[发明专利]一种平面荧光聚光器

说明书

技术领域

本发明属于聚光器技术领域，特别涉及一种平面荧光聚光器。

背景技术

现有技术中，太阳聚光器技术有LSC技术(冷光太阳聚光器)和QDSC技术(量子点太阳聚光器)两种。

第一、LSC技术(luminescent solar concentrator，冷光太阳聚光器)最初出现是在1970年代，其基本原理如图1所示，平板中均匀分布荧光染料颗粒1’，荧光染料颗粒1’能够吸收入射的太阳光并重新激发出荧光(冷光)，激发光线的方向随机，在高折射率的平板中通过全反射(及反射)作用导流(waveguide)到安装在平板侧壁的太阳电池2’上，原理先进，结构优秀。

第二、QDSC(quantum dot solar concentrator，量子点太阳聚光器)技术采用半导体量子点材料代替了FSC(fluorescent solar concentrator/collectors，荧光太阳聚光器)中的染料颗粒，有以下优势：

(1)QDs(量子点)为晶体半导体材料，比有机染料衰减少；

(2)QDs具有高的发光量子效率(80％)；

(3)光谱吸收范围易于通过调节QDs的尺寸来实现；

(4)对光线的吸收与发射中的红移影响(由粒子尺寸分布范围决定)可以通过改进量子点的生成环境得以降低。

碳量子点是一种以碳元素为主体的新型荧光碳纳米材料，碳量子点具有许多优良性质主要包括：荧光稳定性高且耐光漂白、激发光宽而连续、发射光可调谐、粒径小分子量低、生物相容性好且毒性低和优良的电子受体和供体等特性还有比传统金属量子点更为优越的特点。碳量子点不但克服了传统有机染料的某些缺点，而且有分子量和粒径小、荧光稳定性高、无光闪烁、激发光谱宽而连续、发射波长可调谐、生物相容性好、毒性低等优点。更易于实现表面功能化，被认为是一种很好的理想材料。

文献中讲到，如果具有高量子效率的量子点能够合适地结合到透明介质中，预期的高效率LSC也许就能实现。目前，QDSC光伏组件的效率与FSC光伏组件相比优势也还不明显，基本都在4％以下，聚光器尺寸一般都在125mm×125mm以下，离制作玻璃窗也还有一定距离，技术有待进一步发展。

用于光伏发电系统的荧光平面光波导层，利用荧光在波导内的全反射原理进行聚光。现有的荧光平面光波导层光伏组件的理论荧光收集效率仅为75％，较低的荧光收集效率限制了其整体的能量收集效率。

目前，有关碳量子点的应用研究主要是围绕太阳能电池中的光转化层材料而展开的，毋庸置疑的是，在太阳能电池中通过使用碳量子点作为光吸收层或光转化层材料，可以增加太阳能电池对太阳光的吸收与转化，从而提高太阳能电池的光电转换效率。但是，由于薄膜太阳能电池的本身缺陷，如光电转换效率低、制备工艺复杂、生产成本高等不足，限制了碳量子点的广泛应用。

因此，研发一种能有效改善太阳能发电系统的光电转换效率、制备工艺简单、生产成本低的碳量子点平面聚光器迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，具体公开一种碳量子点平面聚光器，该平面聚光器能较好地起到吸收、传输或发射和汇聚光能的多重功效，使得太阳能电池接收到的光线不仅包含太阳本身部分，同时还包含有碳量子点的荧光发射部分，有效改善太阳能发电系统的光电转换效率。

为了达到上述技术目的，本发明是按以下技术方案实现的：

本发明所述的一种平面荧光聚光器，包括置于两侧边的太阳能电池，以及置于中间的从上至下依次设置的玻璃盖板、选择性反射层、上空气薄层、荧光平面光波导层、下空气薄层及高反射薄膜，其中荧光平面光波导层包括荧光物质和平面光波导，所述荧光物质置于平面光波导表面或平面光波导中，所述荧光物质为碳量子点材料。

作为上述技术的进一步改进，所述荧光物质的外层包裹ZnS。

作为上述技术的更进一步改进，所述荧光平面光波导为单层或多层板状结构；所述荧光平面光波导的板状结构中至少有一层是荧光材料层。

具体来说，所述荧光平面光波导的厚度范围为10-50毫米。

在本发明中，所述平面光波导为高分子聚合物。

在本发明中，所述高分子聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷或聚乙烯。

在本发明中，所述选择性反射层为Low-e薄膜或光子晶体层。

在本发明中，所述太阳能电池的侧板为单晶硅或多晶硅太阳能电池板，底板采用金属材料或塑料材料制成。

在本发明中，所述高反射薄膜的材料为银、金、铜或铝。