專利名稱：用于太陽能電池的熒光光纖聚光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熒光光纖聚光裝置，特別涉及一種用于太陽能電池的熒光光纖聚 光裝置。
背景技術(shù)：
在目前高油價的壓力下，提高太陽能電池轉(zhuǎn)換效率和降低成本，使其提供有競爭力的商用電是業(yè)界研發(fā)的重要方向。太陽能電池只在太陽光譜的有效波長范圍(太陽能電 池量子效率譜)內(nèi)具有較佳的光電轉(zhuǎn)換效率，并且隨著這個波長范圍內(nèi)光通量的增強而增 強?，F(xiàn)在聚焦型太陽光匯聚器將太陽光譜中所有的光匯聚，其中有效波長范圍之外的太陽 光產(chǎn)生的熱量累計影響了太陽能電池效率的提升。熒光聚光技術(shù)，利用光譜轉(zhuǎn)換將光電轉(zhuǎn) 換效率低的太陽光轉(zhuǎn)換為效率高的有效熒光，并利用全反射原理進行光匯聚，可以在避免 熱量累計的情況下，實現(xiàn)有效熒光光通量的增強，從而最大程度提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效 率。美國專利US20080149165A1的熒光聚光技術(shù)提高了安置于邊緣的正面受光的太陽能電 池片的效率，但其平板型聚光單元對太陽能電池成本的降低并不明顯。太陽能電池的封裝耗材是太陽能電池遇到的最大成本問題。其根本原因在于常年 暴露于室外惡劣條件下的采光單元和封裝單元的一體化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于太陽能電池的熒光光纖聚光裝置，可在室外立體 采光，將高通量的有效熒光通過光纖傳導(dǎo)給不暴露在室外的太陽能電池，以提高太陽能電 池的轉(zhuǎn)換效率，降低太陽能電池的封裝和長途輸電成本。為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種用于太陽能電池的熒光光纖聚光裝置，包括用于采光的熒光光纖，光匯聚轉(zhuǎn) 換裝置，傳導(dǎo)光纖，以及面發(fā)光裝置，所述熒光光纖的一端連接于光匯聚轉(zhuǎn)換裝置，并經(jīng)傳 導(dǎo)光纖連接到所述面發(fā)光裝置。所述熒光光纖是包括含有熒光材料的石英光纖，或多組分玻璃光纖，或塑料光纖 或光子晶體光纖。所述熒光材料是發(fā)射光譜峰值在450到IOOOnm范圍內(nèi)的材料。所述熒光光纖為單根光纖或光纖束。所述熒光光纖的排列方式是并排、編織和捆 扎等各種線狀物體組合方式。所述熒光光纖的編織組合方式包括用熒光光纖編制而成的服 裝面。所述光匯聚轉(zhuǎn)換裝置是透明塑料或玻璃裝置。所述光匯聚轉(zhuǎn)換裝置具有至少一面用于匯聚光源的細段。所述面發(fā)光裝置是導(dǎo)光板。所述導(dǎo)光板是帶有或不帶有透明導(dǎo)電層的太陽能電池的基板和封裝玻璃。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，具有如下有益效果
首先，這種結(jié)構(gòu)配置，成功地將普通的太陽光轉(zhuǎn)換為高通量的高量子轉(zhuǎn)換效率光， 在盡可能地降低了不能有效轉(zhuǎn)換為電流的太陽光在太陽能電池中吸收后所引起的熱量累 計的影響下，提高了太陽能電池轉(zhuǎn)換效率。其次，基于采光和保護雙重功能，傳統(tǒng)采光方式需要價格昂貴的封裝材料。而本專 利中的太陽能電池因為可以安置在室內(nèi)或保護裝置中，可以采用更為廉價的封裝材料，從 而節(jié)省了生產(chǎn)成本。最后，因為本發(fā)明的采光單元可以進行立體空間采光，解決了安裝太陽能電池的 屋頂和土地面積在電能消費集中得城市中日益緊張的問題，從而節(jié)省了普通太陽能電站的 長途輸電成本。這樣既可以降低封裝成本；又解決了在電能消費集中的城市中安裝太陽能 電池的土地面積日益緊張的問題，從而節(jié)省了普通太陽能電站的長途輸電成本。


圖1是用于太陽能電池的熒光光纖聚光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是熒光光纖采光束的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是LED導(dǎo)光板的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，給出本發(fā)明的較佳實施例，并予以詳細描述，使能更好地理解本發(fā) 明的功能、特點。如圖1所示，用于太陽能電池的熒光光纖聚光裝置，包括用于室外立體采光的熒 光光纖1，將熒光光纖的光纖端點匯聚為點光源的光匯聚轉(zhuǎn)換裝置2，將光匯聚轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn) 換的點光源傳導(dǎo)到室內(nèi)的傳導(dǎo)光纖3，和將傳導(dǎo)光纖傳輸?shù)绞覂?nèi)的點光源轉(zhuǎn)換為面光源的 面發(fā)光裝置4，所述熒光光纖，光匯聚轉(zhuǎn)換裝置，傳導(dǎo)光纖，以及面發(fā)光裝置順次連接。本發(fā) 明的熒光光纖包括含有熒光材料的各種石英光纖，多組分玻璃光纖，塑料光纖和光子晶體 光纖；熒光材料在光纖的芯層中。用于本發(fā)明的熒光材料的發(fā)射光譜對應(yīng)各種太陽能電池 量子效率譜，優(yōu)選發(fā)射光譜峰值在450到IOOOnm范圍內(nèi)的材料，例如二萘嵌苯類或香豆素 類染料。熒光光纖的長度可以從5cm-100m;熒光光纖既可以是單根光纖，也可以是光纖 束。按照長度和排列方式不同的組合；排列方式可以是并排、編織和捆扎等各種線狀物體組 合方式，所呈現(xiàn)的形狀是立體采光面。如圖2所示，熒光光纖束如樹木分形生長的形狀，此 為一種非常理想的空間采光結(jié)構(gòu)。用于本發(fā)明的熒光光纖的編織組合方式還包括用熒光光 纖編制而成的服裝面料。本發(fā)明的光匯聚轉(zhuǎn)換裝置是利用折射或者反射原理將許多熒光光纖的光進行匯 聚并可以在一個傳導(dǎo)光纖中傳輸?shù)难b置。其可以是透明塑料或玻璃裝置。所述光匯聚轉(zhuǎn)換 裝置具有至少一端用于匯聚光源的細段。
本發(fā)明的面發(fā)光裝置用于將傳導(dǎo)光纖傳輸?shù)绞覂?nèi)的點光源轉(zhuǎn)換為面光源的裝置， 其可以是導(dǎo)光板5。導(dǎo)光板是帶有或不帶有透明導(dǎo)電層的太陽能電池的基板和封裝玻璃，如 圖3所示，通過光纖匯聚傳導(dǎo)組合將上述點發(fā)射有效熒光傳導(dǎo)到太陽能電池處，并轉(zhuǎn)換為 面發(fā)射光供給不暴露在室外太陽能電池發(fā)電。
例如，采用數(shù)十根2m長的熒光光纖組成光纖束，將其一端利用膠水固定于PMMA約 束內(nèi)組成熒光光纖采光束。PMMA約束是用PMMA制作的帶孔的裝置，帶大孔的粗端對接熒光 光纖，帶小孔的細端固定傳導(dǎo)光纖。其中PMMA約束包括一個用于連接單根光纖的細段。利 用IOm的導(dǎo)光光纖將數(shù)個PMMA約束細段和LED導(dǎo)光板的每一個光源放置處一一對應(yīng)連接。 將LED導(dǎo)光板的發(fā)光面與太陽能電池受光面對立放置。將熒光光纖束放置于陽光下，光線 會通過上述裝置通過導(dǎo)光板傳出。太陽能電池可以在放置于室內(nèi)的導(dǎo)光板照射下進行光電 轉(zhuǎn)換而發(fā)電。
最后應(yīng)當說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；盡 管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解依然 可以對本發(fā)明的具體實施方式
進行修改或者對部分技術(shù)特征進行等同替換；而不脫離本發(fā) 明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護的技術(shù)方案范圍當中。
權(quán)利要求
一種用于太陽能電池的熒光光纖聚光裝置，其特征在于包括用于采光的熒光光纖，光匯聚轉(zhuǎn)換裝置，傳導(dǎo)光纖，以及面發(fā)光裝置，所述熒光光纖的一端連接于光匯聚轉(zhuǎn)換裝置，并經(jīng)傳導(dǎo)光纖連接到所述面發(fā)光裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于太陽能電池的熒光光纖聚光裝置，其特征在于，所述熒 光光纖是包括含有熒光材料的石英光纖，或多組分玻璃光纖，或塑料光纖或光子晶體光纖。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于太陽能電池的熒光光纖聚光裝置，其特征在于，所述熒 光材料是發(fā)射光譜峰值在450到IOOOnm范圍內(nèi)的材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于太陽能電池的熒光光纖聚光裝置，其特征在于，所述熒 光材料是二萘嵌苯類或香豆素類染料
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的用于太陽能電池的熒光光纖聚光裝置，其特征 在于，熒光光纖為單根光纖或光纖束。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于太陽能電池的熒光光纖聚光裝置，其特征在于，熒光光 纖的長度是5cm-100m。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于太陽能電池的熒光光纖聚光裝置，其特征在于，熒光光 纖束的排列方式是并排、編織和捆扎等各種線狀物體組合方式。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于太陽能電池的熒光光纖聚光裝置，其特征在于，所述熒 光光纖束的編織組合方式包括用熒光光纖編制而成的服裝面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于太陽能電池的熒光光纖聚光裝置，其特征在于，所述光 匯聚轉(zhuǎn)換裝置是透明塑料或玻璃裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于太陽能電池的熒光光纖聚光裝置，其特征在于，所述光 匯聚轉(zhuǎn)換裝置具有至少一面用于匯聚光源的細段。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于太陽能電池的熒光光纖聚光裝置，其特征在于，所述面 發(fā)光裝置是導(dǎo)光板。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于太陽能電池的熒光光纖聚光裝置，其特征在于，所述導(dǎo) 光板是帶有透明導(dǎo)電層的太陽能電池的基板和封裝玻璃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于太陽能電池的熒光光纖聚光裝置，通過熒光光纖的立體空間采光系統(tǒng)將太陽光轉(zhuǎn)換為高通量的高量子效率的匯聚光通過光纖傳導(dǎo)給不暴露在室外的太陽能電池，在降低了的熱量累計的影響下，提高了太陽能電池轉(zhuǎn)換效率。不暴露在室外可以降低封裝成本。立體空間采光解決了安裝太陽能電池的屋頂和土地面積在電能消費集中的城市中日益緊張的問題，從而節(jié)省了普通太陽能電站的長途輸電成本。
文檔編號H01L31/0232GK101825735SQ20091004690
公開日2010年9月8日 申請日期2009年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月3日
發(fā)明者夏芃, 孫明達, 汪鏡, 范振華, 范繼良, 鄭飛璠 申請人:上海拓引數(shù)碼技術(shù)有限公司