[發(fā)明專利]使用磷光和波導用于能量存儲的系統(tǒng)和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980030469.0
• 申請日: 2019-03-04
• 公開（公告）號: CN112088433A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發(fā)明（設計）人: 亞歷克斯·迪金斯
• 申請（專利權）人: 光環(huán)工程公司
• 主分類號: H01L31/02
• 分類號: H01L31/02;H01L33/00
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 李健

本文提供了用于存儲能量的系統(tǒng)和方法。光子電池組件可以包括光源、磷光材料、光伏電池和波導。磷光材料可以從光源吸收第一波長的光能，并且在時間延遲之后，發(fā)射第二波長的光能。光伏電池可以吸收第二波長的光能并產生電能。在一些情況下，第一波導可被配置為將來自光源的第一波長的光能引導至磷光材料和/或第二波導可被配置為將來自磷光材料的第二波長的光能引導至光伏電池。

交叉引用

本申請要求于2018年3月5日提交的美國臨時申請?zhí)?2/638,646的權益，該申請出于所有目的通過引用整體并入本文。

背景技術

特別是在如此多的活動和職能依賴于持續(xù)供電的時代，供電的失誤或中斷可能會導致非常不期望的結果。近年來，可隨時使用的電源(例如電池、超級電容器、燃料電池和其他能量存儲裝置)的市場迅速增長。然而，這樣的能量存儲裝置通常在很多方面受到限制。例如，它們在某些操作條件(例如溫度、壓力)下可能是揮發(fā)性的或不穩(wěn)定的，并且變得無效或存在安全隱患。在一些情況下，能量存儲裝置本身可能會在一個或多個轉換或存儲能量的周期中被消耗，因此具有有限的壽命。在一些情況下，充電速率可能太慢而無法有效地支持或滿足功率消耗速率。

發(fā)明內容

本文中認識到需要用于能量存儲的可靠系統(tǒng)和方法。本文公開的用于能量存儲的系統(tǒng)和方法可以提供比那些常規(guī)的化學電池更高的充電速率例如，快約100倍以上。本文公開的系統(tǒng)和方法可以提供比那些常規(guī)的化學電池更長的壽命，例如，長約十倍以上的充電循環(huán)。本文公開的系統(tǒng)和方法可以是便攜式的。本文公開的系統(tǒng)和方法在相對冷的工作溫度條件下可以是穩(wěn)定且有效的。

本文公開的系統(tǒng)和方法可以使用磷光材料來在有限的持續(xù)時間內存儲能量。例如，磷光材料可以在相當長的時間延遲內存儲和/或轉換能量。本文公開的系統(tǒng)和方法可以使用光源提供光能形式的初始能量源。光源可以是人造光源，例如發(fā)光二極管(LED)。本文公開的系統(tǒng)和方法可以使用光伏電池以由光能產生電能。用于能量存儲的系統(tǒng)可以包括光源、磷光材料、光伏電池以及用于在光源和磷光材料之間和/或在光伏電池和磷光材料之間引導波的波導。

一方面，提供一種用于存儲能量的系統(tǒng)，其包括：光源，其被配置為從所述光源的表面發(fā)射第一波長的光能；磷光材料，其被配置為(i)吸收第一波長的光能，并且(ii)以比吸收率慢的速率發(fā)射第二波長的光能，其中所述第二波長大于所述第一波長；與所述磷光材料相鄰的光伏電池，其中所述光伏電池被配置為(i)吸收所述第二波長的光能，并且(ii)由光能產生電能；以及與所述磷光材料相鄰的波導，其中所述波導配置為(i)將來自光源的第一波長的光能引導至磷光材料，或者(ii)將來自磷光材料的第二波長的光能引導至光伏電池。

在一些實施方式中，所述波導被配置為將來自光源的第一波長的光能引導至磷光材料，并且其中所述系統(tǒng)包括第二波導，所述第二波導被配置為將來自磷光材料第二波長的光能引導至光伏電池。在一些實施方式中，所述第二波導和所述磷光材料是同心的。

在一些實施方式中，所述波導被配置為將來自光源的第一波長的光能引導至磷光材料，并且其中所述波導與所述光源相鄰。在一些實施方式中，所述波導與所述光源接觸。

在一些實施方式中，所述波導被配置為將來自磷光材料的第二波長的光能引導至光伏電池，并且其中所述波導與所述光伏電池相鄰。在一些實施方式中，所述波導與所述光伏電池接觸。

在一些實施方式中，所述波導包括一個或多個反射表面，其中所述反射表面被配置為(i)將來自所述光源的第一波長的光能引導至所述磷光材料，或者(ii)將來自所述磷光材料的第二波長的光能引導至所述光伏電池。在一些實施方式中，所述波導包括沿著所述波導內的光路具有逐漸增大的反射表面的多個反射表面，使得來自所述光源的第一組波被配置為在多個反射表面的第一反射表面反射，用于激發(fā)第一體積的磷光材料，并且來自所述光源的第二組波被配置為在多個反射表面的第二反射表面反射，用于激發(fā)第二體積的磷光材料，其中所述第二體積的磷光材料被設置在距離所述光源比所述第一體積的磷光材料更遠的位置。