聚光设备制造技术

一种聚光设备，包括：具有多边形、圆形或椭圆形形状的主发光太阳能聚光器(LSC)，包括具有第一吸收范围和第一发射范围的至少一种光致发光化合物；定位在所述主发光太阳能聚光器(LSC)外面的至少次发光太阳能聚光器(LSC)，所述次发光太阳能聚光器(LSC)包括具有与第一发射范围重叠的第二吸收范围和第二发射范围的至少一种光致发光化合物。所述聚光设备可以有利地用在诸如像光伏电池(或太阳能电池)、光电解电池的光伏设备(或太阳能设备)中。所述聚光设备还可以有利地用在光伏窗中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】聚光设备
本专利技术涉及一种聚光设备。更具体而言，本专利技术涉及包括具有多边形、圆形或椭圆形形状的主发光太阳能聚光器(LSC)以及定位在所述主发光太阳能聚光器(LSC)外面的至少一个次发光太阳能聚光器(LSC)的聚光设备。所述聚光设备可以有利地用在诸如像光伏电池(或太阳能电池)、光电解电池的光伏设备(或太阳能设备)中。所述聚光设备还可以有利地用在光伏窗中。本专利技术还涉及包括所述聚光设备的光伏设备(或太阳能设备)，其中至少一个光伏电池(或太阳能电池)定位在所述次发光太阳能聚光器(LSC)的较小外侧面处。
技术介绍
在现有技术状况中，采用太阳辐射能量的主要限制中的一个由光伏设备(或太阳能设备)的最优地只吸收具有窄光谱范围内的波长的辐射的能力表示。例如，对照从大约300nm波长至大约2500nm波长延伸的太阳辐射光谱范围，基于晶体硅的光伏电池(或太阳能电池)例如具有在900nm-1100nm范围内的最佳吸收区域(有效光谱)，而聚合物光伏电池(或太阳能电池)在暴露于具有小于大约500nm的波长辐射时会受损，因为引起的光降解现象在低于这个限值时会变得显著。现有技术状况的光伏设备(或太阳能设备)的效率通常在从570nm至680nm的光谱范围(黄-橙色)内处于其最大值。先前指出的缺点暗示光伏设备(或太阳能设备)的有限外量子效率(EQE)，EQE被定义为在光伏设备(或太阳能设备)的半导体材料中生成的电子-空穴对数目与入射到光伏设备(或太阳能设备)上的光子数目之比。为了提高光伏设备(或太阳能设备)的外量子效率(EQE)，已开发出了设备，即，发光太阳能聚光器(LSC)，当其被插在光辐射源(太阳)与光伏设备(或太阳能设备)之间时，LSC有选择地吸收具有光伏设备(或太阳能设备)的有效光谱之外的波长的入射辐射，以具有在有效光谱内的波长的光子的形式发射所吸收的能量。当由发光太阳能聚光器(LSC)发射的光子的能量高于入射光子的能量时，光致发光过程(包括太阳辐射的吸收和随后具有较低波长的光子的发射)也被称为“上转换”过程。与此相反，当由发光太阳能聚光器(LSC)发射的光子的能量低于入射光子的能量时，光致发光过程被称为“下转换”过程。现有技术状况中已知的发光太阳能聚光器(LSC)通常是以片材的形式并且包括由本身对感兴趣的辐射透明的材料(例如，透明的玻璃或透明的聚合物材料)制成的基质，通常选自例如有机化合物、金属络合物、无机化合物(例如，稀土)、“量子点”(QD)的一种或多种光致发光化合物。由于全反射的光学现象，由光致发光化合物发射的辐射朝着所述片材的薄边缘被“引导”，在那里被集中到在其上定位的光伏电池(或太阳能电池)上。以这种方式，低成本材料(称为片材)的广阔表面可用于将光聚集到高成本材料[光伏电池(或太阳能电池)]的小表面上。所述光致发光化合物可以以薄膜形式沉积在由透明材料制成的基质上，或者它们也可以分散在透明基质内。作为替代，透明基质可以利用光致发光发色团直接官能化。光致发光化合物应当具有被有利地用在发光太阳能聚光器(LSC)的构造中的许多特性并且这些不总是互相兼容。首先，由荧光发射的辐射的频率必须对应于高于阈值的能量，低于该阈值，代表光伏电池(或太阳能电池)的核心的半导体不再能够工作。其次，光致发光化合物的吸收光谱应当尽可能广泛，以便吸收大部分入射的太阳辐射，然后以期望的频率重新发射它。还期望太阳辐射的吸收是非常强烈的，使得光致发光化合物可以在最低可能的浓度发挥其功能，从而避免大量地使用光致发光化合物。此外，太阳辐射的吸收过程及其在较低频率的后续发射必须以最高可能的效率发生，从而最小化所谓的非辐射损失，常常用术语“热化”统一指示：过程的效率是由它的量子产率来测量的。最后，吸收和发射频带必须具有最小重叠，因为否则的话由光致发光化合物的分子发射的辐射将被吸收并至少部分地被相邻的分子散射。一般被称为自吸收的所述现象必然导致效率的显著损失。具有较低频率的吸收光谱的峰值与所发射辐射的峰值的频率之差通常被指示为斯托克斯(Stokes)“偏移”并以nm测量(即，它不是被测量的两个频率之差，而是对应于它们的两个波长之差)。所述斯托克斯偏移必须足够高，从而保证吸收频带与发射频带之间最小可能的重叠，从而获得发光太阳能聚光器(LSC)的高效率，牢记已经提到的所发射的辐射的频率对应于高于阈值的能量的必要性，低于该阈值，光伏电池(或太阳能电池)不能工作。有关以上发光太阳能聚光器(LSC)的进一步细节可以在例如以下文献当中找到：WeberW.H.等，“AppliedOptics”(1976)，Vol.15，Issue10，pages2299-2300；LevittJ.A.等，“AppliedOptics”(1977)，Vol.16，Issue10，pages2684-2689；ReisfeldR.等，“Nature”(1978)，Vol.274，pages144-145；GoetzbergerA.等，“AppliedPhysics”(1978)，Vol.16，Issue4，pages399-404。发光太阳能聚光器(LSC)的主要目标是减少高成本材料的量，[即，用于光伏电池(或太阳能电池)的构造的材料的量]。此外，发光太阳能聚光器(LSC)的使用使得有可能既利用直接光又利用散射光操作，这与其性能在很大程度上取决于光从哪个方向到达的硅光伏面板(或太阳能面板)的使用相反：因此，所述发光太阳能聚光器(LSC)可以在城市一体化的背景下被用作无源元件，即，不需要太阳能跟踪器的元件，具有各种颜色和形状。例如，不透明的发光太阳能聚光器(LSC)可以用在墙壁和屋顶中，而半透明的发光太阳能聚光器(LSC)可以用作窗户。有关以上用途的更多细节可以在例如以下文献中找到：ChattenA.J.等，“ProceedingNanotechConferenceandExpo”(2011)，Boston，USA，pages669-670；DedbijeM.G.，“AdvancedFunctionalMaterials”(2010)，Vol.20，Issue9，pages1498-1502；DedbijeM.G.等，“AdvancedEnergyMaterials”(2012)，Vol.2，pages12-35。发光太阳能聚光器(LSC)的进一步应用是所谓的发光光谱分离器(LSS)。在这种情况下，小发光太阳能聚光器(LSC)串联定位，每个LSC具有处于不同波长的最大吸收，并且划分之前被另一太阳能聚光器，诸如像定位在所述串联结构前面的光学太阳能聚光器，聚集的光。这些发光光谱分离器(LSS)的优点包括光被引导通过短距离的事实。有关这些发光光谱分离器(LSS)的更多细节可以在例如FischerB.等，“SolarEnergyMaterials&SolarCells”(2011)，Vol.95，pages1741-1755当中找到。作为替代，发光太阳能聚光器(LSC)可用于产生光、利用太阳辐射并降低能耗，例如，在办公室用途的建筑物中：被聚集的光实际上可以通过光缆被运送到所述建筑物，因此允许节能。有关所述用途的进一步细节可以在例如以下文献中找到：EarpA.A.等，“SolarEne本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚光设备，所述聚光设备包括：‑具有多边形、圆形或椭圆形形状的主发光太阳能聚光器(LSC)，所述主发光太阳能聚光器(LSC)包括具有第一吸收范围和第一发射范围的至少一种光致发光化合物；‑定位在所述主发光太阳能聚光器(LSC)外面的至少一个次发光太阳能聚光器(LSC)，所述次发光太阳能聚光器(LSC)包括具有第二发射范围和与所述第一发射范围能够重叠的第二吸收范围的至少一种光致发光化合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.26 IT MI2013A0010621.一种聚光设备，所述聚光设备包括：-具有多边形、圆形或椭圆形形状的主发光太阳能聚光器(LSC)，所述主发光太阳能聚光器(LSC)包括具有第一吸收范围和第一发射范围的至少一种光致发光化合物；-至少一个次发光太阳能聚光器(LSC)，定位在沿所述主发光太阳能聚光器(LSC)的外周界的侧面处并且相对于所述主发光太阳能聚光器具有减小的尺寸，所述次发光太阳能聚光器(LSC)包括具有第二发射范围和与所述第一发射范围能够重叠的第二吸收范围的至少一种光致发光化合物。2.如权利要求1所述的聚光设备，其中所述主发光太阳能聚光器(LSC)具有多边形形状，并且所述次发光太阳能聚光器(LSC)定位在所述主发光太阳能聚光器(LSC)的侧面中的至少一个的外面。3.如权利要求1所述的聚光设备，其中所述主发光太阳能聚光器(LSC)具有多边形形状，并且所述次发光太阳能聚光器(LSC)定位在所述主发光太阳能聚光器(LSC)的多于一个侧面的外面。4.如权利要求1所述的聚光设备，其中所述次发光太阳能聚光器(LSC)包住所述主发光太阳能聚光器(LSC)的外周界的至少一部分。5.如前面权利要求的任何一项所述的聚光设备，其中所述主发光太阳能聚光器(LSC)包括由透明材料制成的基质，透明材料选自：透明聚合物；透明玻璃。6.如前面权利要求1-4的任何一项所述的聚光设备，其中具有第一吸收范围和第一发射范围的所述光致发光化合物选自具有从290nm至700nm的吸收范围和从390nm至800nm的发射范围的光致发光化合物。7.如前面权利要求1-4的任何一项所述的聚光设备，其中具有第一吸收范围和第一发射范围的所述光致发光化合物选自：苯并噻二唑化合物；并苯化合物；或它们的混合物。8.如前面权利要求1-4的任何一项所述的聚光设备，其中具有第一吸收范围和第一发射范围的所述光致发光化合物按从每表面单位0.1g至每表面单位2g的量存在于所述主发光太阳能聚光器(LSC)中，所述表面单位指以m2表示的由透明材料制成的基质的表面。9.如前面权利要求1-4的任何一项所述的聚光设备，其中具有第二发射范围和与所述第一发射范围能够重叠的第二吸收范围的所述光致发光化合物选自具有从400nm至700nm的吸收范围和从450nm至900nm的发射范围的光致发光化合物。10.如前面权利要求1-4的任何一项所述的聚光设备，其中所述次发光太阳能聚光器(LSC)包括由透明材料制成的基质，其中透明材料选自：透明聚合物；透明玻璃。11.如前面权利要求1-4的任何一项所述的聚光设备，其中所述主发光太阳能聚光器(LSC)和所述次发光太阳能聚光器(LSC)包括由透明材料制成的相同基质。12.如前面权利要求1-4的任何一项所述的聚光设备，其中具有第二发射范围和与所述第一发射范围能够重叠的第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·福斯科，M·里斯西迪尼，S·W·弗洛雷斯道尔塔，L·安德烈尼，
申请(专利权)人：艾尼股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT