[發明專利]一種能實現光譜下轉換效應的疊層光伏光熱綜合利用系統及其應用

在審

• 申請號: 202211720416.1
• 申請日: 2022-12-30
• 公開（公告）號: CN116314401A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 黃海冰;董仲
• 申請（專利權）人: 屹景（江蘇）光能科技有限公司
• 主分類號: H01L31/043
• 分類號: H01L31/043;F24S21/00;F24S70/10;F24S70/225;F24S80/45;F24S80/52
• 代理公司: 江蘇斐多律師事務所 32332
• 代理人: 向妮

1.一種能實現光譜下轉換效應的疊層光伏光熱綜合利用系統，其特征在于，包括頂層電池組件、底層電池組件和太陽能光熱利用層，所述太陽能光熱利用層介于在頂層電池組件和底層電池組件之間并與頂層電池組件和底層電池組件間隔布置；所述頂層電池組件的太陽能光譜利用范圍是300nm到頂層電池的吸收層材料的吸收截止波長λ_截止，所述底層電池組件的太陽能光譜利用范圍是從頂層電池的吸收層材料的吸收截止波長λ_截止到底層電池的吸收層材料的吸收截止波長λ_截止，其中，λ_截止＝1240/E_g，λ_截止表示吸收層材料的吸收截止波長，E_g表示吸收層材料的光學禁帶寬度；

所述太陽能光熱利用層用于透過入射光子中穿透所述頂層電池組件的紫外光和可見光，吸收入射光子中穿透所述頂層電池組件的紅外光并將其轉換為熱能，以及用于透過入射光子中穿透所述底層電池組件的紫外光和可見光，吸收入射光子中穿透所述底層電池組件的紅外光并將其轉換為熱能；

所述太陽能光熱利用層還用于通過量子剪裁機理實現光譜下轉換效應，將入射光子中穿透頂層電池的高能量光子轉換成中低能量光子后，傳遞至底層電池組件，或者被其自身吸收并轉換為熱能。

2.如權利要求1所述的疊層光伏光熱綜合利用系統，其特征在于，經太陽能光熱利用層下轉換后的中低能量光子中，小于底層電池的λ_截止的波長范圍的光子透過太陽能光熱利用層后傳遞至底層電池組件，大于等于底層電池的λ_截止的波長范圍的光子被太陽能光熱利用層吸收并轉換為熱能。

3.如權利要求2所述的疊層光伏光熱綜合利用系統，其特征在于，所述高能量光子的波長范圍為200-500nm，中低能量光子的波長范圍為500-1100nm。

4.如權利要求1至3任意一項所述的疊層光伏光熱綜合利用系統，其特征在于，所述頂層電池的E_g范圍為1.5-2.0eV，優選為1.6-1.8eV；所述底層電池的E_g范圍為0.8-1.3eV，優選為1.0-1.2eV。

5.如權利要求1至3任意一項所述的疊層光伏光熱綜合利用系統，其特征在于，構成所述頂層電池組件的頂層電池為鈣鈦礦、銅鋅錫硫、碲化鎘、砷化鎵、銅銦鎵硒、有機太陽能電池、染料敏化電池中的任意一種；構成所述底層電池組件的底層電池為晶硅電池、鈣鈦礦電池、銅銦鎵硒電池、銅鋅錫硫電池、磷化銦電池、鍺電池、染料敏化電池中的任意一種。

6.如權利要求5所述的疊層光伏光熱綜合利用系統，其特征在于，所述頂層電池組件具體為鈣鈦礦電池、銅銦鎵硒電池、有機太陽能電池中的任意一種；底層電池組件具體為鈣鈦礦電池或銅銦鎵硒電池。

7.如權利要求1至3任意一項所述的疊層光伏光熱綜合利用系統，其特征在于，所述太陽能光熱利用層對紫外光和可見光的透過率不小于90％，對紅外光的吸收率不小于90％。

8.如權利要求1所述的疊層光伏光熱綜合利用系統，其特征在于，所述太陽能光熱利用層包括保溫層、在保溫層兩側對稱布置的SiO₂氣凝膠層和鍍膜玻璃，以及封裝外殼；所述SiO₂氣凝膠層介于保溫層和鍍膜玻璃之間；所述保溫層和SiO₂氣凝膠層之間還設有導熱結構；所述鍍膜玻璃中摻有稀土離子，所述稀土離子包括鈰離子、鏑離子、鋱離子、釤離子、銪離子中的至少一種。