一种彩色荧光太阳能电池板 【技术领域】
本发明属于太阳能电池应用技术领域。
背景技术
现有太阳能电池技术多是以硅基材料为主体，其以平面形式正对于阳光，太阳光中540nm以下的光谱可以被高效率完成光电能转换，其光电能转换主要集中在近紫外光与蓝绿光之间。对540nm以上的阳光光电转换效率相对较低。太阳光中有丰富的近红外光，但在太阳能电池光电转换中作用近于零。
具有高效率的荧光染料与上转换荧光材料的制备技术较为成熟，其合成工艺简单，成本低廉，在中国专利95106975.6、96122293.X、01808529.6、01138920.6已有充分的揭示。上转换荧光材料在太阳能电池中提高效率的作用在中国专利200810152280.2、200910078549.1等中已有阐述。上转换荧光材料应用被简单涂印制成转化层，由于印刷致密性及涂料的遮挡，可见阳光透过率大大降低；进而人们追求上转换荧光材料颗粒减小到纳米，但由于纳米上转换荧光颗粒发光效率太低，通常只有常规发光材料发光效率的10％，以至无法实际形成产品应用。
现有技术不足之处还表现在：太阳能电池板表面需要正对阳光直射，侧射阳光或阴天会降低甚至不能产生光电转换。另外阳光中的近红外线部分也无法被接收与使用。
本发明的一种彩色荧光太阳能电池板，其通过带有荧光染料的透明有机玻璃板及上转换荧光技术，利用侧光折射及近红外光转换成可见光原理，可高效率的提升太阳能电池转换效率。本发明在使用结构上与已知技术有较大区别，解决了光透过率、发光效率、入射光移动之间制约矛盾。
【发明内容】
本发明一种彩色荧光太阳能电池板，它包括：带有荧光染料的透明有机玻璃板(1)，有机玻璃板下面有反射涂层(4)，有机玻璃板周边侧面镶嵌并密封有太阳能电池(2)，引出电极后从而形成一单元彩色荧光太阳能电池板(见图1)；在单元彩色荧光太阳能电池板外部周边封装有固定框架(3)。当阳光或可见光(5)照射到透明有机玻璃板(1)时，有机玻璃板发生荧光折射(6)，折射光被太阳能电池(2)表面吸收，产生光电转换(见图3)。
本发明中带有荧光染料的透明有机玻璃板(1)是在有机玻璃原料中按重量比添加：0.01-1％的有机荧光染料及0.01-0.5％的上转换荧光材料。带有荧光染料的透明有机玻璃板可以制成蓝色、绿色、黄绿色、黄色或其它们的组合色中的一种；其具备良好的透明度，并在周边侧面可以产生有强烈的荧光折射。有机荧光染料应选择具有抗紫外线特性的材料，种类可以是金属络合染料、分散荧光染料、菁染料等。如使用：分散荧光绿、荧光蓝、耐晒荧光黄绿、荧光黄等。
上转换荧光材料主要使用稀土材料氟化物，其耐晒性好于有机体系。当阳光照射到透明有机玻璃板时，其分布在内部的上转换荧光颗粒，将阳光中的近红外光800-1600nm可以转换成可见光，激发荧光染料，被太阳能电池所吸收，从而提高太阳能的光电转换效率。本发明中上转换荧光粉体材料颗粒度在1微米，并具有完整的独立单体颗粒，能够保证上转换荧光粉体有较高的发光效率，其吸收800-1600nm近红外光，发射400-540nm的可见光。本发明中上转换荧光粉体材料制备技术为常规的体材料制备方法。
本发明中带有荧光染料的透明有机玻璃板(1)中可以按重量比添加：0.01-1％的荧光增白剂。荧光增白剂可以提高紫外线与可见光荧光转换效率。
本发明中有机玻璃板下面有反射涂层(4)，实现方法：蒸镀有透明反射材料的薄层，其将可见光反射到有机玻璃板面，提高日光使用效率，并且有机玻璃板透明或半透明。反射涂层(4)还也可以是白色或银色涂层，其将可见光直接反射到有机玻璃板面。反射层可以将已经透过的可见光再次反射给有机玻璃，增强有机玻璃的边缘折射。加入反射涂层可以提高20-30％的折射效率。
本发明中太阳能电池(2)正表面应与透明有机玻璃板(1)侧面紧密结合，太阳能电池可以接收透明有机玻璃板折射光，并实现光电转换。
本发明中，在一固定框架内可以高密度分布排列多个单元彩色荧光太阳能电池板，形成矩阵彩色荧光太阳能电池板组(见图2)；不同的单元彩色荧光太阳能电池板，电路可以串联或并联。
【附图说明】
图1单元彩色荧光太阳能电池板结构图
图2矩阵彩色荧光太阳能电池板组结构图
图3荧光太阳能电池板原理图
【具体实施方式】
本发明一种彩色荧光太阳能电池板，它包括：带有荧光染料的透明有机玻璃板(1)，有机玻璃板下面有反射涂层(4)，有机玻璃板周边侧面镶嵌并密封有太阳能电池(2)，引出电极后从而形成一单元彩色荧光太阳能电池板；在单元彩色荧光太阳能电池板外部周边封装有固定框架(3)。
有机玻璃板材料可以是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或环氧树脂类材料，荧光染料、上转换荧光粉体材料与PMMA粉体及树脂类原料混合时应充分搅拌，保证均匀度；加温成型平板透明玻璃，高透明的有机玻璃板可以提高入射光折射效率。有机玻璃板侧面光滑平整非常重要，不光滑的侧面无法实现光折射。
本发明中带有荧光染料的透明有机玻璃板(1)是在有机玻璃原料中添加重量比的：0.01-1％的有机荧光染料及0.01-0.5％的上转换荧光材料；有机荧光染料选择使用可以抗紫外线及耐高温的材料，如使用分散荧光绿、荧光蓝、耐晒荧光黄绿、荧光黄等。上转换荧光材料颗粒度在1微米左右，并具有完整的独立单体颗粒；能够保证上转换荧光粉体有较高的发光效率，其吸收700-1600nm近红外光，发射400-540nm的可见光，如使用HT111型号。本发明中使用的荧光染料与上转换荧光粉体材料为常规市售产品。
本发明中带有荧光染料的透明有机玻璃板(1)中，可以添加重量比为0.01-1％的荧光增白剂。荧光增白剂可以提高抗紫外线与可见光荧光转换效率。荧光增白剂选择普通的市售产品。
本发明中有机玻璃板下面反射涂层(4)，可以是蒸镀透明反射材料的薄层，其将可见光反射到有机玻璃板面，提高日光使用效率，使有机玻璃板透明或半透明，又可在边缘断面产生明亮荧光。本发明中有机玻璃板下面反射涂层(4)也可以是白色或银色涂层，其将可见光直接反射到有机玻璃板面。如使用金属镀膜铬、金属镀膜镍、氧化钛涂层均可以。
本发明中太阳能电池正(2)表面应与有机玻璃板(1)侧面紧密结合，太阳能电池可以接收有机玻璃板折射光，并实现光电转换。有机玻璃板厚度通常为2-8毫米，太阳能电池硅片宽度小于或与之相等，太阳能电池硅片长度可以随意设计，以相互连接方便为原则。有机玻璃板与太阳能电池使用透明环氧树脂类材料无缝粘连。
本发明中，在一固定框架内可以高密度分布排列多个单元彩色荧光太阳能电池板；不同的单元彩色荧光太阳能电池板，电路可以串联或并联。本发明中的太阳能电池板电路连接可以在侧面根据需要与设计随意引出连接。封装固定框架可以使用金属或塑料材料。
本发明优点：
本发明在太阳能电池使用结构上与已知技术有较大区别，解决了光透过率与发光效率之间制约矛盾。本发明可以应用在现有各类太阳能电池面板上，明显提高光电转换效率。并且可不影响现有玻璃的可见光透过率。
本发明使用低成本方法，实现太阳能电池在阴天状态下使用，提高了30％的光电转换效率。在日光下使用提高了2％光电转换效率。
实施例
使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料，其按重量比加入0.1％的荧光蓝染料，加入0.1％的上转换荧光材料HT111，加入0.1％的荧光增白剂，混合后加温制备成厚度5毫米，面积尺寸为100X50(毫米)地带荧光染料的透明有机玻璃板。并在有机玻璃板一侧镀有透明金属反射层铬。
选择硅太阳能电池片宽度4.8毫米，长度30毫米，排列在透明有机玻璃板侧面，并使用环氧树脂粘结固定，电极并串连接，使用塑料外框固定与保护。
当阳光或可见光照射到透明有机玻璃板时，有机玻璃板发生蓝色荧光折射，折射光被太阳能电池表面吸收，产生光电转换。
在上面针对本发明较好的实施方式作了举例说明后，对本领域的技术人员来说应明白的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，对本发明所作的任何改变和改进都在本发明的范围内。