[發明專利]一種適用于微藻養殖的光譜選擇太陽能面板

在審

• 申請號: 201810383555.7
• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN108365035A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 谷振寰;楊凱;陳亮;石巖;鄒細勇;李曉艷;金尚忠
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: H01L31/048
• 分類號: H01L31/048;H01L31/054;C12M1/00
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 杜立

本發明公開了一種適用于微藻養殖的光譜選擇太陽能面板，屬于農業養殖人工照明技術領域。該面板包括頂部復合涂層、玻璃面板、衍射元件、填充材料、太陽能電池板和底部復合涂層，自然光從頂部涂層入射進入光譜選擇面板，經玻璃面板、衍射元件后，紅外光等發生衍射，跟紅外光有關的能量傳送到太陽能電池儲存電能，可以用于微藻養殖的夜間供電，可見光透過底部復合涂層用于微藻養殖，為養殖箱內提供均勻的光源，大大提高了光能的利用效率。

技術領域

本發明涉及微藻養殖技術領域，尤其是指一種適用于微藻養殖的光譜選擇太陽能面板，屬于農業養殖人工照明技術領域。

背景技術

隨著社會的進步以及科技的發展，各種不可再生能源限制著人類社會的發展，以煤炭石油為主的能源不但價格逐漸上漲，而且儲存量隨著人們的肆意開采也不斷下降，同時使用二者所產生的碳氧化物、氮氧化物以及各類溫室氣體和二氧化硫等污染氣體，不但影響了人類的身體健康，也阻礙了人類社會的可持續發展。與此同時，綠色清潔和可再生的生物能源逐漸成為替代不可再生能源的有效手段之一。相對于大多數植物，微藻的太陽光轉換有機物效率高，并且微藻生長周期短、對生長環境要求低，生命力頑強，產量高，部分種類的微藻具有較高的脂肪含量，是一種十分優異的制備生物能源的原料，具有廣闊的發展前景。

微藻的生長需要光能和CO₂，特別是光譜成分對微藻的生長有重要影響，通常采用太陽光和人工補光相結合的方式來進行養殖。照射到地球表面的太陽光經臭氧和CO₂、水蒸氣等吸收，能量主要集中在可見光和近紅外光(特別是400-1200nm波段)。微藻光合效率最高的光譜是640-660nm的紅光和440-460nm的藍光，陽光的紫外光會抑制藻細胞的有效光化學效率，同時白天太陽光中紅外光的光能被浪費掉，而夜間人工補光時又需要耗費額外的電能。為充分利用太陽光，發明專利(一種太陽能微藻生物反應系統，申請號201410251520.X)提出一種利用太陽能的反應系統，其太陽能面板獨立設置，缺點是面積太小無法存儲足夠的電能，面積過大又會對增大系統所占據的空間。發明專利(帶有太陽能電池板的微藻養殖系統及其培養方法，申請號201510513083.9)和實用新型專利(微生物養殖系統，申請號201120316376.5)直接將太陽能面板覆蓋于光生物反應器上，雖能節約系統體積，但會降低太陽能的透過率，降低有效光譜的使用效率。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術存在的上述不足之處，提供一種適用于微藻養殖的光譜選擇太陽能面板，在滿足微藻照明的同時節約電能，可直接覆蓋于微藻養殖光生物反應器上，白天可以吸收太陽光中的紅外光產生電能，又可以透過可見光對微藻進行光照，夜晚則利用太陽能電池儲存的電能進行人工補光。

解決上述問題的技術方案是：一種適用于微藻養殖的光譜選擇太陽能面板，包括頂部復合涂層、上玻璃面板、衍射元件、填充材料、太陽能電池板、下玻璃面板和底部復合涂層，所述的太陽能電池板位于兩塊玻璃面板四周邊緣，兩塊玻璃面板之間的間隙放置填充材料，再通過其上的衍射元件對自然光進行篩選，使陽光中的紫外光被反射，可見光透過光譜選擇太陽能面板對微藻進行照明，紅外光經過衍射、反射進入周圍的太陽能電池板儲存電能，并在夜間作為人工補光照明能源。

所述的上、下玻璃面板相互水平，并與太陽能電池板垂直放置，對可見光進行透射，同時也傳導其他波段的光到太陽能電池板。

所述的上玻璃面板材質為石英玻璃，對可見-近紅外波長的光有較好的透過作用，下玻璃面板為普通玻璃。

所述的頂部復合涂層位于上玻璃面板外側，由多種材料多層鍍膜復合形成可見-近紅外波段的寬帶增透膜，對有害微藻生長的紫外光有較強的增反作用，而對可見-近紅外的光具有增透作用，以減少因反射造成的光能損失，頂部復合涂層進行密封處理，防止水汽進入對整個結構破壞。