专利名称：用于太阳能电池的荧光光纤聚光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种荧光光纤聚光装置，特别涉及一种用于太阳能电池的荧光光纤聚 光装置。
背景技术：
在目前高油价的压力下，提高太阳能电池转换效率和降低成本，使其提供有竞争力的商用电是业界研发的重要方向。太阳能电池只在太阳光谱的有效波长范围(太阳能电 池量子效率谱)内具有较佳的光电转换效率，并且随着这个波长范围内光通量的增强而增 强。现在聚焦型太阳光汇聚器将太阳光谱中所有的光汇聚，其中有效波长范围之外的太阳 光产生的热量累计影响了太阳能电池效率的提升。荧光聚光技术，利用光谱转换将光电转 换效率低的太阳光转换为效率高的有效荧光，并利用全反射原理进行光汇聚，可以在避免 热量累计的情况下，实现有效荧光光通量的增强，从而最大程度提高太阳能电池的转换效 率。美国专利US20080149165A1的荧光聚光技术提高了安置于边缘的正面受光的太阳能电 池片的效率，但其平板型聚光单元对太阳能电池成本的降低并不明显。太阳能电池的封装耗材是太阳能电池遇到的最大成本问题。其根本原因在于常年 暴露于室外恶劣条件下的采光单元和封装单元的一体化。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于太阳能电池的荧光光纤聚光装置，可在室外立体 采光，将高通量的有效荧光通过光纤传导给不暴露在室外的太阳能电池，以提高太阳能电 池的转换效率，降低太阳能电池的封装和长途输电成本。为达到上述目的，本发明的技术方案如下一种用于太阳能电池的荧光光纤聚光装置，包括用于采光的荧光光纤，光汇聚转 换装置，传导光纤，以及面发光装置，所述荧光光纤的一端连接于光汇聚转换装置，并经传 导光纤连接到所述面发光装置。所述荧光光纤是包括含有荧光材料的石英光纤，或多组分玻璃光纤，或塑料光纤 或光子晶体光纤。所述荧光材料是发射光谱峰值在450到IOOOnm范围内的材料。所述荧光光纤为单根光纤或光纤束。所述荧光光纤的排列方式是并排、编织和捆 扎等各种线状物体组合方式。所述荧光光纤的编织组合方式包括用荧光光纤编制而成的服 装面。所述光汇聚转换装置是透明塑料或玻璃装置。所述光汇聚转换装置具有至少一面用于汇聚光源的细段。所述面发光装置是导光板。所述导光板是带有或不带有透明导电层的太阳能电池的基板和封装玻璃。采用本发明的技术方案，具有如下有益效果
首先，这种结构配置，成功地将普通的太阳光转换为高通量的高量子转换效率光， 在尽可能地降低了不能有效转换为电流的太阳光在太阳能电池中吸收后所引起的热量累 计的影响下，提高了太阳能电池转换效率。其次，基于采光和保护双重功能，传统采光方式需要价格昂贵的封装材料。而本专 利中的太阳能电池因为可以安置在室内或保护装置中，可以采用更为廉价的封装材料，从 而节省了生产成本。最后，因为本发明的采光单元可以进行立体空间采光，解决了安装太阳能电池的 屋顶和土地面积在电能消费集中得城市中日益紧张的问题，从而节省了普通太阳能电站的 长途输电成本。这样既可以降低封装成本；又解决了在电能消费集中的城市中安装太阳能 电池的土地面积日益紧张的问题，从而节省了普通太阳能电站的长途输电成本。
图1是用于太阳能电池的荧光光纤聚光装置的结构示意图；图2是荧光光纤采光束的结构示意图；图3是LED导光板的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发 明的功能、特点。如图1所示，用于太阳能电池的荧光光纤聚光装置，包括用于室外立体采光的荧 光光纤1，将荧光光纤的光纤端点汇聚为点光源的光汇聚转换装置2，将光汇聚转换装置转 换的点光源传导到室内的传导光纤3，和将传导光纤传输到室内的点光源转换为面光源的 面发光装置4，所述荧光光纤，光汇聚转换装置，传导光纤，以及面发光装置顺次连接。本发 明的荧光光纤包括含有荧光材料的各种石英光纤，多组分玻璃光纤，塑料光纤和光子晶体 光纤；荧光材料在光纤的芯层中。用于本发明的荧光材料的发射光谱对应各种太阳能电池 量子效率谱，优选发射光谱峰值在450到IOOOnm范围内的材料，例如二萘嵌苯类或香豆素 类染料。荧光光纤的长度可以从5cm-100m;荧光光纤既可以是单根光纤，也可以是光纤 束。按照长度和排列方式不同的组合；排列方式可以是并排、编织和捆扎等各种线状物体组 合方式，所呈现的形状是立体采光面。如图2所示，荧光光纤束如树木分形生长的形状，此 为一种非常理想的空间采光结构。用于本发明的荧光光纤的编织组合方式还包括用荧光光 纤编制而成的服装面料。本发明的光汇聚转换装置是利用折射或者反射原理将许多荧光光纤的光进行汇 聚并可以在一个传导光纤中传输的装置。其可以是透明塑料或玻璃装置。所述光汇聚转换 装置具有至少一端用于汇聚光源的细段。
本发明的面发光装置用于将传导光纤传输到室内的点光源转换为面光源的装置， 其可以是导光板5。导光板是带有或不带有透明导电层的太阳能电池的基板和封装玻璃，如 图3所示，通过光纤汇聚传导组合将上述点发射有效荧光传导到太阳能电池处，并转换为 面发射光供给不暴露在室外太阳能电池发电。
例如，采用数十根2m长的荧光光纤组成光纤束，将其一端利用胶水固定于PMMA约 束内组成荧光光纤采光束。PMMA约束是用PMMA制作的带孔的装置，带大孔的粗端对接荧光 光纤，带小孔的细端固定传导光纤。其中PMMA约束包括一个用于连接单根光纤的细段。利 用IOm的导光光纤将数个PMMA约束细段和LED导光板的每一个光源放置处一一对应连接。 将LED导光板的发光面与太阳能电池受光面对立放置。将荧光光纤束放置于阳光下，光线 会通过上述装置通过导光板传出。太阳能电池可以在放置于室内的导光板照射下进行光电 转换而发电。
最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽 管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然 可以对本发明的具体实施方式
进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发 明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
权利要求
一种用于太阳能电池的荧光光纤聚光装置，其特征在于包括用于采光的荧光光纤，光汇聚转换装置，传导光纤，以及面发光装置，所述荧光光纤的一端连接于光汇聚转换装置，并经传导光纤连接到所述面发光装置。
2.根据权利要求1所述的用于太阳能电池的荧光光纤聚光装置，其特征在于，所述荧 光光纤是包括含有荧光材料的石英光纤，或多组分玻璃光纤，或塑料光纤或光子晶体光纤。
3.根据权利要求2所述的用于太阳能电池的荧光光纤聚光装置，其特征在于，所述荧 光材料是发射光谱峰值在450到IOOOnm范围内的材料。
4.根据权利要求3所述的用于太阳能电池的荧光光纤聚光装置，其特征在于，所述荧 光材料是二萘嵌苯类或香豆素类染料
5.根据权利要求1或2或3或4所述的用于太阳能电池的荧光光纤聚光装置，其特征 在于，荧光光纤为单根光纤或光纤束。
6.根据权利要求5所述的用于太阳能电池的荧光光纤聚光装置，其特征在于，荧光光 纤的长度是5cm-100m。
7.根据权利要求5所述的用于太阳能电池的荧光光纤聚光装置，其特征在于，荧光光 纤束的排列方式是并排、编织和捆扎等各种线状物体组合方式。
8.根据权利要求7所述的用于太阳能电池的荧光光纤聚光装置，其特征在于，所述荧 光光纤束的编织组合方式包括用荧光光纤编制而成的服装面。
9.根据权利要求1所述的用于太阳能电池的荧光光纤聚光装置，其特征在于，所述光 汇聚转换装置是透明塑料或玻璃装置。
10.根据权利要求9所述的用于太阳能电池的荧光光纤聚光装置，其特征在于，所述光 汇聚转换装置具有至少一面用于汇聚光源的细段。
11.根据权利要求1所述的用于太阳能电池的荧光光纤聚光装置，其特征在于，所述面 发光装置是导光板。
12.根据权利要求1所述的用于太阳能电池的荧光光纤聚光装置，其特征在于，所述导 光板是带有透明导电层的太阳能电池的基板和封装玻璃。
全文摘要
本发明公开了一种用于太阳能电池的荧光光纤聚光装置，通过荧光光纤的立体空间采光系统将太阳光转换为高通量的高量子效率的汇聚光通过光纤传导给不暴露在室外的太阳能电池，在降低了的热量累计的影响下，提高了太阳能电池转换效率。不暴露在室外可以降低封装成本。立体空间采光解决了安装太阳能电池的屋顶和土地面积在电能消费集中的城市中日益紧张的问题，从而节省了普通太阳能电站的长途输电成本。
文档编号H01L31/0232GK101825735SQ20091004690
公开日2010年9月8日 申请日期2009年3月3日 优先权日2009年3月3日
发明者夏芃, 孙明达, 汪镜, 范振华, 范继良, 郑飞璠 申请人:上海拓引数码技术有限公司