[發明專利]一種平面熒光聚光器

在審

• 申請號: 201611000949.7
• 申請日: 2016-11-14
• 公開（公告）號: CN106856396A
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發明（設計）人: 吳小龍;舒碧芬;莊琳;連榕海;王瑋;郭銀;汪婧;楊晴川;徐朝陽
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H02S40/22
• 分類號: H02S40/22
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司44100
• 代理人: 曹愛紅

技術領域

本發明屬于聚光器技術領域，特別涉及一種平面熒光聚光器。

背景技術

現有技術中，太陽聚光器技術有LSC技術(冷光太陽聚光器)和QDSC技術(量子點太陽聚光器)兩種。

第一、LSC技術(luminescent solar concentrator，冷光太陽聚光器)最初出現是在1970年代，其基本原理如圖1所示，平板中均勻分布熒光染料顆粒1’，熒光染料顆粒1’能夠吸收入射的太陽光并重新激發出熒光(冷光)，激發光線的方向隨機，在高折射率的平板中通過全反射(及反射)作用導流(waveguide)到安裝在平板側壁的太陽電池2’上，原理先進，結構優秀。

第二、QDSC(quantum dot solar concentrator，量子點太陽聚光器)技術采用半導體量子點材料代替了FSC(fluorescent solar concentrator/collectors，熒光太陽聚光器)中的染料顆粒，有以下優勢：

(1)QDs(量子點)為晶體半導體材料，比有機染料衰減少；

(2)QDs具有高的發光量子效率(80％)；

(3)光譜吸收范圍易于通過調節QDs的尺寸來實現；

(4)對光線的吸收與發射中的紅移影響(由粒子尺寸分布范圍決定)可以通過改進量子點的生成環境得以降低。

碳量子點是一種以碳元素為主體的新型熒光碳納米材料，碳量子點具有許多優良性質主要包括：熒光穩定性高且耐光漂白、激發光寬而連續、發射光可調諧、粒徑小分子量低、生物相容性好且毒性低和優良的電子受體和供體等特性還有比傳統金屬量子點更為優越的特點。碳量子點不但克服了傳統有機染料的某些缺點，而且有分子量和粒徑小、熒光穩定性高、無光閃爍、激發光譜寬而連續、發射波長可調諧、生物相容性好、毒性低等優點。更易于實現表面功能化，被認為是一種很好的理想材料。

文獻中講到，如果具有高量子效率的量子點能夠合適地結合到透明介質中，預期的高效率LSC也許就能實現。目前，QDSC光伏組件的效率與FSC光伏組件相比優勢也還不明顯，基本都在4％以下，聚光器尺寸一般都在125mm×125mm以下，離制作玻璃窗也還有一定距離，技術有待進一步發展。

用于光伏發電系統的熒光平面光波導層，利用熒光在波導內的全反射原理進行聚光?，F有的熒光平面光波導層光伏組件的理論熒光收集效率僅為75％，較低的熒光收集效率限制了其整體的能量收集效率。

目前，有關碳量子點的應用研究主要是圍繞太陽能電池中的光轉化層材料而展開的，毋庸置疑的是，在太陽能電池中通過使用碳量子點作為光吸收層或光轉化層材料，可以增加太陽能電池對太陽光的吸收與轉化，從而提高太陽能電池的光電轉換效率。但是，由于薄膜太陽能電池的本身缺陷，如光電轉換效率低、制備工藝復雜、生產成本高等不足，限制了碳量子點的廣泛應用。

因此，研發一種能有效改善太陽能發電系統的光電轉換效率、制備工藝簡單、生產成本低的碳量子點平面聚光器迫在眉睫。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，具體公開一種碳量子點平面聚光器，該平面聚光器能較好地起到吸收、傳輸或發射和匯聚光能的多重功效，使得太陽能電池接收到的光線不僅包含太陽本身部分，同時還包含有碳量子點的熒光發射部分，有效改善太陽能發電系統的光電轉換效率。

為了達到上述技術目的，本發明是按以下技術方案實現的：

本發明所述的一種平面熒光聚光器，包括置于兩側邊的太陽能電池，以及置于中間的從上至下依次設置的玻璃蓋板、選擇性反射層、上空氣薄層、熒光平面光波導層、下空氣薄層及高反射薄膜，其中熒光平面光波導層包括熒光物質和平面光波導，所述熒光物質置于平面光波導表面或平面光波導中，所述熒光物質為碳量子點材料。

作為上述技術的進一步改進，所述熒光物質的外層包裹ZnS。

作為上述技術的更進一步改進，所述熒光平面光波導為單層或多層板狀結構；所述熒光平面光波導的板狀結構中至少有一層是熒光材料層。

具體來說，所述熒光平面光波導的厚度范圍為10-50毫米。

在本發明中，所述平面光波導為高分子聚合物。

在本發明中，所述高分子聚合物為聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷或聚乙烯。

在本發明中，所述選擇性反射層為Low-e薄膜或光子晶體層。

在本發明中，所述太陽能電池的側板為單晶硅或多晶硅太陽能電池板，底板采用金屬材料或塑料材料制成。

在本發明中，所述高反射薄膜的材料為銀、金、銅或鋁。