发光太阳能集中器制造技术

本发明专利技术针对发光太阳能集中器、及其生产工艺和用途。发光太阳能集中器包括复合衬底，其包括两层或两层以上含有发光化合物的薄膜和波长选择镜，该集中器可以被连接至光伏电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于生产发光太阳能集中器(LSC)的方法。本专利技术还涉及一种具有较宽的吸收范围和较高的效率，最小化了固有损耗和降低了 LSC的制造成本的LSC。
技术介绍
主要基于容易得到的化石源的世界上的常规能源供应正在迅速减少。能源危机的主要的短期替代物，核裂变能源的利用引起许多争议，并且核聚变技术的实际实现尚未发生。太阳能提供了明显的替代能源，其干净并且无危害。仍缺乏将用于收集、集中、存储以及转换太阳光的合适方法变为一种实际的解决方案，因为迄今为止太阳光是散射的和固有地间歇的。太阳能光伏电池的可行性代表了期望的能源解决方案，即使尚不切实际。迄今为止太阳能的局限之一是每kW需要大量的硅用于制备太阳能电池，该问题被掺杂高级硅的制备需要非常大的量的电能的事实加重。一种用来集中太阳光的装置涉及抛物面镜子(或者用于太阳能炉的这种反射表面的组合)或菲涅尔透镜的使用，以用于砷化镓(GaAs)太阳能电池中包含这种镜子。用于跟踪太阳的每天的明显的运动所需要的定日镜型设备是昂贵的，并且由于大部分散射光的损失，该方法是低效的，所述大部分散射光构成了到达欧洲和美国的大多数地区的地球表面的光的60%。平面发光集中器由Weber 和 Lambe(J. Appl. Optics 15,2299(1976))首次提出， 之后同时由 Goetzberger 和 Greubel (Appl. Phys. 14,123(1977))以及 Swartz, Cole 和 ZewaiKOptics Letters/, 73 (1977))更详细地阐述。该主题由 Batchelder、kwail 和 Cole (Appl. Optics 18,3090(1979))以及由 Goetzberger and Wittwer (Adv. Solid State Phys.19,427(1979))和 Reisfeld等(Nature 274,144(1978) ；Nature 283,281(1980))做进一步分析，着重于荧光的有机染料的使用。迄今，描述的所有使用平面发光集中器的方法受到低能源效率和建造装置的高成本的限制。此外，在这种装置中，在试图通过福斯特能量转移来增加能源产量中，吸收太阳辐射的较大部分的混合染料的自吸收和较低的总量子效率以及发射光的逃逸锥是不变的结果。多板“串联”配置的使用还没有提供理想的解决方案。虽然这种使用导致高效的吸收，但依赖于采用的板的数量，集中度减少到1/3到1/4，并且结果，需要使用大面积的电池，因此阻扰了减少所需的电池数量的目的。迄今缺少提供高产率的理想的太阳能集中器及用于制备该太阳能集中器的有成本效益的工艺。专利技术概述在一种实施方式中，本专利技术提供一种发光太阳能集中器(LSC)，包括i)复合衬底，包括顶面，其包括含有第一发光化合物的第一薄膜，其中所述薄膜的顶面邻近第一波长选择镜，该镜子对于光波长的一范围是透射的而对于对应于所述第一发光化合物发射的光的波长的波长是反射的；至少第二薄膜，其位于所述第一薄膜下，其中所述第二薄膜含有第二发光化合物， 且所述第二薄膜的顶面邻近第二波长选择镜，该镜子对于光波长的一范围是透射的而对于对应于所述第二发光化合物发射的光的波长的波长是反射的；其中所述第一发光化合物发射的光的波长比第二发光化合物发射的光的波长长；基底表面，其包括第三波长选择镜，该镜子对于对应于位于复合衬底中的该基底表面之上的发光化合物发射的光的波长的波长是反射的；透明体，其放置于所述第二发光薄膜的基底表面和所述第三波长选择镜的顶面之间；以及ii)可选地，至少一个光伏电池，其位于与所述复合衬底的至少一个边缘靠近，该电池接收从所述第一和至少第二发光薄膜和从所述镜子发射和反射的光子，其作为波导将所述光子捕获在其中，并将这种光子转换为电流。在一些实施例中，所述第一发光化合物吸收波长对应于或比所述第二发光化合物发射的光的波长长的光。在一些实施例中，复合衬底还包括含有第三发光化合物的第三薄膜，其中所述薄膜的顶面邻近第四波长选择镜，该镜子对于光波长的一范围是透射的而对于对应于所述第三发光化合物发射的光的波长的波长是反射的，并且该滤光镜邻近所述第二薄膜的基底表面，并且其中所述第二发光化合物发射的光的波长比所述第三发光化合物发射的光的波长长；在一些实施例中，所述第二发光化合物吸收波长对应于或比所述第三发光化合物发射的光的波长长的光。根据这方面，在一些实施例中，所述第一发光化合物发射的光在大约550-650nm范围，而在一些实施例中，所述第二发光化合物发射的光在大约425-575nm范围，而在一些实施例中，所述第三发光化合物发射的光在大约350-450nm范围。在一些实施例中，所述透明体由玻璃或塑料构成，而在一些实施例中，所述透明体由光学级丙烯酸聚合物构成。在一些实施例中，所述薄膜包括溶胶-凝胶基质或聚合物，而在一些实施例中，所述薄膜包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。在一些实施例中，所述发光化合物吸收光的波长范围在大约300nm到大约700nm 之间。在一些实施例中，本专利技术提供了一种太阳能收集组件，包括本专利技术的发光太阳能集中器的阵列。在一些实施例中，发光太阳能集中器的阵列相对于邻接的集中器边缘靠边缘地放置每一个集中器，并且至少一个光伏电池被布置在边缘相交处的每一个之间。在一些实施例中，本专利技术提供一种用于制备如上文所述的发光太阳能集中器 (LSC)的工艺，所述工艺包括i)制备包含透明材料的衬底，所述衬底具有包括所述第三波长选择镜的基底表面。ii)制备第一薄膜和第二薄膜的每一个，并将所述第一发光化合物和所述第二发光化合物分别添加到所述第一薄膜和所述第二薄膜；iii)将所述第二薄膜叠置到在(i)中制备的所述衬底的顶面，以使得所述第二薄膜具有邻近所述衬底的顶面的基底表面；iv)放置所述第二波长选择镜以使得所述镜子邻近所述第二薄膜的顶面；ν)将所述第一薄膜叠置到在(iv)中放置的第二波长选择镜的顶面；以及vi)放置所述第一波长选择镜以使得所述镜子邻近在(V)中叠置的所述第一薄膜的顶面。在一些实施例中，本专利技术中的工艺中的叠置通过液滴涂布、溅射涂膜、旋涂、浸涂、 喷涂或辊涂完成。在一些实施例中，本专利技术提供一种用于将太阳能转换为电能的方法，所述方法包括放置至少一个发光太阳能集中器(LSC)用以收集和集中太阳能，所述发光太阳能集中器包括复合衬底，所述衬底包括顶面，其包括含有第一发光化合物的第一薄膜，其中所述薄膜的顶面邻近第一波长选择镜，该镜子对于光波长的一范围是透射的而对于对应于所述第一发光化合物发射的光的波长的波长是反射的；至少第二薄膜，其位于所述第一薄膜下面，其中所述第二薄膜含有第二发光化合物，且所述第二薄膜的顶面邻近第二波长选择镜，该镜子对于光波长的一范围是透射的而对于对应于所述第二发光化合物发射的光的波长的波长是反射的；其中所述第一发光化合物发射的光的波长比第二发光化合物发射的光的波长长；基底表面，其包括第三波长选择镜，该镜子对于对应于位于复合台架中的所述基底表面之上的发光化合物发射的光的波长的波长是反射的；透明体，其放置在所述第二薄膜的基底表面和所述第三波长选择镜的顶面之间； 以及至少一个光伏电池，其位于与所述复合衬底的至少一个边本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种发光太阳能集中器（ＬＳＣ），包括：复合衬底，包括：顶面，其包括含有第一发光化合物的第一薄膜，其中所述薄膜的顶面邻近第一波长选择镜，所述第一波长选择镜对于光波长的一范围是透射的而对于对应于所述第一发光化合物发射的光的波长的波长是反射的；至少第二薄膜，其位于所述第一薄膜下，其中所述第二薄膜含有第二发光化合物，且所述第二薄膜的顶面邻近第二波长选择镜，所述第二波长选择镜对于光波长的一范围是透射的而对于对应于所述第二发光化合物发射的光的波长的波长是反射的；其中所述第一发光化合物发射的光的波长比所述第二发光化合物发射的光的波长长；基底表面，其包括第三波长选择镜，所述第三波长选择镜对于对应于复合台架中的、位于所述基底表面之上的发光化合物发射的光的波长的波长是反射的；透明体，其放置在所述第二发光薄膜的基底表面和所述第三波长选择镜的顶面之间；以及可选地，至少一个光伏电池，该至少一个光伏电池定位成与所述复合衬底的至少一个边缘靠近，所述电池接收从所述第一发光薄膜和至少第二发光薄膜和从所述镜子发射的光子或反射的光子或其组合，并将这种光子转换为电流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃坦·什姆埃利，
申请(专利权)人：绿太阳能源有限公司，
类型：发明
国别省市：IL