本发明专利技术属于太阳能发电技术领域，公开了一种量子点掺杂型太阳能荧光聚光发电系统及其制造方法，该太阳能荧光聚光发电系统包括平面荧光光波导和太阳能电池，所述平面荧光光波导由荧光物质和平面光波导复合而成，所述荧光物质是三元或三元以上无机量子点材料，所述荧光物质的化学组成为AInB2，其中，A为Cu、Ag中的一种或其组合，B为S、Se、Te中的一种或其组合。本发明专利技术通过采用光稳定性好、高效且绿色环保型量子点荧光材料，与平面光波导技术和太阳能电池相结合，构造出一种新型平面荧光光波导聚光太阳能电池的光伏发电系统，并将该发电系统嵌入于建筑群幕墙或房顶上，实现光伏发电与建筑一体化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太阳能发电
，涉及一种太阳能荧光聚光发电系统及其制造方法，尤其涉及。
技术介绍
随着全球煤炭、石油及天然气等天然资源的过度开发使用，大量尾气的排放使得全球气候迅速变暖，环境日益恶化。为响应国家节能减排的战略方针，我国正加大对各种可再生能源的开发力度，太阳能因其取之不尽用之不竭、绿色环保、低成本、便利等优良特性成为众多可再生能源中的重点开发对象。尽管太阳能发电在国家政策上得到大力支持和推广，但仍然存在一些致命缺陷，即由于太阳能电池本身结构的不足，如娃基太阳能电池(Solar Cells)需要特定的光线入射角，非晶硅及有机薄膜电池的发电成本太高等，使得太阳能发电只能在特定、宽敞的空间里得到较好的应用，而在高度密集化的城市中由于空间区域的限制却难以大面积应用，从而大大限制太阳能发电的全面推广。如今，在现代都市中形成以大量无机玻璃或半透明有机材料为幕墙的建筑群，若把太阳能发电系统嵌入于城市建筑群幕墙或房顶上实现光伏(PV)建筑一体化，不仅可以保持现代建筑的原貌与美观，同时还可以实现大面积太阳能发电，是一种极具潜力和经济效益的新型太阳能发电系统。在建筑密集化的城市里，平板型太阳能聚光器的出现为太阳能发电系统的推广起到推波助澜的功效，因其显著的聚光效果，大大改善光线入射角对太阳能发电效率的影响。同时，太阳光照射面从太阳能电池转移至平板聚光器表面，大量热能可以得到有效转移和分散，从而大大延长太阳能电池的使用寿命和减少太阳能电池的用量，间接降低太阳能发电系统的构造成本。尽管如此，目前的太阳能发电系统光电转换效率仍然比较低。这是由于现有聚光器的聚光性能较差，太阳光照射在聚光器上后由于光的吸收、折射及散射等作用，大量太阳光被损失和浪费而不能有效转换为电能。鉴于此，新型太阳能荧光聚光器(LSC)的提出能有效改善聚光性能，从而提高太阳能发电系统的光电转换效率。至今，与太阳能荧光聚光器相关的专利技术专利也不断涌现。CN101393941A专利文件(申请号200810194449.0)提出一种荧光平面光波导太阳能电池光伏发电系统，该专利技术构造出一种荧光平面光波导太阳能电池的光伏发电系统，以降低太阳能光伏发电的成本，实现用侧面大小的太阳能电池来接收表面大小的光照，达到等效聚光效果；CN101951189A专利文件(申请号201010256149.8)提出一种大面积荧光聚光太阳能电池系统，该专利技术旨在解决太阳能电池发电成本较高的技术问题，特点是在受光面积较大的荧光聚光器的特定区域制作发光面积较小的导光板，为太阳能电池提供聚光效果；CN103117320A专利文件(申请号201310025173.4)提出一种基于三碘化铯锡的光波导荧光聚光结构及其制备方法，该专利技术通过使用镜面反射层、内分光薄膜层和外分光薄膜层等光学结构得到光波导荧光聚光结构，从而得到低成本和较高光电转化效率的新型太阳能电池。然而在现有太阳能荧光聚光器的专利技术技术中，仍存在许多局限性。在荧光材料的选择中，常见技术提出使用有机染料作为荧光材料，然而有机染料长期在太阳光的照射下易分解，光、热稳定性较差且能量自吸收损耗严重；也有技术提出使用无机量子点(QDs)硫化镉、砸化镉、硫化铅或碲镉汞中任何一种或其组合作为荧光材料，这类量子点材料由于含有重金属等有毒离子，对环境污染严重，严重限制其商品化推广。另外，还有技术提出把太阳能电池安装在大面积荧光受光面上直接暴露于太阳光下，由于太阳光中有近40%的无光电效应的红外光会被聚焦到太阳能电池上，造成太阳能电池长期处于高温环境中工作，加上高能紫外线的老化作用，导致太阳能电池使用寿命大大缩短；同时，太阳能电池本身的吸收光和不透光特性，光线不能穿透太阳能电池而被阻挡光照射进入建筑室内，从而限制该套发电系统在建筑群幕墙或房顶上的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种通过光稳定性好、高效、绿色环保的量子点荧光材料，与平面光波导技术和太阳能电池相结合，构造出一种新型平面荧光光波导聚光太阳能电池的光伏发电系统，并将该发电系统嵌入于建筑群幕墙或房顶上，实现光伏发电与建筑一体化。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案: 一种量子点掺杂型太阳能荧光聚光发电系统，包括平面荧光光波导和太阳能电池，所述平面荧光光波导由荧光物质和平面光波导复合而成，所述荧光物质是三元或三元以上无机量子点材料。 进一步地，所述荧光物质的化学组成为AInB2,其中，A为Cu、Ag中的一种或其组合，B为S、Se、Te中的一种或其组合。进一步地，所述荧光物质的外层包裹一层化学组成为XY的化合物，其中，X为Zn，Y为S、Se、Te中的一种或其组合。进一步地，所述焚光物质的斯托克斯(Stokes)位移大于或等于50nm。进一步地，所述平面光波导为上、下表面面积是其侧面面积的10倍以上的块状光学结构。上表面是空气/光波导界面，太阳光照射面；下表面是光波导/空气界面，太阳光透射面。进一步地，所述平面光波导是扇形、圆形、矩形、多边形和不规则图形中的一种或其组合。平面光波导的外观呈现多样化。进一步地，所述平面光波导以高分子材料作为基体。进一步地，所述高分子材料是聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或聚二甲基硅氧烷。进一步地，所述平面荧光光波导按以下三种方法之一制备:将荧光物质通过掺杂进入平面光波导基体中复合形成荧光板，或将荧光物质通过印刷、旋涂、喷涂工艺在平面光波导上、下表面形成荧光薄膜，或通过层压技术将荧光材料封装于平面光波导中。进一步地，所述太阳能电池为单晶硅、多晶硅、非晶硅薄膜和有机聚合物太阳能电池中的一种。一种上述量子点掺杂型太阳能荧光聚光发电系统的制造方法，具体为:先采用高分子材料制备平面光波导，然后按以下三种方法之一制备平面荧光光波导:将荧光物质通过掺杂进入光波导基体中复合形成荧光板，或将荧光物质通过印刷、旋涂、喷涂工艺在平面光波导上、下表面形成荧光薄膜，或通过层压技术将荧光材料封装于平面光波导中；再将太阳能电池安装于平面荧光光波导的侧面，得到量子点掺杂型太阳能荧光聚光发电系统。本专利技术的工作原理为:太阳光以任意角度入射到平面光波导后，通过平面光波导本身对光的吸收和折射，一大部分太阳光进入到平面光波导内，这部分太阳光传播方向均不相同，分别向四周传播。其中一部分光入射到光波导与空气的界面(下表面)时，由于入射角大于全反射临界角Θ，其中G=Sin1(IA1), n为光波导折射率，在光波导内部会发生全发射现象，在经过多次全发射后最终传输到光波导侧面被太阳能电池吸收；而对于另一小部分入射角小于临界角的光线，由于折射或透射从光波导下表面传输出来，进入建筑室内实现建筑室内太阳光照明。更重要的是，光波导中的荧光材料吸收短波长光后，通过自身的光转换特性，会向四周发射出能被太阳能电池有效吸收的长波长的光，该长波长光经过多次内全反射传输到侧面被太阳能电池吸收。如此结构起到吸收、传输或发射、汇聚光能的多重作用，从而增加太阳能电池的光电转换效率。本专利技术具有以下有益效果: I本专利技术选用高效、稳定性好且无污染的新型无机量子点材料充当太阳能荧光聚光器的荧光材料，该荧光材料具有合适的禁带宽度、光吸收系数高及超宽带发射等光学特性，将不能被太阳能电池有效吸收的高能光子转换为太阳能电池高效吸收的低能本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种量子点掺杂型太阳能荧光聚光发电系统，其特征在于，包括平面荧光光波导和太阳能电池，所述平面荧光光波导由荧光物质和平面光波导复合而成，所述荧光物质是三元或三元以上无机量子点材料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王恺，李臣，陈威，郝俊杰，秦静，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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