[发明专利]用于太阳能集中器的薄膜

说明书

本发明所描述的是一种用于太阳能集中器的多层薄膜，所述薄膜具有一个第一塑料层(19)，发色团添加剂分散在所述第一塑料层中，并在两个面中的至少一个面上与第二透明塑料覆盖层(18)相连，所述第二透明塑料覆盖层比所述第一塑料层厚。

技术领域

本发明涉及一种设计用于制造发光太阳能集中器的薄膜，特别是一种用于太阳能集中器的多层发光薄膜。

背景技术

发光太阳能集中器(以下简称LSC)是一种基于用透明光致发光和/或有色物质(以下称为发色团)功能化的片材或薄膜的光伏设备，该光伏设备能够捕获部分入射的太阳辐射并将其重新引入。由于全内反射现象，发色团发出的部分辐射仍然滞留在薄膜/片材内。

如果太阳能集中器有足够光滑的空气界面，被滞留在片材或薄膜内的部分荧光会经历从一个界面到另一个界面的多次反射过程，并到达同一界面的周边。在集中器的侧面有光伏电池，该光伏电池将滞留在片材/薄膜内的部分光辐射转换成电流。这种电流有利于为外部用户供电(照明系统、充电系统、遮阳或综合照明系统等)，可以储存在存储系统中，也可以引入电网。

与平面光伏系统和传统的集中式光伏系统(以下简称CPV)相比，LSC设备有许多重要的优势。主要优势如下：

a)大大减少了半导体材料的使用量。

b)使用直射和漫射的太阳辐射成分：无论面板的位置和方向如何，都能以相同的效率转换太阳辐射，因此，LSC装置的优点是既能用于直接暴露在阳光下的外墙(即面向南方)，也能用于只暴露在漫射成分下的外墙(即面向北方)，而且不受捕捉表面的倾斜度影响(即水平、垂直和/或斜向倾斜)。

c)由于集电板大面积地与外部环境接触，散热效果好。这使得连接到板材边缘的光伏接收器在温度降低的条件下工作，从而具有较高的转换效率(事实上，商业半导体的效率随着工作温度升高而降低)。

d)无需太阳能跟踪系统：这一特点使LSC光伏板与传统的CPV板相比具有独特性。一方面大大增加了设备的建筑一体化，另一方面也大大降低了成本、重量和维护。

e)识别发色团的可能性，使得发色团本身的发射光谱与光伏电池的光谱响应曲线高度重合。这使电池在运行时最大限度地提高转换效率，并最大限度地减少电池过热和任何损坏。

然而，LSC设备的性能取决于各种泄漏机制：第一种机制涉及到由于部分光子在片材表面的反射而没有到达发光发色团的太阳光。第二种损失机制可归因于发色团体系，特别是以下现象。

i)发色团的特点是具有高吸收系数的特定光谱区，在光谱区内光辐射不被吸收而会到达片材的反面。

ii)一些被吸收的光子没有被发色团重新发射，而是以热的形式散失。

iii)被发色团重新发射的光被基质折射，发色团通过所谓的“逃逸锥(escapecone)”分散在基体内，而不在内部反射。

iv)由发光膜内部存在的第一部分发色团所发射的光子被第二部分发色团重新吸收。这种现象的发生是由于发光物质的发射谱带和吸收谱带可能发生部分重叠。

第三种泄漏机制是由于透明的基质造成的，且包括以下潜在的限制。

i)片材在发色团发出的光的整个波长范围内不是完全透明的，这产生了光学吸收，从而导致了性能的损失。

ii)表面精处理的缺陷会引起发光片/薄膜外部的折射，降低由光伏电池感知的发光强度。

第四种损失机制与光伏电池有关：事实上，它们的光谱反应取决于入射光子的波长，不能以最佳方式转换整个发射光谱。

使用具有较大斯托克斯位移(吸收光谱的峰值与发射光谱的峰值之间的波长差)的发色团可以大大减少发色团的自吸收，从而减少第二泄漏机制。另一方面，惰性基质的吸收可以用一种高透明度的材料来减少。