[發明專利]一種熒光集光太陽能照明系統

有效

• 申請號: 201810179430.2
• 申請日: 2018-03-05
• 公開（公告）號: CN108534055B
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: 林紅;張琦;石京;魏雅璇
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F21S9/03
• 分類號: F21S9/03;F21V23/00;H02J7/35
• 代理公司: 11246 北京眾合誠成知識產權代理有限公司
• 代理人: 張文寶

本發明提供了一種熒光集光太陽能照明系統，該系統包括以納米二維材料表面負載CsBX₃(B為含有+2價態元素；X為鹵族元素)納米晶為熒光材料的熒光光波導部件和照明部件。所述熒光光波導部件用于將太陽能轉化為電能，包括熒光材料和太陽能電池；熒光材料吸收太陽光并重新發射熒光，太陽能電池再將熒光轉化為電能；所述照明部件與熒光光波導部件電連接形成閉路電路，并對外提供照明。該系統使用的熒光材料具有能量轉換效率高、吸收系數高、吸收譜寬、發射帶窄、發射強度高、自損耗小、與太陽能電池的光譜匹配好、與光波導材料相溶性好且性能穩定的特點。此外，該系統多樣的材料特性使其還可滿足道路照明、智能家居、環境裝飾等不同場所的應用需求。

技術領域

本發明涉及納米復合材料和太陽能光伏器件技術領域，特別是涉及一種熒光集光太陽能照明系統。

背景技術

熒光集光太陽能光伏器件借助光波導介質中的熒光材料吸收太陽光并重新發射熒光，可獲得更高的能量轉換效率。與傳統聚光太陽能電池相比，熒光集光太陽能光伏器件既可以吸收直射光和散射光，又能避免熱效應造成的器件損耗，因而降低了昂貴的太陽跟蹤系統和冷卻系統所帶來的光伏發電成本，從而具有較好的光伏建筑一體化應用前景。目前，熒光集光太陽能光伏器件在建筑領域的應用主要是作為建筑物的外裝玻璃，如將這類器件應用于商業步行街的地面鋪設及路邊照明，在為商業區內提供照明的同時，又起到商業街道路面的修飾作用，因而具有良好的應用前景。然而，熒光材料作為熒光集光太陽能光伏器件的關鍵部件，存在吸光系數低、熒光量子效率低、自損耗現象嚴重等問題。以CsPbX₃為代表的鈣鈦礦納米晶因其高吸光系數、低缺陷密度、長載流子擴散距離和雙極性的載流子傳輸等優異性能，具有良好的光學、電學特性；納米二維材料良好的力學、光學、電學特性，有助于為納米晶提供良好的載體和傳輸通道，也廣泛應用于光電領域的材料研究。通過結構的優化，必將獲得具有吸收系數高、吸收譜寬、發射帶窄、發射強度高、自損耗小、熒光量子效率高、與太陽能電池的光譜匹配好、與光波導材料相溶性好且性能穩定的熒光材料。因此，開發一種基于納米二維材料表面負載CsBX₃(B為含有+2價態元素；X為鹵族元素)納米晶的熒光集光太陽能道路照明系統顯得尤為重要。

發明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發明的目的是提供一種熒光集光太陽能照明系統，以獲得具有能量轉換效率高、吸收系數高、吸收譜寬、發射帶窄、發射強度高、自損耗小、與太陽能電池的光譜匹配好、與光波導材料相溶性好且性能穩定的納米復合材料，并可滿足道路照明、智能家居、環境裝飾等不同場所的應用需求。具體技術方案如下：

本發明提出的一種熒光集光太陽能照明系統，其特征在于，所述照明系統包括：以納米二維材料表面負載結構為CsBX₃(B為含有+2價態元素；X為鹵族元素)的納米晶為熒光材料的熒光光波導部件和照明部件所述的熒光光波導部件，其中：

所述的熒光光波導部件，用于將太陽能轉化為電能，包括熒光材料和太陽能電池；其中熒光材料吸收太陽光并重新發射熒光，太陽能電池再將熒光轉化為電能；

所述的照明部件與所述的熒光光波導部件電連接形成閉路電路，并對外提供照明。

可選的，所述系統鋪設于地面為街道提供照明或安裝在建筑物外墻為室內提供照明和裝飾。

可選的，所述的CsBX₃中X可單獨使用Cl、Br、I或按任意比例使用兩種鹵族元素制備納米晶，以獲得不同帶隙、顏色及穩定性的熒光材料。

可選的，所述的CsBX₃中B可單獨使用Sn、Ge元素、IIIA族In、Tl元素、VA族Bi、Sb元素、過渡金屬Cu、Mn元素，或按任意比例使用上述兩種或兩種以上元素制備納米晶，以獲得不同帶隙、顏色及穩定性的熒光材料。