[发明专利]太阳红移系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于35U.S.C.§119(e)要求2011年7月29日提交的美国临时申请S/N.61/513,256的优先权。

技术领域

本说明书一般涉及用于在能量收集应用中利用太阳辐射的系统以及，更具体地涉及通过光伏或光合作用生物体将入射太阳辐射转换至促进能量收集的波长的系统。

背景技术

日光可以多种方式用作清洁能源的来源。通过光伏电池，日光照射光伏材料，激发光伏材料中的电子并产生位于光伏材料上的电极之间的电位差。该电位差可用于为电路供电或用于将电能存储在诸如电池之类的存储设备中。通过活的生物体，日光在诸如藻类的生物体中产生使得生物体生长的光合作用。然后，生物体可例如作为碳中性燃料源燃烧，并且生物体本身或其代谢产生的分泌物可用作包括乙醇和源自石油的另外的多种其他化合物的生物衍生分子的来源。

发明内容

本文公开了一种系统，该系统最佳地利用太阳辐射以用于从目标（例如，光伏材料和/或活的光合作用生物体）产生能量。在各个实施例中，该系统为太阳红移系统。在本文所描述的太阳红移系统的实施例中，量子点板用于将宽光谱的入射太阳辐射中的高能量波长转换成诸如用于特定的能源利用应用的选定的低能量波长。红移系统不仅被配置成优化太阳辐射的波长光谱，还被配置成使太阳辐射可提供给能量利用应用的效率最大。

在一些实施例中，提供太阳红移模块。太阳红移模块可包括具有目标波长的至少一个收集目标、至少一个量子点容器、以及将入射太阳辐射聚焦到太阳红移系统中的聚焦设备。至少一个收集目标可选自生长容器或光伏板。生长容器可包含在用于维持活的光合生物体的生长介质中的活的光合生物体，使得目标波长为活的光合生物体的增加光合响应的波长。光伏板可包括光伏材料，使得目标波长为光伏材料的增加灵敏度的波长。至少一个量子点容器可包括限定在第一板和第二板之间的密封腔。至少一个量子点容器的第一板可在第二板和收集目标之间。量子点悬浮物可设置在密封腔中并且可包含当被入射太阳辐射辐照时发射具有目标波长的经红移的光的量子点。量子点容器还可包括捕获反射器，该捕获反射器朝向收集目标反射由量子点发射的经红移的光的至少一部分。聚焦设备、至少一个量子点容器、以及至少一个收集目标可配置成使得聚焦到太阳红移系统中的入射太阳辐射在照射至少一个收集目标之前照射至少一个量子点容器。

在一些实施例中，提供太阳红移系统。太阳红移系统可包括太阳红移模块的整体阵列。

在一些实施例中，太阳红移系统可配置为光伏太阳红移系统或配置为光合作用增强的太阳红移系统。光伏太阳红移系统可包括光伏板的整体阵列，光伏板包括具有增加灵敏度的波长的光伏材料。光合作用增强的太阳红移系统可包括容纳生长介质中的活的光合生物体的生长容器，该生长介质用于维持活的光合生物体。活的光合生物体可具有增加光合响应的波长。

在一些实施例中，提供平行板太阳红移系统。平行板太阳红移系统可包括太阳红移模块和至少一个聚焦设备的平行板构造。每个太阳红移模块可包括至少一个太阳辐射转换组件和收集目标。例如，收集目标可以为生长容器或光伏板。此类生长容器可包含用于维持活的光合生物体的生长介质中的活的光合生物体，并且活的光合生物体可具有增加光合响应的波长。此类光伏板可包括具有增加灵敏度的波长的光伏材料。至少一个太阳辐射转换组件可包括波导、红外辐射吸收器、以及置于波导和红外辐射吸收器之间的量子点容器。量子点容器包含量子点的量子点悬浮物，当被入射太阳辐射辐照时该量子点发射具有增加光合响应的波长或增加灵敏度的波长的经红移的光。量子点容器还可包括捕获反射器，该捕获反射器朝向收集目标反射经红移的光并且在远离收集目标的方向上透射来自入射太阳辐射的红外光。至少一个太阳辐射转换组件的波导可置于至少一个太阳辐射转换组件的量子点容器和收集目标之间。波导可包括受阻表面（frustrating surface），该受阻表面将波导中的经聚焦的太阳辐射朝向量子点容器散射并且允许经红移的光从量子点容器穿过波导朝向收集目标。聚焦设备将入射太阳辐射聚焦到各自的太阳红移模块中的太阳辐射转换组件的波导的面向太阳的边缘上。

将在以下具体实施方式中陈述本文所描述的实施例的另外的特征和优点。仅根据具体实施方式，这些另外的特征和优点应当对本领域普通技术人员部分地明显，或通过实施以下具体实施方式（包括附图和权利要求）中描述的实施例，本领域普通技术人员应当容易认识到这些另外的特征和优点。