[發(fā)明專利]一種基于平面波導(dǎo)的光伏玻璃窗

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110590312.2
• 申請(qǐng)日: 2021-05-28
• 公開（公告）號(hào): CN113410326B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳璐偉;徐鍵;劉琳;盛浩;郭宗源
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/054
• 分類號(hào): H01L31/054;H01L31/055
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理有限公司 33226
• 代理人: 陳怡菁

本發(fā)明公開了一種基于平面波導(dǎo)的光伏玻璃窗，特點(diǎn)是：包括用于提供機(jī)械強(qiáng)度的普通窗玻璃基底層、用于平面波導(dǎo)傳輸?shù)墓鈱W(xué)薄膜層以及用于接收日光而發(fā)電的光伏電池，光學(xué)薄膜層覆蓋在基底層的上表面，光學(xué)薄膜層包括上下設(shè)置的導(dǎo)光層和緩沖層，導(dǎo)光層采用摻雜發(fā)光體的雜化材料制得，緩沖層采用雜化材料制得，導(dǎo)光層的折射率大于緩沖層的折射率，光伏電池設(shè)置在導(dǎo)光層的上方或下方或四周；優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明的光伏玻璃窗以普通窗玻璃為基底，在其上覆蓋由摻雜發(fā)光體的高折射率導(dǎo)光層和未摻低折射率緩沖層構(gòu)成的日光發(fā)光平面波導(dǎo)，能大面積吸收玻璃窗的透射光而發(fā)光，這些發(fā)出的光頻下移的散射光由波導(dǎo)傳輸至邊緣的光伏電池而發(fā)電，以實(shí)現(xiàn)零能源建筑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)光太陽(yáng)能聚光器領(lǐng)域，尤其涉及一種基于平面波導(dǎo)的光伏玻璃窗。

背景技術(shù)

根據(jù)《聯(lián)合國(guó)2030年可持續(xù)發(fā)展議程》，未來(lái)十五年的主要目標(biāo)是：包括采取緊急行動(dòng)應(yīng)對(duì)氣候變化，可持續(xù)管理自然資源、生產(chǎn)和消費(fèi)，以保護(hù)地球免受退化。為此，使用清潔和可持續(xù)的能源是一項(xiàng)關(guān)鍵挑戰(zhàn)。歐盟在促進(jìn)建造能源產(chǎn)生大于消耗的零能源建筑，我國(guó)也把發(fā)展清潔可持續(xù)能源作為國(guó)家戰(zhàn)略之一。

太陽(yáng)能是可再生的清潔能源之一，光伏（PV）技術(shù)能把太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換成電能。但PV電池的吸收光譜與太陽(yáng)光譜之間存在失配（Ferreira?R?A?S,?Correia?S?F?H,?MonguzziA,?et?al.?Spectral?converters?for?photovoltaics?-?What’s?ahead.?Mater.?Today.2020,?33,?105-121.），導(dǎo)致PV電池的效率較低。為了減小這種失配，人們正在研發(fā)發(fā)光太陽(yáng)能聚光器（LSC,?Luminescent?Solar?Concentrator）材料，從而提高PV電池來(lái)增加效率，并應(yīng)用于建筑物的立面和玻璃窗，實(shí)現(xiàn)零能源建筑，因而具有廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)前景。我國(guó)是太陽(yáng)能硅電池生產(chǎn)大國(guó)，發(fā)展高性能LSC材料可大大地促進(jìn)我國(guó)在綠色建筑等領(lǐng)域的發(fā)展，消除或減少對(duì)化石能源的需求和對(duì)環(huán)境的污染。

LSC由發(fā)光體和光波導(dǎo)基質(zhì)材料構(gòu)成，通常為發(fā)光體分布在光波導(dǎo)基質(zhì)材料內(nèi)，基質(zhì)材料的兩端設(shè)置太陽(yáng)能電池，太陽(yáng)光入射后經(jīng)發(fā)光體配合物傳導(dǎo)至兩端的太陽(yáng)能電池而發(fā)電。目前，LSC的發(fā)光體是鑭系有機(jī)配合物如Eu(TTA)₃(TTPO)₂(TTA=三氟丙酮，TTPO=三苯基膦氧化物)、[Eu(Phen)₂]Cl₃（Phen=鄰菲羅啉）或[Tb(bpy)₂]Cl₃(bpy=2,2’-聯(lián)吡啶)等（Wang?T?X,?Zhang?J,?Ma?W,?et?al.?Luminescent?solar?concentrator?employingrare?earth?complex?with?zero?self-absorption?loss.?Sol.?Energy.?2011,?85(11),2571-2579.）。量子點(diǎn)如CdS/CdSe、CdSe/CdPbS、PbS/CdS、CdSe/CdxZn1-xS、Zn0.87Cd0.11Mn0.02Se/ZnS等（Meinardi?F,?Colombo?A,?Velizhanin?K?A,?et?al.Large-area?luminescent?solar?concentrators?based?on?Stokes-shift-engineerednanocrystals?in?a?mass-polymerized?PMMA?matrix.?Nat.?Photonics,?2014,?8(5),392-399;?Zhao?H?G,?Daniele?B,?Lei?J,?et?al.?Absorption?Enhancement?in?GiantCore/Alloyed-Shell?Quantum?Dots?for?Luminescent?Solar?Concentrator.?Small.2016,?12,?5354-5365.）。有機(jī)染料如Lumogen?Violet/Yellow染料、羅丹明、香豆素和二甲苯（雙酰亞胺）衍生物等（Kinderman?R,?Slooff?L?H,?Burgers?A?R,?et?al.?I-Vperformance?and?stability?study?of?dyes?for?luminescent?plate?concentrators.J.?Sol.?Energy?Trans.?ASME.?2007,?129(3),?277-282.;?Reisfeld?R,?Eyal?M,Chernyak?V,?et?al.?Luminescent?solar?concentrators?based?on?thin?films?ofpolymethylmethacrylate?on?a?polymethylmethacrylate?support.?Sol.?EnergyMater.?1988,?17(6),?439-455.）。以及上轉(zhuǎn)換材料如鑭系材料（Almeida?R?M,?Sousa?N,Rojas-Hernandez?R?E,?et?al.?Frequency?conversion?in?lanthanide-doped?sol-gelderived?materials?for?energy?applications.?J.?Sol-Gel?Sci.??Technol.?2020,95,?520-529.;?Liang?L?L,?Liu?Y?M,?Zhao?X?Z,?et?al.?Double-shell?β-NaYF4:Yb3+,Er3+/SiO2/TiO2?submicroplates?as?a?scattering?and?upconverting?layer?forefficient?dye-sensitized?solar?cells.?Chem.?Commun.?2013,?49(38):?3958-3960.）。