CN102013842B - 太阳光电板玻璃系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种透明、透光且转能的太阳光电板玻璃系统，主要包括导能层、集能层、转能层及储能系统，其中，导能层通过结构中的纳米导光粒子引导光能作单一方向的运行，并将光子束集中在集能层，转能层可有效的将集能层中的电能传送运用或储存在储能系统中。本发明的太阳光电板玻璃系统，透明、透光、可有效收集室内外的光源进行光电转换，并可避免高温余热对零部件的损害，兼具美观、产业利用性和经济性。

Description

太阳光电板玻璃系统
技术领域
本发明涉及节能系统，具体地说，是关于一种透明、透光及转能的太阳光电板玻璃系统。
背景技术
由于地球上的天然资源有限，而各种诸如石油、天然气等能源也因人类消耗而大量减少，因此对于天然能源的利用以及开发则更显得重要。然而一般民众日常所需用电随手可得，对于资源的珍贵并无深刻的体会认识，因而导致无法节制用电，也无法达到显著的节能效果。
另外，由于原料资源日益减少，造成民生用电的费用不断提升，这种现象纵使可提醒使用者节约用电，但仍无法改变资源短缺的事实，因此，此种供电模式不符合经济性的考虑。
随着科技的发展，太阳能的利用已延伸到室内供电的领域，而目前的太阳光电系统，是将其太阳光电板装设在建筑物的屋顶、庭院等处，并于白天吸收太阳光转换成电能，供给建筑物用电或储存，据以减少对电力公司的需求，达到节能的目的。
上述光电系统虽然已经运用天然资源转换，但仍存在以下缺点：
1)因传统光电系统需要有充足的阳光照射才能发挥其能源利用的功效，但对于日照不足或气候不适宜的地区而言，则无法受惠于此种系统的优点，这样将大幅度增加其光电系统的装设限制，也不符合城市建筑的可利用性的要求。
2)传统光电系统主要是对紫外光进行收集及转换，因此只能在日照时产生电能，但如果对于日常生活中所使用或产生的可见光进行收集再利用，可扩大此种系统的使用效益，因此还具有创新改进的空间。
3)关于产品的外观，此种光电板为不透明且不透光的式样，虽然可通过多样化的排列组合达到造型上的修饰，但仍然无法广泛应用于一般居家的建筑设计中，有待加以改进。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种透明、透光且转能的太阳光电板玻璃系统。
本发明的太阳光电板玻璃系统，透明、透光并且转能，包括导能层、集能层、转能层及储能系统，其中，所述导能层通过结构中的纳米导光粒子引导自然光能作单一方向的运行，并将光子束集中到所述集能层中，并透过所述转能层将所述集能层中的光能转换为电能，传送并提供用电需求或储存在所述储能系统中。
本发明的太阳光电板玻璃系统，所述导能层通过上下两层玻璃夹持高分子集光板、高分子反射板及数片光倍频胶膜组合为一体，并且在所述导能层外侧依次包覆集能层和转能层。
本发明的太阳光电板玻璃系统，所述高分子集光板的基本材质为硬质交联状的高分子材料，所取用的原型胶粒使用前先预以静置，将主要的集光纳米粒子进行表面官能基处理后，与胶粒按均质比例混合，并压制成薄板，其中，所述硬质交联状的高分子材料为聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯酯(AC)、或丙烯苯乙烯共聚物(ABS)；所述集光纳米粒子为氧化锡铟(ITO)、铬钼粉状金属(E-Cr)、钼粉状金属(Mo)、氧化锌铟(i-ZnO)、氧化锌铝合金(ZnO/Al2O3)、或铜化镓(CuGa)；所述集光纳米粒子与胶粒混合的均质比例为0.01％～10％；所述压制薄板的厚度根据其透明度、雾化度及强度的需求在2mm～12mm间调整。
本发明的太阳光电板玻璃系统，所述高分子反射板使用高分子胶粒作为硬质薄板胶片，并在所述高分子薄板胶片上旋涂、淋涂或精密喷涂高反射的纳米金属粒子。其中，所述高分子薄板胶片的厚度为0.15mm～0.30mm，并且所述高分子薄板胶片的材质为聚乙烯乙酯苯乙烯共聚物(PET)、聚乙烯乙酸苯乙烯共聚物(PETG)或丙烯苯乙烯共聚物(ABS)；所述高反射的纳米金属粒子为铜、铝、银、或镍离子。
本发明的太阳光电板玻璃系统，所述光倍频胶膜是玻璃、高分子集光板及高分子反射板的粘合媒介；所述光倍频胶膜选用多种高分子线性材料作为包覆倍频发散纳米粒子的载体，所述倍频物质采用无机化学荧光粒子，经加工再分裂为光倍频发散，光发散能力增加15％～45％；且所述光倍频胶膜是将所有纳米尺寸的粒子作表面官能基处理后，与多种特定高分子线性材料混合，经混炼制成胶糊再造粒子，并压制成可挠性胶膜；所述光倍频胶膜中纳米粒子的含量为0.01％～5％，所需使用的胶膜的厚度为0.25mm～1.0mm。
本发明的太阳光电板玻璃系统，所述转能层上涂覆导热涂层。
本发明的太阳光电板玻璃系统，具有以下效果：
1)本发明的太阳光电板玻璃系统可吸收大气中的可见光，不论是室内外的光源，都可提供光电循环的再生功效，进而增加使用效益，且大幅度改善常用光电系统装设地点的限制，并可有效结合一般建筑物所配置玻璃制成的门、窗、墙或帷幕，是具有产业利用性的新建材产品；
2)本发明的太阳光电板玻璃系统转能层上所涂覆的导热涂层，可有效发散光电转换所产生的余热，避免因高温余热造成零部件的损害；
3)本发明的太阳光电板玻璃系统透明、透光，符合产业或家庭使用的普遍性，兼具美观及经济利用价值。
附图说明
图1为本发明的结构分解示意图。
图2为本发明的结构示意图。
图3为本发明的光线穿透及吸收状态示意图。
图4为本发明的实施例图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，参照附图，对本发明做进一步说明。
首先，参考图1和图2，本发明的光电玻璃板1系统主要由导能层10、集能层15、转能层16及储能系统17四部分结合而成，所述导能层10通过结构中的纳米导光粒子引导光能作单一方向的运行，并将光子束集中到集能层15中，所述转能层16可有效的将集能层15中的电能传送运用或储存在储能系统17中。其中，所述导能层10通过上下两层玻璃11夹持高分子集光板13、高分子反射板14及数片光倍频胶膜12组合为一体，并且在所述导能层10的外侧依次包覆集能层15及转能层16。
所述高分子集光板13，其基本材质可选择硬质交联状的高分子材料，如聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯酯(AC)、及丙烯苯乙烯共聚物(ABS)等，所采用的原型胶粒使用前先预以静置，主要的集光纳米粒子，如氧化锡铟(ITO)、铬钼粉状金属(E-Cr)、钼粉状金属(Mo)、氧化锌铟(i-ZnO)、氧化锌铝合金(ZnO/Al2O3)、及铜化镓(CuGa)等，进行表面官能基处理后，将其与胶粒混合成0.01％-10％的均质比例，再压制成薄板，厚度依照透明度、雾化度或强度的需求，在2mm～12mm间调整。
当光子束欲穿透光电玻璃板1时，所剩余的能量在所述高分子反射板14得以再次反射，回到高分子集光板13中捕集，以提高光电转换的效率。所述高分子反射板14主要采用的高分子胶粒为硬质薄板胶片，所需厚度约为0.15mm～0.3mm，并且在此高分子薄板胶片上旋涂、淋涂或精密喷涂如Cu、Al、Ag、Ni(铜、铝、银、镍离子)等高反射的纳米金属粒子，此高分子薄板胶片可为聚乙烯乙酯苯乙烯共聚物(PET)、聚乙烯乙酸苯乙烯共聚物(PETG)、丙烯苯乙烯共聚物(ABS)等材质。
所述光倍频胶膜12除了具有光感效果外，还是玻璃11、高分子集光板13和高分子反射板14的粘合媒介，它是选用多种高分子线性材料作为包覆倍频发散纳米粒子的载体，该倍频物质可采用无机化学荧光粒子，经加工再分裂为光倍频发散，进而可增加15％～45％的光发散能力。该处通过所有纳米尺寸的粒子作表面官能基处理后，即可与多种特定高分子线性材料混合，经混炼制成胶糊再造粒子，并压制成可挠性胶膜，另外，该光倍频胶膜12中纳米粒子物质含量可在0.01％～5％调整，而且在本发明的系统中，所使用的胶膜的厚度约为0.25mm～1.0mm。
另外，如图3所示，当电灯光源20发散出可见光A时，该可见光A穿透最上层玻璃11，接触光倍频胶膜12时，其部分光能被吸收并传至集能层15处，而穿透光倍频胶膜12的可见光A在接触高分子集光板13时，其光能在此处被大量吸收且传至集能层15，之后光倍频胶膜12也可少量吸收继续穿透的可见光A。然而，当剩余的可见光A接触高分子反射板14时，有部分光能将再次反射回上层的高分子集光板13和光倍频胶膜12中补充吸收，而最后剩余的可见光A则自下层玻璃11中透出。因此，由上可知，当光源自穿透最上层玻璃11起，可透过光倍频胶膜12及高分子集光板13的层层吸收，并通过高分子反射板14将部分光源反射再吸收，使光电玻璃板1得以大幅增加其光电吸收及转换的使用效率。
另外，当该集能层15所接收的光能，透过转能层16将其转换为电能储存至储能系统17中时，对于光电转换时所产生的余热，可利用转能层16上所涂覆的导热涂层，达到发散热能的作用，来避免余热的囤积造成系统零部件的损害。
参考图4，该光电玻璃板1装设在建筑物的墙面21上，当室外的太阳光源30或室内的电灯光源20发散自然光A时，均可透过光电玻璃板1吸收光能，并立即转换成电能供给室内用电，或储存在储能系统17中，而该储能系统17可为铅酸电池、镍氢电池、铅钙电池、锂铁电池或锂锰电池等。所以，因本发明系统可吸收大气中的可见光，使得不论是室外的太阳光，还是室内电灯所发散的照明光源，都可产生光电循环的再生利用，进而扩大其可利用的装设形态及提高经济效益。
虽然已参考较佳实施例对本发明进行了描述，应当理解，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明的范围的情况下可以作出等同替换和改进。以上实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。

Claims (14)

1.一种太阳光电板玻璃系统，其特征在于，包括导能层、集能层、转能层及储能系统，其中，所述导能层通过结构中的纳米导光粒子引导自然光能作单一方向的运行，并将光子束集中到所述集能层中，并透过所述转能层将所述集能层中的光能转换为电能，传送并提供用电需求或储存在所述储能系统中。
2.根据权利要求1所述的太阳光电板玻璃系统，其特征在于，所述导能层通过上下两层玻璃夹持高分子集光板、高分子反射板及数片光倍频胶膜组合为一体，并且在所述导能层外侧依次包覆集能层和转能层。
3.根据权利要求2所述的太阳光电板玻璃系统，其特征在于，所述高分子集光板的基本材质为硬质交联状的高分子材料，所取用的原型胶粒使用前先预以静置，将主要的集光纳米粒子进行表面官能基处理后，与胶粒按均质比例混合，并压制成薄板。
4.根据权利要求3所述的太阳光电板玻璃系统，其特征在于，所述硬质交联状的高分子材料为聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚丙烯酯、或丙烯苯乙烯共聚物。
5.根据权利要求3所述的太阳光电板玻璃系统，其特征在于，所述集光纳米粒子为氧化锡铟、铬钼粉状金属、钼粉状金属、氧化锌铟、氧化锌铝合金、或铜化镓。
6.根据权利要求3所述的太阳光电板玻璃系统，其特征在于，所述集光纳米粒子与胶粒混合的均质比例为0.01％～10％。
7.根据权利要求3所述的太阳光电板玻璃系统，其特征在于，所述压制薄板的厚度根据其透明度、雾化度及强度的需求在2mm～12mm间调整。
8.根据权利要求2所述的太阳光电板玻璃系统，其特征在于，所述高分子反射板使用高分子胶粒作为硬质薄板胶片，并在所述高分子薄板胶片上旋涂、淋涂或精密喷涂高反射的纳米金属粒子。
9.根据权利要求8所述的太阳光电板玻璃系统，其特征在于，所述高分子薄板胶片的厚度为0.15mm～0.30mm，并且所述高分子薄板胶片的材质为聚乙烯乙酯苯乙烯共聚物、聚乙烯乙酸苯乙烯共聚物或丙烯苯乙烯共聚物。
10.根据权利要求8所述的太阳光电板玻璃系统，其特征在于，所述高反射的纳米金属粒子为铜、铝、银、或镍离子。
11.根据权利要求2所述的太阳光电板玻璃系统，其特征在于，所述光倍频胶膜是玻璃、高分子集光板及高分子反射板的粘合媒介。
12.根据权利要求2所述的太阳光电板玻璃系统，其特征在于，所述光倍频胶膜选用多种高分子线性材料作为包覆倍频发散纳米粒子的载体，所述倍频发散纳米粒子采用无机化学荧光粒子，经加工再分裂为光倍频发散，光发散能力增加15％～45％；且所述光倍频胶膜是将所有纳米尺寸的粒子作表面官能基处理后，与多种特定高分子线性材料混合，经混炼制成胶糊再造粒子，并压制成可挠性胶膜。
13.根据权利要求12所述的太阳光电板玻璃系统，其特征在于，所述光倍频胶膜中纳米粒子的含量为0.01％～5％，所需使用的胶膜的厚度为0.25mm～1.0mm。
14.根据权利要求1所述的太阳光电板玻璃系统，其特征在于，所述转能层上涂覆导热涂层。
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