使用磷光和波导用于能量存储的系统和方法技术方案

本文提供了用于存储能量的系统和方法。光子电池组件可以包括光源、磷光材料、光伏电池和波导。磷光材料可以从光源吸收第一波长的光能，并且在时间延迟之后，发射第二波长的光能。光伏电池可以吸收第二波长的光能并产生电能。在一些情况下，第一波导可被配置为将来自光源的第一波长的光能引导至磷光材料和/或第二波导可被配置为将来自磷光材料的第二波长的光能引导至光伏电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用磷光和波导用于能量存储的系统和方法交叉引用本申请要求于2018年3月5日提交的美国临时申请号62/638,646的权益，该申请出于所有目的通过引用整体并入本文。
技术介绍
特别是在如此多的活动和职能依赖于持续供电的时代，供电的失误或中断可能会导致非常不期望的结果。近年来，可随时使用的电源(例如电池、超级电容器、燃料电池和其他能量存储装置)的市场迅速增长。然而，这样的能量存储装置通常在很多方面受到限制。例如，它们在某些操作条件(例如温度、压力)下可能是挥发性的或不稳定的，并且变得无效或存在安全隐患。在一些情况下，能量存储装置本身可能会在一个或多个转换或存储能量的周期中被消耗，因此具有有限的寿命。在一些情况下，充电速率可能太慢而无法有效地支持或满足功率消耗速率。
技术实现思路
本文中认识到需要用于能量存储的可靠系统和方法。本文公开的用于能量存储的系统和方法可以提供比那些常规的化学电池更高的充电速率例如，快约100倍以上。本文公开的系统和方法可以提供比那些常规的化学电池更长的寿命，例如，长约十倍以上的充电循环。本文公开的系统和方法可以是便携式的。本文公开的系统和方法在相对冷的工作温度条件下可以是稳定且有效的。本文公开的系统和方法可以使用磷光材料来在有限的持续时间内存储能量。例如，磷光材料可以在相当长的时间延迟内存储和/或转换能量。本文公开的系统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，例如发光二极管(LED)。本文公开的系统和方法可以使用光伏电池以由光能产生电能。用于能量存储的系统可以包括光源、磷光材料、光伏电池以及用于在光源和磷光材料之间和/或在光伏电池和磷光材料之间引导波的波导。一方面，提供一种用于存储能量的系统，其包括：光源，其被配置为从所述光源的表面发射第一波长的光能；磷光材料，其被配置为(i)吸收第一波长的光能，并且(ii)以比吸收率慢的速率发射第二波长的光能，其中所述第二波长大于所述第一波长；与所述磷光材料相邻的光伏电池，其中所述光伏电池被配置为(i)吸收所述第二波长的光能，并且(ii)由光能产生电能；以及与所述磷光材料相邻的波导，其中所述波导配置为(i)将来自光源的第一波长的光能引导至磷光材料，或者(ii)将来自磷光材料的第二波长的光能引导至光伏电池。在一些实施方式中，所述波导被配置为将来自光源的第一波长的光能引导至磷光材料，并且其中所述系统包括第二波导，所述第二波导被配置为将来自磷光材料第二波长的光能引导至光伏电池。在一些实施方式中，所述第二波导和所述磷光材料是同心的。在一些实施方式中，所述波导被配置为将来自光源的第一波长的光能引导至磷光材料，并且其中所述波导与所述光源相邻。在一些实施方式中，所述波导与所述光源接触。在一些实施方式中，所述波导被配置为将来自磷光材料的第二波长的光能引导至光伏电池，并且其中所述波导与所述光伏电池相邻。在一些实施方式中，所述波导与所述光伏电池接触。在一些实施方式中，所述波导包括一个或多个反射表面，其中所述反射表面被配置为(i)将来自所述光源的第一波长的光能引导至所述磷光材料，或者(ii)将来自所述磷光材料的第二波长的光能引导至所述光伏电池。在一些实施方式中，所述波导包括沿着所述波导内的光路具有逐渐增大的反射表面的多个反射表面，使得来自所述光源的第一组波被配置为在多个反射表面的第一反射表面反射，用于激发第一体积的磷光材料，并且来自所述光源的第二组波被配置为在多个反射表面的第二反射表面反射，用于激发第二体积的磷光材料，其中所述第二体积的磷光材料被设置在距离所述光源比所述第一体积的磷光材料更远的位置。在一些实施方式中，所述光源是发光二极管(LED)。在一些实施方式中，可再充电电池被电耦合至光源和光伏电池，并且其中由光伏电池产生的电能的至少一部分对可再充电电池充电，并且其中由所述可再充电电池放电的电能的至少一部分为光源供电。在一些实施方式中，所述磷光材料包括铝酸锶和铕。在一些实施方式中，所述磷光材料包括镝。在一些实施方式中，所述磷光材料包括粒度小于约5微米的晶粒。在一些实施方式中，所述磷光材料包括粒度小于约20纳米的晶粒。在一些实施方式中，所述光源与所述波导相邻并接触。在一些实施方式中，所述光源不与所述波导和所述磷光材料接触。在一些实施方式中，所述光源位于远离所述波导和所述磷光材料的位置，其中所述光源与所述波导光学连通。在一些实施方式中，所述系统还包括在所述波导上的涂层，其中所述涂层与所述波导和所述磷光材料光学连通，其中所述涂层包括滤光器。在一些实施方式中，所述滤光器是二向色性元件。在一些实施方式中，所述滤光器被配置为将具有第一波长的波从所述波导传输到所述磷光材料，并将具有第二波长的波从所述磷光材料反射回到所述磷光材料。在一些实施方式中，所述涂层与所述波导和所述磷光材料接触。在另一方面，提供了一种用于存储能量的方法，其包括：(a)从光源的表面发射第一波长的光能；(b)通过第一波导将第一波长的光能引导至磷光材料；(c)以比吸收第一波长的光能的速率慢的速率，由磷光材料发射第二波长的光能，其中所述第二波长大于所述第一波长；(d)通过第二波导将第二波长的光能引导至光伏电池，其中所述光伏电池的表面与所述磷光材料相邻；以及(e)由第二波长的光能产生电能。在一些实施方式中，所述第二波导和所述磷光材料是同心的。在一些实施方式中，所述第一波导与所述光源相邻。在一些实施方式中，所述第二波导与所述光伏电池相邻。在一些实施方式中，所述第一波导包括一个或多个反射表面，其中所述反射表面被配置为将来自所述光源的所述第一波长的所述光能引导至所述磷光材料。在一些实施方式中，所述第一波导包括沿着所述第一波导内的光路具有逐渐增大的反射表面的多个反射表面，使得来自所述光源的第一组波被配置为在所述多个反射表面的第一反射表面反射，用于激发第一体积的磷光材料，并且来自所述光源的第二组波被配置为在所述多个反射表面的第二反射表面反射，用于激发第二体积的磷光材料，其中所述第二体积的磷光材料被设置在距离所述光源比所述第一体积更远的位置。在一些实施方式中，所述光源是发光二极管(LED)。在一些实施方式中，可再充电电池被电耦合至光源和光伏电池，并且其中由所述光伏电池产生的电能的至少一部分对所述可再充电电池充电，并且其中由所述可再充电电池放电的电能的至少一部分为所述光源供电。在一些实施方式中，所述磷光材料包括铝酸锶和铕。在一些实施方式中，所述磷光材料包括镝。在一些实施方式中，所述磷光材料包括粒度小于约5微米的晶粒。在一些实施方式中，所述磷光材料包括粒度小于约20纳米的晶粒。在一些实施方式中，所述光源与所述第一波导接触。在一些实施方式中，所述光源不与所述第一波导和所述磷光材料接触。在一些实施方式中，所述光源位于远离所述第一波导和所述磷光材料的位置，其中所述光源与所述第一波导光学连通。在一些实施方式中，所述第一波导包括在所述第一波导上的涂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于存储能量的系统，其包括：/n光源，其被配置为从所述光源的表面发射第一波长的光能；/n磷光材料，其被配置为(i)吸收所述第一波长的所述光能，并且(ii)以比吸收率慢的速率发射第二波长的光能，其中所述第二波长大于所述第一波长；/n与所述磷光材料相邻的光伏电池，其中所述光伏电池被配置为(i)吸收所述第二波长的光能，并且(ii)由光能产生电能；以及/n与所述磷光材料相邻的波导，其中所述波导配置为(i)将来自所述光源的所述第一波长的所述光能引导至所述磷光材料，或者(ii)将来自所述磷光材料的所述第二波长的所述光能引导至所述光伏电池。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180305 US 62/638,6461.一种用于存储能量的系统，其包括：
光源，其被配置为从所述光源的表面发射第一波长的光能；
磷光材料，其被配置为(i)吸收所述第一波长的所述光能，并且(ii)以比吸收率慢的速率发射第二波长的光能，其中所述第二波长大于所述第一波长；
与所述磷光材料相邻的光伏电池，其中所述光伏电池被配置为(i)吸收所述第二波长的光能，并且(ii)由光能产生电能；以及
与所述磷光材料相邻的波导，其中所述波导配置为(i)将来自所述光源的所述第一波长的所述光能引导至所述磷光材料，或者(ii)将来自所述磷光材料的所述第二波长的所述光能引导至所述光伏电池。


2.根据权利要求1所述的系统，其中所述波导被配置为将来自所述光源的所述第一波长的所述光能引导至所述磷光材料，并且其中所述系统包括第二波导，所述第二波导被配置为将来自所述磷光材料的所述第二波长的所述光能引导至所述光伏电池。


3.根据权利要求2所述的系统，其中所述第二波导和所述磷光材料是同心的。


4.根据权利要求1所述的系统，其中所述波导被配置为将来自所述光源的所述第一波长的所述光能引导至所述磷光材料，并且其中所述波导与所述光源相邻。


5.根据权利要求4所述的系统，其中所述波导与所述光源接触。


6.根据权利要求1所述的系统，其中所述波导被配置为将来自所述磷光材料的所述第二波长的所述光能引导至所述光伏电池，并且其中所述波导与所述光伏电池相邻。


7.根据权利要求6所述的系统，其中所述波导与所述光伏电池接触。


8.根据权利要求1所述的系统，其中所述波导包括一个或多个反射表面，其中所述反射表面被配置为(i)将来自所述光源的所述第一波长的所述光能引导至所述磷光材料，或者(ii)将来自所述磷光材料的所述第二波长的所述光能引导至所述光伏电池。


9.根据权利要求6所述的系统，其中所述波导包括沿着所述波导内的光路具有逐渐增大的反射表面的多个反射表面，使得来自所述光源的第一组波被配置为在所述多个反射表面的第一反射表面反射，用于激发第一体积的磷光材料，并且来自所述光源的第二组波被配置为在所述多个反射表面的第二反射表面反射，用于激发第二体积的磷光材料，其中所述第二体积的磷光材料被设置在距离所述光源比所述第一体积的磷光材料更远的位置。


10.根据权利要求1所述的系统，其中所述光源是发光二极管(LED)。


11.根据权利要求1所述的系统，其中可再充电电池被电耦合至所述光源和所述光伏电池，并且其中由所述光伏电池产生的所述电能的至少一部分对所述可再充电电池充电，并且其中由所述可再充电电池放电的电能的至少一部分为所述光源供电。


12.根据权利要求1所述的系统，其中所述磷光材料包括铝酸锶和铕。


13.根据权利要求12所述的系统，其中所述磷光材料包括镝。


14.根据权利要求1所述的系统，其中所述磷光材料包括粒度小于约5微米的晶粒。


15.根据权利要求1所述的系统，其中所述磷光材料包括粒度小于约20纳米的晶粒。


16.根据权利要求1所述的系统，其中所述光源与所述波导相邻并接触。


17.根据权利要求1所述的系统，其中所述光源不与所述波导和所述磷光材料接触。


18.根据权利要求17所述的系统，其中所述光源位于远离所述波导和所述磷光材料的位置，其中所述光源与所述波导光学连通。


19.根据权利要求1所述的系统，还包括在所述波导上的涂层，其中所述涂层与所述波导和所述磷光材料光学连通，其中所述涂层包括滤光器。


20.根据权利要求19所述的系统，其中所述滤光器是二向色性元件。


21.根据权利要求19所述的系统，其中所述滤光器被配置为将具有所述第一波长的波从所述波导传输到所述磷光材料，并将具有所述第二波长的波从所述磷光材料反射回到所述磷光材料。


22.根据权利要求19所述的系统，其中所述涂层与所述波导和所述磷光材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历克斯·迪金斯，
申请(专利权)人：光环工程公司，
类型：发明
国别省市：美国;US