[发明专利]能量产生透明结构和利用入射到能量产生透明结构的光来产生能量的方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及能量有效的透明结构，并且更具体地涉及一种太阳能膜层，能够在为了产生能量的目的而选择性地反射光的同时基于波长或入射角度的准则来选择性地透射光。

背景技术

商用和住宅建筑物的窗户代表了用于能量产生的实质机会，但是窗户的透明度是关键。因此，需要一种方法来低成本地捕获太阳辐射，而无需妥协窗户的透明度。由于建筑物窗户的较大表面积，窗户可以用于捕获太阳能。如果保持透明度并且附加成本较低，这种思想是有吸引力的。作为由建筑物集成光电(BIPV)所展示的新的机会的一部分，建筑物窗户可以用于产生清洁的替代能源。

BIPV的新兴市场提供了新的机会，来为近年来受压的建筑物和太阳能工业两者开发收入流。集成光伏相比于传统非集成系统的优势在于可以通过减小建筑物材料和通常用于建造由BIPV模块代替的那部分建筑物的工作所花费成本来弥补初始成本，例如屋顶、天窗、建筑物立面或者窗户。根据近来的市场报告，BIPV的全球市场以56％的混合年增长率在2015年预期达到11392兆瓦的容量。对于能量有效、柔性和透明太阳能材料的逐渐增长的需求正在转变建筑师和制造商使用光伏系统的方式。

与BIPV机会同时发生的是可能代替现有建筑物窗户的智能窗户技术。根据美国能源部的消息，家庭和商用建筑消耗美国使用的电力的约40％，使消费者每年花费约2000亿美元。用于减小个人和商用建筑的能耗的一种方案是智能窗户技术，所述智能窗户技术通过更改窗户的透明度以拒绝可见光和近红外(NIR)光的一部分来减小进入建筑物的太阳能热的量。通过由于减小加热、通风、空调(HVACO)系统的成本而实现的节能来弥补智能窗户安装的投资。然而，目前所有的智能窗户技术要求电源来激活窗户的着色零件。通过施加电源电压，可以动态地改变窗户的光透射率、透明度或遮蔽。这种零件显著地增加了智能窗户的安装成本，因为需要将电线从所有的窗户连接至主控制器。

如果智能窗户可以用太阳能自我供电并且无需任何电线进行控制将是有利的，减小了总的工作成本以及智能窗户的安装系统价格。

发明内容

本发明的一个实施例公开了一种能量产生透明(EGT)结构，包括：窗玻璃，具有内表面、外表面和边缘，所述窗玻璃对于入射到所述外表面的光的可见光波长和近红外(NIR)波长的光透明；反射结构，与所述窗玻璃内表面相邻，对于可见波长的光透明，并且反射NIR波长的光；其中所述窗玻璃将从所述反射结构反射回的NIR波长的光内部地导引向所述窗玻璃的边缘。

本发明的一个实施例公开了一种能量产生透明(EGT)结构，包括：窗玻璃，具有内表面、外表面和边缘，所述窗玻璃对于入射到所述外表面的光透明；反射结构，与所述窗玻璃内表面相邻，对于以小于第一角度的角度入射到窗玻璃外表面的光透明，并且反射以大于或等于所述第一角度的角度入射到窗玻璃外表面的光；其中所述窗玻璃将从所述反射结构反射回的光内部地导引向所述窗玻璃的边缘，并且相对于与所述窗玻璃外表面垂直的方向来测量所述第一角度。

本发明的一个实施例公开了一种利用入射到能量产生透明(EGT)结构的光来产生能量的方法，所述方法包括：提供包括窗玻璃的EGT结构，所述窗玻璃具有与反射结构相邻的内表面；接受入射到所述窗玻璃的外表面的光；将可见光谱的光透射通过所述窗玻璃和反射结构；将近红外(NIR)光谱的光从所述反射结构反射回所述窗玻璃中；以及将反射的NIR光谱的光供应至所述窗玻璃的边缘。

本发明的一个实施例公开了一种利用入射到能量产生透明(EGT)结构的光来产生能量的方法，所述方法包括：提供包括窗玻璃的EGT结构，所述窗玻璃具有与反射结构相邻的内表面；接受以多个角度入射到所述窗玻璃的外表面的光；将以小于或等于第一角度的角度入射到所述窗玻璃外表面的光透射通过所述窗玻璃和反射结构，其中相对于与所述窗玻璃外表面垂直的方向来测量所述第一角度；将以大于所述第一角度的角度入射到所述窗玻璃外表面的光从所述反射结构反射回所述窗玻璃中；以及将反射的光供应至所述窗玻璃的边缘。

为了更加容易地理解本发明，现在将参考附图描述本发明的特定实施例。

附图说明

[图1]图1是能量产生透明(EGT)结构的部分截面图。

[图2]图2是更加详细的图1的反射结构的部分截面图。

[图3]图3是EGT结构的第一变体的部分截面图。

[图4]图4是更加详细的图3的反射结构的部分截面图。

[图5]图5是EGT结构的第二变体的部分截面图。