提供了一種用于市政工程的LED路燈，其特征在于：所述LED路燈包括透明燈罩、可拆卸式LED光源、電源以及傳感器；所述光源設置有多個；所述電源與傳感器和控制開關連接，所述電源與可拆卸式LED光源連接。

優(yōu)選地，所述電源由太陽能電池組件構成；所述可拆卸式LED光源由多個相互連接的LED燈組成，所述LED燈內(nèi)設置有多個燈珠。

優(yōu)選地，所述燈珠的數(shù)量為50～60粒。

優(yōu)選地，所述太陽能電池組件包括黑硅太陽能電池模塊和蓄電池；該蓄電池可以儲存黑硅太陽能模塊產(chǎn)生的電能；該黑硅太陽能電池模塊為基于P型硅片的黑硅結構，該黑硅結構為在硅片表面金字塔結構基礎上利用Cu/Ni合金膜的輔助化學法刻蝕制備；所述黑硅結構上面依次為擴散層、光活性層、SiO₂/Al₂O₃/SiN_X疊層鈍化膜、電極緩沖層和上電極；所述光活性層摻雜有Fe₃O₄磁性納米粒子；所述黑硅結構下面依次為電極緩沖層、下電極；所述SiO₂/Al₂O₃/SiN_X疊層鈍化膜的厚度約70nm。

其中，所述黑硅太陽能電池模塊的制作包括以下步驟：

步驟一，清洗硅片：取一定尺寸P型硅片，將硅片浸泡在硫酸:雙氧水＝3:2(體積比)的混合溶液中并進行超聲處理5min，將硅片浸入15vol％HF溶液，然后采用去離子水對硅片沖洗2min，接著將硅片置于0.5wt.％的HF溶液中漂洗1min，以去掉硅片表面自然氧化層，最后用去離子水沖洗2min；

步驟二，制備金字塔結構：配制2.8wt.％的NaOH和7vol.％的異丙醇混合溶液，將硅片置于混合溶液中于80℃下超聲腐蝕1h，在硅片表面得到金字塔減反結構；

步驟三，制備黑硅結構：將硅片放置于磁控濺射儀中，抽真空至1.2×10^-4Pa以下，同時磁控濺射Cu靶、Ni靶，功率分別為140W、120W，磁控濺射Cu靶、Ni靶時間為5min，使其形成Cu/Ni合金膜；將上述濺射有Cu/Ni合金膜的硅片放置于2.7M H2O2和8.3M HF的混合溶液中，在92℃下腐蝕100min，使硅片表面腐蝕出硅納米結構，即黑硅結構，腐蝕完后用鹽酸溶液對其進行清洗，去除殘留的Ni顆粒，最后用去離子水清洗硅片；

步驟四，制備黑硅太陽電池：

1)將制備好的硅片，采用三氯氧磷液態(tài)源擴散形成擴散層，擴散溫度為800℃～1150℃；采用四氟化碳和氧氣的等離子體周邊刻蝕，將硅片的邊緣的擴散層去除，使上下兩面隔斷，然后利用低濃度氫氟酸溶液(3vol％)對硅片清洗30s去除磷硅玻璃；

2)按Fe3O4:P3HT:PCBM＝0.018:1:0.8的質(zhì)量比將Fe3O4磁性納米粒子摻雜到光活性層溶液中，摻雜濃度為1％，然后將硅片置于上述光活性層溶液中，超聲振蕩30min，在硅片表面覆蓋一層光活性層；

其中，F(xiàn)e3O4磁性納米粒子采用液相共沉淀方法制備如下：將0.85g(3.1mmol)FeCl3·6H2O與0.3g(1.5mmol)FeCl2·4H2O，在氮氣保護下溶解于200ml超純水中制成鐵鹽混合溶液；80℃下，強烈磁力攪拌，將2ml質(zhì)量濃度為25％的氫氧化氨溶液緩慢加入鐵鹽混合溶液中，當溶液值升高到7～8時，鐵鹽水解產(chǎn)生大量黑色的Fe3O4磁性納米粒子，繼續(xù)滴加氫氧化氦至pH＝9反應3h，使水解趨于完全；將黑色Fe₃O₄磁性納米粒子用磁鐵從溶液分離出來，超純水洗滌，然后分散于200ml超純水中，加入2ml質(zhì)量濃度為25％的氫氧化氨溶液和1ml油酸，于80℃恒溫強烈磁力攪拌1h。最后向溶液中緩慢加入質(zhì)量濃度為36％的濃鹽酸，直至燒瓶中產(chǎn)生塊狀沉淀，將塊狀沉淀用磁鐵收集后再用乙醇清洗3次，去除未反應的油酸，得到油酸修飾的Fe₃O₄磁性納米粒子；

3)采用高溫熱氧化法，將上述所得的硅片載入高溫氧化爐，向爐內(nèi)通入氧氣，使硅片在氧化氛圍中，表面逐漸被氧化生成5～10nm厚的SiO₂，然后將該硅片放入磁控濺射儀中，利用反應磁控濺射方法首先蒸鍍一層Al₂O₃薄膜，厚度約40nm，然后再利用PECVD法沉積一層氮化硅，使其形成SiO₂/Al₂O₃/SiN_X疊層鈍化膜；

4)制備電極緩沖層：利用射頻磁控濺射方法，分別在硅片上表面和下表面沉積一層Cr膜，厚度為100nm，作為上下電極的緩沖層；

5)制備電極：采用絲網(wǎng)印刷的方法，分別制作黑硅太陽能電池的上下電極和背電場，最后對黑硅太陽能電池燒結，使電極與硅形成良好的歐姆接觸，然后將導線連接至上下電極。

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.本發(fā)明的實施例提供了一種用于市政工程的LED路燈，由于該路燈采用了太陽能電池模組作為其運轉(zhuǎn)的電源，而該太陽能電池模組由黑硅太陽能電池構成，在制備黑硅太陽能電池過程中，采用Cu/Ni合金膜輔助化學法刻蝕制備黑硅結構，采用該方法在金字塔結構的硅片表面腐蝕出合適深度的納米結構，有效降低可見光的反射率到1％以下，同時能夠有效降低載流子的復合率，同時采用SiO₂/Al₂O₃/SiN_X薄膜作為疊層鈍化膜，有效降低了太陽光的反射率，提高了載流子的壽命。進而采用該黑硅結構制成的太陽能電池的吸光效率提高，使該LED路燈的光源使用壽命提高。

2.本發(fā)明的實施例提供了一種用于市政工程的LED路燈，在其使用的電源中采用黑硅太陽能電池，由于采用SiO₂/Al₂O₃/SiN_X薄膜作為疊層鈍化膜，該結構薄膜有效提高了載流子的壽命，同時結合電極緩沖層的使用，有效提升了太陽能電池的效率，測試得到最高太陽能電池轉(zhuǎn)換效率達到20.78％。進而，使LED路燈的電源使用壽命延長，節(jié)省了更換電池所需的人力和物力成本；此外，在制備太陽能電池的過程中，由于將Fe3O4磁性納米粒子摻雜到P3HT:PCBM光活性層中，增加自由載流子濃度，提高電池的短路電流，提高黑硅太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率；結構簡單，生產(chǎn)工藝簡單，成本低，因此，在提升電池轉(zhuǎn)換效率的同時降低了制造成本，具有大規(guī)模運用于生成實際中的潛力。進而使LED路燈的制作成本和使用效率都得到大幅度的提高。

本申請附加的方面和優(yōu)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，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本申請。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構成本說明書的一部分，示出了符合本發(fā)明的實施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。

圖1是本發(fā)明的結構示意圖。

圖2是根據(jù)一示例性實施例示出的本發(fā)明采用的黑硅太陽能電池模塊的制備工藝流程框圖。

圖3為本發(fā)明采用的硅片表面金字塔結構示意圖。

圖4為本發(fā)明采用的黑硅結構表面薄膜示意圖。

具體實施方式

這里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(shù)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并不代表與本發(fā)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(fā)明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

在本申請的描述中，需要說明的是，除非另有規(guī)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(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領域的普通技術人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術語的具體含義。

隨著礦物能源的日益短缺和環(huán)境污染加重，充分利用包括太陽能在內(nèi)的可再生能源越來越受到人們的關注。目前工業(yè)太陽電池生產(chǎn)成本較高，制約了太陽能發(fā)電的普及應用。因此為了使太陽電池在全球范圍內(nèi)能得到廣泛使用，我們必須利用新工藝新技術改進和研發(fā)新型太陽電池，進一步降低生產(chǎn)成本提高光電轉(zhuǎn)換效率。

太陽電池是把光能轉(zhuǎn)化為電能的器件，在已量產(chǎn)的化合物類太陽電池中，碲化鎘太陽電池的轉(zhuǎn)換效率最高，但其原料中使用的鎘為有害物質(zhì)，使用后可能造成環(huán)境污染，因此限制了該類電池的廣泛使用。晶體硅電池是目前應用最廣并且最為成熟的一種電池，但是現(xiàn)有的晶體硅電池由于結構復雜，生產(chǎn)工藝難度較大，成本過高，并沒有應用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)中。因此，在提升電池轉(zhuǎn)換效率的同時降低制造成本才是推進光伏應用的關鍵因素。

高效率低成本太陽電池技術是普及光伏發(fā)電的關鍵因素。黑硅的發(fā)現(xiàn)及黑硅電池技術的發(fā)展，為低成本高效率電池的研發(fā)提供了有效的解決思路。由于特殊的表面納米結構使黑硅電池的載流子復合遠高于普通單晶硅電池，從而導致目前黑硅電池效率并沒有達到人們的預期。

研究發(fā)現(xiàn)，將Fe3O4磁性納米粒子摻雜到P3HT:PCBM光活性層中，由于Fe3O4磁性納米粒子具有超順磁性，在電磁相互作用下產(chǎn)生的磁場提高了P3HT:PCBM光活性層內(nèi)三線態(tài)激子所占的比例，產(chǎn)生更多的自由載流子，使自由載流子濃度增加，可提高電池的短路電流，進而提高聚合物太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率。

實施例1：

圖1是根據(jù)一示例性實施例示出的一種用于市政工程的LED路燈的結構示意圖，如圖1所示，所述LED路燈包括透明燈罩、可拆卸式LED光源4、電源1、控制開關3和傳感器2；所述可拆卸式LED光源4設置有多個；所述電源1與傳感器2和控制開關3連接，所述電源1與可拆卸式LED光源4連接。在本實施例中，作為優(yōu)選，1所述電源由太陽能電池組件構成；所述可拆卸式LED光源4由多個相互連接的LED燈組成，所述LED燈內(nèi)設置有多個燈珠，在本實施例中，燈珠的數(shù)量為50～60粒。進一步地，所述燈珠的數(shù)量為55個，且并排分布于可拆卸LED光源4上。

作為優(yōu)選，所述太陽能電池組件包括黑硅太陽能電池模塊和蓄電池；該黑硅太陽能電池模塊為基于如圖3所示的P型硅片的黑硅結構，該黑硅結構為在硅片表面金字塔結構基礎上利用Cu/Ni合金膜的輔助化學法刻蝕制備，在本實施例中，該金字塔結構為在2.8wt.％的NaOH和7vol.％的異丙醇混合溶液中腐蝕得到。

所述黑硅結構上面依次為如圖4所示的擴散層01、光活性層02、SiO₂/Al₂O₃/SiN_X疊層鈍化膜03、電極緩沖層04和上電極05；所述光活性層02摻雜有Fe₃O₄磁性納米粒子；所述黑硅結構下面依次為電極緩沖層、下電極；所述SiO₂/Al₂O₃/SiN_X疊層鈍化膜的厚度約70nm。其中，所述擴散層01為使用三氯氧磷為摻雜磷元素擴散源。

圖2是根據(jù)一示例性實施例示出的一種用于市政工程的LED路燈所采用的黑硅太陽能電池組模塊的制備方法，參看圖2，包括以下步驟：

步驟一，清洗硅片：取一定尺寸P型硅片，將硅片浸泡在硫酸:雙氧水＝3:2(體積比)的混合溶液中并進行超聲處理5min，將硅片浸入15vol％HF溶液，然后采用去離子水對硅片沖洗2min，接著將硅片置于0.5wt.％的HF溶液中漂洗1min，以去掉硅片表面自然氧化層，最后用去離子水沖洗2min；

步驟二，制備金字塔結構：配制2.8wt.％的NaOH和7vol.％的異丙醇混合溶液，將硅片置于混合溶液中于80℃下超聲腐蝕1h，在硅片表面得到金字塔減反結構；

步驟三，制備黑硅結構：將硅片放置于磁控濺射儀中，抽真空至1.2×10^-4Pa以下，同時磁控濺射Cu靶、Ni靶，功率分別為140W、120W，磁控濺射Cu靶、Ni靶時間為5min，使其形成Cu/Ni合金膜；將上述濺射有Cu/Ni合金膜的硅片放置于2.7M H2O2和8.3M HF的混合溶液中，在92℃下腐蝕100min，使硅片表面腐蝕出硅納米結構，即黑硅結構，腐蝕完后用鹽酸溶液對其進行清洗，去除殘留的Ni顆粒，最后用去離子水清洗硅片；

步驟四，制備黑硅太陽電池：

1)將制備好的硅片，采用三氯氧磷液態(tài)源擴散形成擴散層，擴散溫度為800℃～1150℃；采用四氟化碳和氧氣的等離子體周邊刻蝕，將硅片的邊緣的擴散層去除，使上下兩面隔斷，然后利用低濃度氫氟酸溶液(3vol％)對硅片清洗30s去除磷硅玻璃；

2)按Fe3O4:P3HT:PCBM＝0.018:1:0.8的質(zhì)量比將Fe3O4磁性納米粒子摻雜到光活性層溶液中，摻雜濃度為1％，然后將硅片置于上述光活性層溶液中，超聲振蕩30min，在硅片表面覆蓋一層光活性層；

其中，F(xiàn)e3O4磁性納米粒子采用液相共沉淀方法制備如下：將0.85g(3.1mmol)FeCl3·6H2O與0.3g(1.5mmol)FeCl2·4H2O，在氮氣保護下溶解于200ml超純水中制成鐵鹽混合溶液；80℃下，強烈磁力攪拌，將2ml質(zhì)量濃度為25％的氫氧化氨溶液緩慢加入鐵鹽混合溶液中，當溶液值升高到7～8時，鐵鹽水解產(chǎn)生大量黑色的Fe3O4磁性納米粒子，繼續(xù)滴加氫氧化氦至pH＝9反應3h，使水解趨于完全；將黑色Fe₃O₄磁性納米粒子用磁鐵從溶液分離出來，超純水洗滌，然后分散于200ml超純水中，加入2ml質(zhì)量濃度為25％的氫氧化氨溶液和1ml油酸，于80℃恒溫強烈磁力攪拌1h。最后向溶液中緩慢加入質(zhì)量濃度為36％的濃鹽酸，直至燒瓶中產(chǎn)生塊狀沉淀，將塊狀沉淀用磁鐵收集后再用乙醇清洗3次，去除未反應的油酸，得到油酸修飾的Fe₃O₄磁性納米粒子；

3)采用高溫熱氧化法，將上述所得的硅片載入高溫氧化爐，向爐內(nèi)通入氧氣，使硅片在氧化氛圍中，表面逐漸被氧化生成5～10nm厚的SiO₂，然后將該硅片放入磁控濺射儀中，利用反應磁控濺射方法首先蒸鍍一層Al₂O₃薄膜，厚度約40nm，然后再利用PECVD法沉積一層氮化硅，使其形成SiO₂/Al₂O₃/SiN_X疊層鈍化膜；

4)制備電極緩沖層：利用射頻磁控濺射方法，分別在硅片上表面和下表面沉積一層Cr膜，厚度為100nm，作為上下電極的緩沖層；

5)制備電極：采用絲網(wǎng)印刷的方法，分別制作黑硅太陽能電池的上下電極和背電場，最后對黑硅太陽能電池燒結，使電極與硅形成良好的歐姆接觸，然后將導線連接至上下電極。

測試結果：

在AM1.5標準模擬光源照射條件的黑硅電池特性：

開路電壓為0.965V，短路電流為58.36mA/cm²，填充因子為80.63％；黑硅電池對太陽光的反射率為0.84％。

使用QSSPC測量電池的載流子壽命，當注入載流子濃度△n＝10¹⁵cm^-3時，有效少數(shù)載流子壽命為10.9μs。

測試得到該LED路燈的太陽能轉(zhuǎn)換效率為20.78％，對太陽光的反射率約0.84％，經(jīng)過3000次重復測試，轉(zhuǎn)化效率變化量小于9％，該LED路燈的轉(zhuǎn)換效率高，重復性好。

實施例2

圖1是根據(jù)一示例性實施例示出的一種用于市政工程的LED路燈的結構示意圖，如圖1所示，所述LED路燈包括透明燈罩、可拆卸式LED光源4、電源1、控制開關3和傳感器2；所述可拆卸式LED光源4設置有多個；所述電源1與傳感器2和控制開關3連接，所述電源1與可拆卸式LED光源4連接。在本實施例中，作為優(yōu)選，1所述電源由太陽能電池組件構成；所述可拆卸式LED光源4由多個相互連接的LED燈組成，所述LED燈內(nèi)設置有多個燈珠，在本實施例中，燈珠的數(shù)量為50～60粒。進一步地，所述燈珠的數(shù)量為55個，且并排分布于可拆卸LED光源4上。

作為優(yōu)選，所述太陽能電池組件包括黑硅太陽能電池模塊和蓄電池；該黑硅太陽能電池模塊為基于如圖3所示的P型硅片的黑硅結構，該黑硅結構為在硅片表面金字塔結構基礎上利用Cu/Ni合金膜的輔助化學法刻蝕制備，在本實施例中，該金字塔結構為在2.8wt.％的NaOH和7vol.％的異丙醇混合溶液中腐蝕得到。

所述黑硅結構上面依次為如圖4所示的擴散層01、光活性層02、SiO₂/Al₂O₃/SiN_X疊層鈍化膜03、電極緩沖層04和上電極05；所述光活性層02摻雜有Fe₃O₄磁性納米粒子；所述黑硅結構下面依次為電極緩沖層、下電極；所述SiO₂/Al₂O₃/SiN_X疊層鈍化膜的厚度約70nm。其中，所述擴散層01為使用三氯氧磷為摻雜磷元素擴散源。

圖2是根據(jù)一示例性實施例示出的一種用于市政工程的LED路燈所采用的黑硅太陽能電池組模塊的制備方法，參看圖2，包括以下步驟：

步驟一，清洗硅片：取一定尺寸P型硅片，將硅片浸泡在硫酸:雙氧水＝3:2(體積比)的混合溶液中并進行超聲處理5min，將硅片浸入15vol％HF溶液，然后采用去離子水對硅片沖洗2min，接著將硅片置于0.5wt.％的HF溶液中漂洗1min，以去掉硅片表面自然氧化層，最后用去離子水沖洗2min；

步驟二，制備金字塔結構：配制2.8wt.％的NaOH和7vol.％的異丙醇混合溶液，將硅片置于混合溶液中于80℃下超聲腐蝕1h，在硅片表面得到金字塔減反結構；

步驟三，制備黑硅結構：將硅片放置于磁控濺射儀中，抽真空至1.2×10^-4Pa以下，同時磁控濺射Cu靶、Ni靶，功率分別為140W、120W，磁控濺射Cu靶、Ni靶時間為5min，使其形成Cu/Ni合金膜；將上述濺射有Cu/Ni合金膜的硅片放置于2.7M H2O2和8.3M HF的混合溶液中，在92℃下腐蝕100min，使硅片表面腐蝕出硅納米結構，即黑硅結構，腐蝕完后用鹽酸溶液對其進行清洗，去除殘留的Ni顆粒，最后用去離子水清洗硅片；

步驟四，制備黑硅太陽電池：

1)將制備好的硅片，采用三氯氧磷液態(tài)源擴散形成擴散層，擴散溫度為800℃～1150℃；采用四氟化碳和氧氣的等離子體周邊刻蝕，將硅片的邊緣的擴散層去除，使上下兩面隔斷，然后利用低濃度氫氟酸溶液(3vol％)對硅片清洗30s去除磷硅玻璃；

2)按Fe3O4:P3HT:PCBM＝0.018:1:0.8的質(zhì)量比將Fe3O4磁性納米粒子摻雜到光活性層溶液中，摻雜濃度為1％，然后將硅片置于上述光活性層溶液中，超聲振蕩30min，在硅片表面覆蓋一層光活性層；

其中，F(xiàn)e3O4磁性納米粒子采用液相共沉淀方法制備如下：將0.85g(3.1mmol)FeCl3·6H2O與0.3g(1.5mmol)FeCl2·4H2O，在氮氣保護下溶解于200ml超純水中制成鐵鹽混合溶液；80℃下，強烈磁力攪拌，將2ml質(zhì)量濃度為25％的氫氧化氨溶液緩慢加入鐵鹽混合溶液中，當溶液值升高到7～8時，鐵鹽水解產(chǎn)生大量黑色的Fe3O4磁性納米粒子，繼續(xù)滴加氫氧化氦至pH＝9反應3h，使水解趨于完全；將黑色Fe₃O₄磁性納米粒子用磁鐵從溶液分離出來，超純水洗滌，然后分散于200ml超純水中，加入2ml質(zhì)量濃度為25％的氫氧化氨溶液和1ml油酸，于80℃恒溫強烈磁力攪拌1h。最后向溶液中緩慢加入質(zhì)量濃度為36％的濃鹽酸，直至燒瓶中產(chǎn)生塊狀沉淀，將塊狀沉淀用磁鐵收集后再用乙醇清洗3次，去除未反應的油酸，得到油酸修飾的Fe₃O₄磁性納米粒子；

3)采用高溫熱氧化法，將上述所得的硅片載入高溫氧化爐，向爐內(nèi)通入氧氣，使硅片在氧化氛圍中，表面逐漸被氧化生成5～10nm厚的SiO₂，然后將該硅片放入磁控濺射儀中，利用反應磁控濺射方法首先蒸鍍一層Al₂O₃薄膜，厚度約40nm，然后再利用PECVD法沉積一層氮化硅，使其形成SiO₂/Al₂O₃/SiN_X疊層鈍化膜；

4)制備電極緩沖層：利用射頻磁控濺射方法，分別在硅片上表面和下表面沉積一層Cr膜，厚度為100nm，作為上下電極的緩沖層；

5)制備電極：采用絲網(wǎng)印刷的方法，分別制作黑硅太陽能電池的上下電極和背電場，最后對黑硅太陽能電池燒結，使電極與硅形成良好的歐姆接觸，然后將導線連接至上下電極。

測試結果：

在AM1.5標準模擬光源照射條件的黑硅電池特性：

短路電流為58.36mA/cm²，填充因子為80.63％；黑硅電池反射率為1.5％。使用QSSPC測量電池的載流子壽命，當注入載流子濃度△n＝10¹⁵cm^-3時，有效少數(shù)載流子壽命為10.9μs。

測試得到該LED路燈的太陽能轉(zhuǎn)換效率為21.78％，對太陽光的反射率約1.5％，經(jīng)過3000次重復測試，轉(zhuǎn)化效率變化量小于10％，該LED路燈的轉(zhuǎn)換效率高，重復性好。

實施例3

圖1是根據(jù)一示例性實施例示出的一種用于市政工程的LED路燈的結構示意圖，如圖1所示，所述LED路燈包括透明燈罩、可拆卸式LED光源4、電源1、控制開關3和傳感器2；所述可拆卸式LED光源4設置有多個；所述電源1與傳感器2和控制開關3連接，所述電源1與可拆卸式LED光源4連接。在本實施例中，作為優(yōu)選，1所述電源由太陽能電池組件構成；所述可拆卸式LED光源4由多個相互連接的LED燈組成，所述LED燈內(nèi)設置有多個燈珠，在本實施例中，燈珠的數(shù)量為50～60粒。進一步地，所述燈珠的數(shù)量為55個，且并排分布于可拆卸LED光源4上。

作為優(yōu)選，所述太陽能電池組件包括黑硅太陽能電池模塊和蓄電池；該黑硅太陽能電池模塊為基于如圖3所示的P型硅片的黑硅結構，該黑硅結構為在硅片表面金字塔結構基礎上利用Cu/Ni合金膜的輔助化學法刻蝕制備，在本實施例中，該金字塔結構為在2.8wt.％的NaOH和7vol.％的異丙醇混合溶液中腐蝕得到。

所述黑硅結構上面依次為如圖4所示的擴散層01、光活性層02、SiO₂/Al₂O₃/SiN_X疊層鈍化膜03、電極緩沖層04和上電極05；所述光活性層02摻雜有Fe₃O₄磁性納米粒子；所述黑硅結構下面依次為電極緩沖層、下電極；所述SiO₂/Al₂O₃/SiN_X疊層鈍化膜的厚度約70nm。其中，所述擴散層01為使用三氯氧磷為摻雜磷元素擴散源。

圖2是根據(jù)一示例性實施例示出的一種用于市政工程的LED路燈所采用的黑硅太陽能電池組模塊的制備方法，參看圖2，包括以下步驟：

步驟一，清洗硅片：取一定尺寸P型硅片，將硅片浸泡在硫酸:雙氧水＝3:2(體積比)的混合溶液中并進行超聲處理5min，將硅片浸入15vol％HF溶液，然后采用去離子水對硅片沖洗2min，接著將硅片置于0.5wt.％的HF溶液中漂洗1min，以去掉硅片表面自然氧化層，最后用去離子水沖洗2min；

步驟二，制備金字塔結構：配制2.8wt.％的NaOH和7vol.％的異丙醇混合溶液，將硅片置于混合溶液中于80℃下超聲腐蝕1h，在硅片表面得到金字塔減反結構；

步驟三，制備黑硅結構：將硅片放置于磁控濺射儀中，抽真空至1.2×10^-4Pa以下，同時磁控濺射Cu靶、Ni靶，功率分別為140W、120W，磁控濺射Cu靶、Ni靶時間為5min，使其形成Cu/Ni合金膜；將上述濺射有Cu/Ni合金膜的硅片放置于2.7M H2O2和8.3M HF的混合溶液中，在92℃下腐蝕100min，使硅片表面腐蝕出硅納米結構，即黑硅結構，腐蝕完后用鹽酸溶液對其進行清洗，去除殘留的Ni顆粒，最后用去離子水清洗硅片；

步驟四，制備黑硅太陽電池：

1)將制備好的硅片，采用三氯氧磷液態(tài)源擴散形成擴散層，擴散溫度為800℃～1150℃；采用四氟化碳和氧氣的等離子體周邊刻蝕，將硅片的邊緣的擴散層去除，使上下兩面隔斷，然后利用低濃度氫氟酸溶液(3vol％)對硅片清洗30s去除磷硅玻璃；

2)按Fe3O4:P3HT:PCBM＝0.018:1:0.8的質(zhì)量比將Fe3O4磁性納米粒子摻雜到光活性層溶液中，摻雜濃度為1％，然后將硅片置于上述光活性層溶液中，超聲振蕩30min，在硅片表面覆蓋一層光活性層；

其中，F(xiàn)e3O4磁性納米粒子采用液相共沉淀方法制備如下：將0.85g(3.1mmol)FeCl3·6H2O與0.3g(1.5mmol)FeCl2·4H2O，在氮氣保護下溶解于200ml超純水中制成鐵鹽混合溶液；80℃下，強烈磁力攪拌，將2ml質(zhì)量濃度為25％的氫氧化氨溶液緩慢加入鐵鹽混合溶液中，當溶液值升高到7～8時，鐵鹽水解產(chǎn)生大量黑色的Fe3O4磁性納米粒子，繼續(xù)滴加氫氧化氦至pH＝9反應3h，使水解趨于完全；將黑色Fe₃O₄磁性納米粒子用磁鐵從溶液分離出來，超純水洗滌，然后分散于200ml超純水中，加入2ml質(zhì)量濃度為25％的氫氧化氨溶液和1ml油酸，于80℃恒溫強烈磁力攪拌1h。最后向溶液中緩慢加入質(zhì)量濃度為36％的濃鹽酸，直至燒瓶中產(chǎn)生塊狀沉淀，將塊狀沉淀用磁鐵收集后再用乙醇清洗3次，去除未反應的油酸，得到油酸修飾的Fe₃O₄磁性納米粒子；

3)采用高溫熱氧化法，將上述所得的硅片載入高溫氧化爐，向爐內(nèi)通入氧氣，使硅片在氧化氛圍中，表面逐漸被氧化生成5～10nm厚的SiO₂，然后將該硅片放入磁控濺射儀中，利用反應磁控濺射方法首先蒸鍍一層Al₂O₃薄膜，厚度約40nm，然后再利用PECVD法沉積一層氮化硅，使其形成SiO₂/Al₂O₃/SiN_X疊層鈍化膜；

4)制備電極緩沖層：利用射頻磁控濺射方法，分別在硅片上表面和下表面沉積一層Cr膜，厚度為100nm，作為上下電極的緩沖層；

5)制備電極：采用絲網(wǎng)印刷的方法，分別制作黑硅太陽能電池的上下電極和背電場，最后對黑硅太陽能電池燒結，使電極與硅形成良好的歐姆接觸，然后將導線連接至上下電極。

測試結果：

在AM1.5標準模擬光源照射條件的黑硅電池特性：

開路電壓為0.965V，短路電流為58.36mA/cm²，填充因子為80.63％；黑硅電池反射率為1.32％。使用QSSPC測量電池的載流子壽命，當注入載流子濃度△n＝10¹⁵cm^-3時，有效少數(shù)載流子壽命為10.9μs。

測試得到該LED路燈的太陽能轉(zhuǎn)換效率為22.78％，對太陽光的反射率約1.32％，經(jīng)過3000次重復測試，轉(zhuǎn)化效率變化量小于11％，該LED路燈的轉(zhuǎn)換效率高，重復性好。

實施例4

圖1是根據(jù)一示例性實施例示出的一種用于市政工程的LED路燈的結構示意圖，如圖1所示，所述LED路燈包括透明燈罩、可拆卸式LED光源4、電源1、控制開關3和傳感器2；所述可拆卸式LED光源4設置有多個；所述電源1與傳感器2和控制開關3連接，所述電源1與可拆卸式LED光源4連接。在本實施例中，作為優(yōu)選，1所述電源由太陽能電池組件構成；所述可拆卸式LED光源4由多個相互連接的LED燈組成，所述LED燈內(nèi)設置有多個燈珠，在本實施例中，燈珠的數(shù)量為50～60粒。進一步地，所述燈珠的數(shù)量為55個，且并排分布于可拆卸LED光源4上。

作為優(yōu)選，所述太陽能電池組件包括黑硅太陽能電池模塊和蓄電池；該黑硅太陽能電池模塊為基于如圖3所示的P型硅片的黑硅結構，該黑硅結構為在硅片表面金字塔結構基礎上利用Cu/Ni合金膜的輔助化學法刻蝕制備，在本實施例中，該金字塔結構為在2.8wt.％的NaOH和7vol.％的異丙醇混合溶液中腐蝕得到。

所述黑硅結構上面依次為如圖4所示的擴散層01、光活性層02、SiO₂/Al₂O₃/SiN_X疊層鈍化膜03、電極緩沖層04和上電極05；所述光活性層02摻雜有Fe₃O₄磁性納米粒子；所述黑硅結構下面依次為電極緩沖層、下電極；所述SiO₂/Al₂O₃/SiN_X疊層鈍化膜的厚度約70nm。其中，所述擴散層01為使用三氯氧磷為摻雜磷元素擴散源。

圖2是根據(jù)一示例性實施例示出的一種用于市政工程的LED路燈所采用的黑硅太陽能電池組模塊的制備方法，參看圖2，包括以下步驟：

步驟一，清洗硅片：取一定尺寸P型硅片，將硅片浸泡在硫酸:雙氧水＝3:2(體積比)的混合溶液中并進行超聲處理5min，將硅片浸入15vol％HF溶液，然后采用去離子水對硅片沖洗2min，接著將硅片置于0.5wt.％的HF溶液中漂洗1min，以去掉硅片表面自然氧化層，最后用去離子水沖洗2min；

步驟二，制備金字塔結構：配制2.8wt.％的NaOH和7vol.％的異丙醇混合溶液，將硅片置于混合溶液中于80℃下超聲腐蝕1h，在硅片表面得到金字塔減反結構；

步驟三，制備黑硅結構：將硅片放置于磁控濺射儀中，抽真空至1.2×10^-4Pa以下，同時磁控濺射Cu靶、Ni靶，功率分別為140W、120W，磁控濺射Cu靶、Ni靶時間為5min，使其形成Cu/Ni合金膜；將上述濺射有Cu/Ni合金膜的硅片放置于2.7M H2O2和8.3M HF的混合溶液中，在92℃下腐蝕100min，使硅片表面腐蝕出硅納米結構，即黑硅結構，腐蝕完后用鹽酸溶液對其進行清洗，去除殘留的Ni顆粒，最后用去離子水清洗硅片；

步驟四，制備黑硅太陽電池：

1)將制備好的硅片，采用三氯氧磷液態(tài)源擴散形成擴散層，擴散溫度為800℃～1150℃；采用四氟化碳和氧氣的等離子體周邊刻蝕，將硅片的邊緣的擴散層去除，使上下兩面隔斷，然后利用低濃度氫氟酸溶液(3vol％)對硅片清洗30s去除磷硅玻璃；

2)按Fe3O4:P3HT:PCBM＝0.018:1:0.8的質(zhì)量比將Fe3O4磁性納米粒子摻雜到光活性層溶液中，摻雜濃度為1％，然后將硅片置于上述光活性層溶液中，超聲振蕩30min，在硅片表面覆蓋一層光活性層；

其中，F(xiàn)e3O4磁性納米粒子采用液相共沉淀方法制備如下：將0.85g(3.1mmol)FeCl3·6H2O與0.3g(1.5mmol)FeCl2·4H2O，在氮氣保護下溶解于200ml超純水中制成鐵鹽混合溶液；80℃下，強烈磁力攪拌，將2ml質(zhì)量濃度為25％的氫氧化氨溶液緩慢加入鐵鹽混合溶液中，當溶液值升高到7～8時，鐵鹽水解產(chǎn)生大量黑色的Fe3O4磁性納米粒子，繼續(xù)滴加氫氧化氦至pH＝9反應3h，使水解趨于完全；將黑色Fe₃O₄磁性納米粒子用磁鐵從溶液分離出來，超純水洗滌，然后分散于200ml超純水中，加入2ml質(zhì)量濃度為25％的氫氧化氨溶液和1ml油酸，于80℃恒溫強烈磁力攪拌1h。最后向溶液中緩慢加入質(zhì)量濃度為36％的濃鹽酸，直至燒瓶中產(chǎn)生塊狀沉淀，將塊狀沉淀用磁鐵收集后再用乙醇清洗3次，去除未反應的油酸，得到油酸修飾的Fe₃O₄磁性納米粒子；

3)采用高溫熱氧化法，將上述所得的硅片載入高溫氧化爐，向爐內(nèi)通入氧氣，使硅片在氧化氛圍中，表面逐漸被氧化生成5～10nm厚的SiO₂，然后將該硅片放入磁控濺射儀中，利用反應磁控濺射方法首先蒸鍍一層Al₂O₃薄膜，厚度約40nm，然后再利用PECVD法沉積一層氮化硅，使其形成SiO₂/Al₂O₃/SiN_X疊層鈍化膜；

4)制備電極緩沖層：利用射頻磁控濺射方法，分別在硅片上表面和下表面沉積一層Cr膜，厚度為100nm，作為上下電極的緩沖層；

5)制備電極：采用絲網(wǎng)印刷的方法，分別制作黑硅太陽能電池的上下電極和背電場，最后對黑硅太陽能電池燒結，使電極與硅形成良好的歐姆接觸，然后將導線連接至上下電極。

測試結果：

在AM1.5標準模擬光源照射條件的黑硅電池特性：

開路電壓為0.965V，短路電流為58.36mA/cm²，填充因子為80.63％；黑硅電池反射率為1.26％。使用QSSPC測量電池的載流子壽命，當注入載流子濃度△n＝10¹⁵cm^-3時，有效少數(shù)載流子壽命為10.9μs。

測試得到該LED路燈的太陽能轉(zhuǎn)換效率為20.69％，對太陽光的反射率約1.26％，經(jīng)過3000次重復測試，轉(zhuǎn)化效率變化量小于12％，該LED路燈的轉(zhuǎn)換效率高，重復性好。

實施例5

圖1是根據(jù)一示例性實施例示出的一種用于市政工程的LED路燈的結構示意圖，如圖1所示，所述LED路燈包括透明燈罩、可拆卸式LED光源4、電源1、控制開關3和傳感器2；所述可拆卸式LED光源4設置有多個；所述電源1與傳感器2和控制開關3連接，所述電源1與可拆卸式LED光源4連接。在本實施例中，作為優(yōu)選，1所述電源由太陽能電池組件構成；所述可拆卸式LED光源4由多個相互連接的LED燈組成，所述LED燈內(nèi)設置有多個燈珠，在本實施例中，燈珠的數(shù)量為50～60粒。進一步地，所述燈珠的數(shù)量為55個，且并排分布于可拆卸LED光源4上。

作為優(yōu)選，所述太陽能電池組件包括黑硅太陽能電池模塊和蓄電池；該黑硅太陽能電池模塊為基于如圖3所示的P型硅片的黑硅結構，該黑硅結構為在硅片表面金字塔結構基礎上利用Cu/Ni合金膜的輔助化學法刻蝕制備，在本實施例中，該金字塔結構為在2.8wt.％的NaOH和7vol.％的異丙醇混合溶液中腐蝕得到。

所述黑硅結構上面依次為如圖4所示的擴散層01、光活性層02、SiO₂/Al₂O₃/SiN_X疊層鈍化膜03、電極緩沖層04和上電極05；所述光活性層02摻雜有Fe₃O₄磁性納米粒子；所述黑硅結構下面依次為電極緩沖層、下電極；所述SiO₂/Al₂O₃/SiN_X疊層鈍化膜的厚度約70nm。其中，所述擴散層01為使用三氯氧磷為摻雜磷元素擴散源。

圖2是根據(jù)一示例性實施例示出的一種用于市政工程的LED路燈所采用的黑硅太陽能電池組模塊的制備方法，參看圖2，包括以下步驟：

步驟一，清洗硅片：取一定尺寸P型硅片，將硅片浸泡在硫酸:雙氧水＝3:2(體積比)的混合溶液中并進行超聲處理5min，將硅片浸入15vol％HF溶液，然后采用去離子水對硅片沖洗2min，接著將硅片置于0.5wt.％的HF溶液中漂洗1min，以去掉硅片表面自然氧化層，最后用去離子水沖洗2min；

步驟二，制備金字塔結構：配制2.8wt.％的NaOH和7vol.％的異丙醇混合溶液，將硅片置于混合溶液中于80℃下超聲腐蝕1h，在硅片表面得到金字塔減反結構；

步驟三，制備黑硅結構：將硅片放置于磁控濺射儀中，抽真空至1.2×10^-4Pa以下，同時磁控濺射Cu靶、Ni靶，功率分別為140W、120W，磁控濺射Cu靶、Ni靶時間為5min，使其形成Cu/Ni合金膜；將上述濺射有Cu/Ni合金膜的硅片放置于2.7M H2O2和8.3M HF的混合溶液中，在92℃下腐蝕100min，使硅片表面腐蝕出硅納米結構，即黑硅結構，腐蝕完后用鹽酸溶液對其進行清洗，去除殘留的Ni顆粒，最后用去離子水清洗硅片；

步驟四，制備黑硅太陽電池：

1)將制備好的硅片，采用三氯氧磷液態(tài)源擴散形成擴散層，擴散溫度為800℃～1150℃；采用四氟化碳和氧氣的等離子體周邊刻蝕，將硅片的邊緣的擴散層去除，使上下兩面隔斷，然后利用低濃度氫氟酸溶液(3vol％)對硅片清洗30s去除磷硅玻璃；

2)按Fe3O4:P3HT:PCBM＝0.018:1:0.8的質(zhì)量比將Fe3O4磁性納米粒子摻雜到光活性層溶液中，摻雜濃度為1％，然后將硅片置于上述光活性層溶液中，超聲振蕩30min，在硅片表面覆蓋一層光活性層；

其中，F(xiàn)e3O4磁性納米粒子采用液相共沉淀方法制備如下：將0.85g(3.1mmol)FeCl3·6H2O與0.3g(1.5mmol)FeCl2·4H2O，在氮氣保護下溶解于200ml超純水中制成鐵鹽混合溶液；80℃下，強烈磁力攪拌，將2ml質(zhì)量濃度為25％的氫氧化氨溶液緩慢加入鐵鹽混合溶液中，當溶液值升高到7～8時，鐵鹽水解產(chǎn)生大量黑色的Fe3O4磁性納米粒子，繼續(xù)滴加氫氧化氦至pH＝9反應3h，使水解趨于完全；將黑色Fe₃O₄磁性納米粒子用磁鐵從溶液分離出來，超純水洗滌，然后分散于200ml超純水中，加入2ml質(zhì)量濃度為25％的氫氧化氨溶液和1ml油酸，于80℃恒溫強烈磁力攪拌1h。最后向溶液中緩慢加入質(zhì)量濃度為36％的濃鹽酸，直至燒瓶中產(chǎn)生塊狀沉淀，將塊狀沉淀用磁鐵收集后再用乙醇清洗3次，去除未反應的油酸，得到油酸修飾的Fe₃O₄磁性納米粒子；

3)采用高溫熱氧化法，將上述所得的硅片載入高溫氧化爐，向爐內(nèi)通入氧氣，使硅片在氧化氛圍中，表面逐漸被氧化生成5～10nm厚的SiO₂，然后將該硅片放入磁控濺射儀中，利用反應磁控濺射方法首先蒸鍍一層Al₂O₃薄膜，厚度約40nm，然后再利用PECVD法沉積一層氮化硅，使其形成SiO₂/Al₂O₃/SiN_X疊層鈍化膜；

4)制備電極緩沖層：利用射頻磁控濺射方法，分別在硅片上表面和下表面沉積一層Cr膜，厚度為100nm，作為上下電極的緩沖層；

5)制備電極：采用絲網(wǎng)印刷的方法，分別制作黑硅太陽能電池的上下電極和背電場，最后對黑硅太陽能電池燒結，使電極與硅形成良好的歐姆接觸，然后將導線連接至上下電極。

測試結果：

在AM1.5標準模擬光源照射條件的黑硅電池特性：

開路電壓為0.965V，短路電流為58.36mA/cm²，填充因子為80.63％；黑硅電池反射率為2.1％。使用QSSPC測量電池的載流子壽命，當注入載流子濃度△n＝10¹⁵cm^-3時，有效少數(shù)載流子壽命為10.9μs。

測試得到該LED路燈的太陽能轉(zhuǎn)換效率為26.58％，對太陽光的反射率約2.1％，經(jīng)過3000次重復測試，轉(zhuǎn)化效率變化量小于14％，該LED路燈的轉(zhuǎn)換效率高，重復性好。

關于上述實施例中的裝置，其中各個模塊執(zhí)行操作的具體方式已經(jīng)在有關該方法的實施例中進行了詳細描述，此處將不做詳細闡述說明。

本領域技術人員在考慮說明書及實踐這里公開的發(fā)明后，將容易想到本發(fā)明的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本發(fā)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(fā)明的一般性原理并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(fā)明的真正范圍和精神由下面的權利要求指出。

應當理解的是，本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結構，并且可以在不脫離其范圍進行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權利要求來限制。