CN109073276A - 高效的空间壳太阳能装置 - Google Patents

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Abstract

本文提供了一种高效空间壳太阳能装置。该装置使用至少两种不同的太阳能吸收材料来吸收来自不同光谱的太阳光的太阳能。该吸收材料包含至少一种透明的太阳能吸收材料，其主要从太阳光的紫外线和/或红外线吸收太阳能。该装置可以是新制造的或可以是由现有的低辐射率玻璃、光伏面板和薄膜电池等改进而来。

Description

高效的空间壳太阳能装置
技术领域
本文涉及太阳能的应用。本文尤其涉及高效的空间壳太阳能装置。该装置使用至少两种不同的太阳能吸收材料来吸收来自不同光谱带的太阳光的太阳能。至少一种透明的太阳能吸收材料用于主要吸收主要来自紫外线和/或红外线的太阳能。
背景技术
本申请要求PCT/CA/2016/000085和PCT/CA2016/000086申请的优先权。
我们正在进入一个新的能源时代。太阳能将成为新能源时代的关键能源和最重要的能源。许多太阳能应用产品正处于开发和运行中。更多的研发将改进现有产品，并试图实现高效的太阳能装置和系统。
什么是理想的高效太阳能装置？如何实现高效率？
太阳光的能量主要位于三个光谱区域：紫外线、可见光和红外线。太阳能的应用领域有三个：太阳能生热、太阳能发电和照明。理想的高效太阳能装置可能具有以下功能的大部分：
1.该装置不仅可以将太阳能转换为电能，还可以将太阳能转换为热能，并提供太阳能电能和太阳能热能。它是一个集太阳能发电和太阳能生热于一体的解决方案。
2.该装置可以从三个主要的太阳能光谱区域吸收太阳能。可能需要至少两种太阳能吸收材料。
3.就地发电、就地存储和就地消耗，以减少传输损耗。空间壳太阳能装置可能是解决方案。
4.最好考虑到空间的照明。包括至少一种透明的太阳能吸收材料的半透明装置是一种可能的解决方案。
5.可以适应当地的天气和经济状况。这可能意味着在所有地区使用单一产品的时代已经结束。太阳能产业需要进入精细太阳能工业的时代。
基于以上分析，市场上大多数太阳能应用产品都具有一定的改进空间。举例如下：
光伏电池板和薄膜电池板是目前市场上最受欢迎的太阳能电池产品。但它们的效率达不到30％。浪费了70％的太阳能。
基于太阳能电池技术的中央发电站还需要增大电力传输中的能量损失。
单个太阳能发热产品具有非常高的太阳能生热效率，但使用的灵活性较差。
一些集成太阳能发电和太阳能生热的产品由于单元的效率不高，因此也并不是完全理想的。
还有太阳能节能玻璃，例如低辐射率玻璃(Low-E玻璃)等，如隔热玻璃。它们是涂覆有太阳能热涂层的隔热玻璃。考虑到当地的天气条件，在某些地区也可以提高其能源效率。
因此，存在改进现有产品或开发新产品的空间。在现有技术PCT/CA2013/000856和优先权申请PCT/CA/2016/000085和PCT/CA2016/000086中已经介绍了原因、想法、步骤和解决方案。本文不再对其重复。
本发明的目的是提供一种用作空间壳的高效的太阳能装置。该装置也可以用作社区的中央能源站的基本单元。空间壳是指一个物体完全或部分地遮盖一个空间并将此空间与周围环境区隔开来。空间举例为建筑物和运输装置。建筑物的例子包括工业建筑、商业建筑和住宅建筑。运输装置可以选自：道路运输装置，铁路运输装置，海上运输装置和航空运输装置等。壳装置的示例包括运输装置和建筑物的窗户、门、屋顶、墙壁以及它们的组合。
本文的基本思路和技术路线如下：
所述装置包括至少两种可分离的或电绝缘的太阳能材料。该装置可以从太阳光的三个主要光谱即紫外光(UV)、可见光(VL)和红外光(IR)吸收太阳能。首先该装置需要尽可能多地将太阳能转换为电能。然后该装置将剩余的太阳能转换为热能。该装置可用作空间壳，所以其不仅可以提供太阳能电力，还可以通过就地接收太阳能来加热和冷却空间。所述两种吸收材料中的至少一种是透明的。因此，阳光可以部分地穿过第一吸收材料并到达第二吸收材料。阳光最好能进入空间照明。该装置将不同地区的天气情况考虑在内。新技术不仅可以生产新产品，还可以用于改造现有的太阳能产品。
发明内容
本文提供一种如权利要求1所述的高效的空间壳太阳能装置。该装置包括：至少两种不同的用于吸收太阳能的太阳能吸收材料，所述吸收材料包括至少一种透明的太阳能吸收材料，其主要从太阳光的紫外光和/或红外光吸收太阳能；至少一种用于放置所述吸收材料的透明载体材料；以及用于传递吸收的太阳能热以供使用的流体通道。
上述装置的太阳能吸收材料可选自：用于低辐射率玻璃的半透明涂层材料；用于隔热玻璃的太阳能吸热材料；用于太阳能生热产品的太阳能生热材料；太阳能电池材料，主要将来自可见光的太阳能转换为电能并且包括半导体(例如硅)，并且所述太阳能电池还可以将太阳能转换成热能；有机太阳能涂层；将太阳能转换为电能的透明材料，其主要将接收到的来自太阳光的紫外线和/或红外线的太阳能转换成电能；将太阳能转换为热能的透明材料，其主要将来自太阳光的红外线和/或紫外线的太阳能以及基于聚合物分散液晶(PDLC)的智能膜和所需的电源将所接收到的太阳能转换成热能。
根据权利要求1所述的装置，其中所述智能膜包括控制装置，所述控制装置包括选自变压器、光度计、计时器和控制器的一个或多个器件。
根据权利要求1所述的装置，其中所述载体材料选自：一种透明载体材料；两个平行联接并由气隙隔开的载体材料；三个平行联接并由气隙隔开的载体材料。
当上述装置包括将太阳能转化为电能的材料时，还包括用于传输所述电力以供使用的电连接装置。该电连接装置包括选自DC/AC转换器、变压器、光度计和控制器的一个或多个器件。
上述装置中所述载体材料可选自：隔热玻璃、玻璃、聚合物、薄膜/金属膜、能够接收太阳光的空间壳的部件的表面、中空玻璃或双层玻璃、隔热玻璃以及基于太阳能电池的太阳能电池板或薄膜。
上述装置中所述太阳能流体通道包括选自以下器件中的一种或多种：环绕太阳能吸热材料的空气、液体通道、气体通道、风扇、泵以及用于传输所述流体的控制器。
上述装置中所述两种太阳能吸收材料布置在一个透明材料的两侧；其中所述透明材料可拆卸地插入位于隔热玻璃内的槽中。
上述装置包括用于接收所述装置的位于空间壳中的框架，并且其中所述装置可从所述框架移除；并且其中所述具有太阳能吸收材料的载体材料可以自所述装置拆除以进行更换和维修。这是因为太阳能吸收材料的运行寿命比玻璃的运行寿命短。
上述装置中所述太阳能吸收材料和载体材料选自层压装置和可假设的装置而集成在一起，其中所述太阳能吸收材料和载体材料被隔板和气隙隔开。
根据权利要求1所述的装置，还包括选自下述内容中的一个或多个：布置在所述装置的后部的隔热材料、用于存储热并限制该装置的工作温度的设置在该装置下方的相变材料和用于传输所吸收的热的流体通道。
本申请还提供了一种包括高效的空间壳太阳能装置的空间和空间壳，包括：至少两种不同的太阳能吸收材料以吸收太阳能；所述吸收材料包括至少一种透明的太阳能吸收材料，其主要从太阳光的紫外光和/或红外光吸收太阳能；至少一种用于放置所述吸收材料的透明载体材料；以及用于传输吸收的太阳能以供使用的流体通道。
通过结合附图对下文本文的具体实施例的描述进行评述，本文的其它方面和特征将对于本领域普通技术人员而言是显而易见的。它们也包括在本申请的权利要求中。
附图说明
图1是示出了太阳能装置的部件的图像和符号的示意图。
图2是示出了高效太阳能装置的示意图。
图3是示出了高效空间壳太阳能装置的示意图。
图4是示出了改造后的低辐射率玻璃或隔热玻璃的示意图。
图5是示出了光可调的太阳能装置的示意图。
具体实施方式
以下是如何构建示例性的高效太阳能装置的具体实施例。这些例子还解释了如何通过添加新部件来修改和升级现有太阳能装置并提高其效率。本发明中的一些要求保护的材料是非常薄的部件，例如涂层和薄膜等。它们中的一些是透明或半透明的。在附图中绘制和识别它们是非常困难的。首先在图1中定义了部件的图像和符号。图2中的图将使用符号来表示装置的部件。对部件的介绍适用于所有公开的内容。
参见图1：图1提供了要求保护的装置的部件及用于在以下附图和描述中易于识别出这些部件的介绍、图像和符号。描述如下：
01：阳光，所有太阳能的源泉。
11：太阳能吸收材料，将太阳能转换为光电和光热或仅仅转换为太阳能热。
111：太阳能电池材料，主要以太阳能电池为基础将太阳能转化为电能。太阳能电池材料也产生太阳能热。例如广泛使用的PV(光伏)电池和薄膜电池。太阳能电池材料通常包括半导体(例如硅)材料。太阳能电池主要吸收可见光线。太阳能电池不是透明的太阳能材料。太阳能电池材料的电池、模块和面板是半透明或不透明的。
112：将太阳能转化为热能的太阳能生热材料。
121：透明的太阳能发电材料，其主要将来自紫外线和/或红外线的太阳能转换为电能。
122：透明的太阳能生热材料，其主要将来自红外线和/或紫外线的太阳能转换成热能。
123：用作智能膜或光可调的薄膜的聚合物分散液晶(PDLC)。太阳能热材料还包括聚合物分散液晶(PDLC)。智能膜或可调光薄膜由聚合物分散液晶(PDLC)制成。它是一种能够通过受控电场在透明和不透明之间进行调节的透光产品。因为它可以是完全透明的，所以在本发明中，智能膜也可作为透明的太阳能吸热材料。
注：有几种透明的太阳能吸收材料。这类材料的共同特征是它们主要从紫外线或红外线或两者吸收太阳能。在本发明中，透明的太阳能吸收材料包括透明的太阳能发电材料，透明的太阳能生热材料和PDLC。透明的太阳能吸收材料可包括有机太阳能吸收涂层。
13.载体材料：载体材料用作设置和支撑吸收材料。它还用于将其他材料或空气与太阳能吸收材料隔开和/或隔绝。载体材料可以是透明的、半透明的或不透明的。透明的载体材料的示例包括透明玻璃、聚合物和薄膜等。常用的半透明载体材料是涂有半透明涂层的透明材料。空间壳的部件也可以是载体材料。它们可以包括运输装置和建筑物的屋顶、墙壁、窗户、门的材料。
131：玻璃和硬质透明材料。
132：薄膜和软质透明材料。
133：空间壳的表面材料。
14：流体通道：流体通道是用于传输吸收的太阳能的液体通道或气体(例如空气)通道。没有进行隔热的前表面或后表面也是空气通道以供空气传热。流体通道可选择性地包括：驱动装置(例如泵和风扇)，传感器和控制器以迫使和引导流体流动以进行热传递。
141：液体通道。
142：气体(例如空气)通道。
15：气隙
16：反射材料。
17：电连接装置：用于连接太阳能发电材料以传输供使用的电力的装置或连接两种太阳能发电材料的装置。电连接装置可选择性地包括：连接器、开关、DC/AC转换器、变压器和控制器。
18：隔热材料。
参见图2，示出了具有如图1所示的装置符号的示例性高效的太阳能装置。在图2中，装置A包括玻璃或透明膜131、反射材料16、为太阳能电池的太阳能电池材料111以及玻璃或透明膜(第二个131)的遮盖层。太阳能电池材料111可以是一层或多层。关键是太阳能电池包含硅，主要从可见光线吸收太阳能。方案A是市场上常用的太阳能电池板或薄膜太阳能电池的典型布置。为了提高装置的效率，我们可以在装置A的顶部添加透明的太阳能发电材料121。例如，在层压的装置A的前玻璃131上施加涂层121以产生更多电力。这是图1的方案B。为了获得由装置B吸收的太阳能热，可以在121上方和第三透明材料131下方添加气隙或空气通道142。通道142可以包括用于传递热量的风扇或泵19，风扇或泵19包括电源和控制器。这在图1的C中示出。此外，为了提高太阳能热效率，可以在111和16之间添加透明的太阳能热吸收材料122。第一透明材料131和第二透明材料131之间的材料可被层压在一个装置中。我们甚至可以在第二透明材料131下面放置121进行层压。这是图1的方案D。装置D需要用于组装装置的框架(图1中未示出)。当阳光01照射在装置D上时，光通过第三透明材料131和142，透明的太阳能电材料121主要从紫外线吸收第一部分的太阳能并将其转换为电能。通过电连接装置(未在图2中示出)传输电力以供使用。剩余的光通过131并到达111，111的太阳能电池主要从太阳光的可见光吸收太阳能并将其转换为电能以供使用。太阳能热吸收材料122主要从太阳光的红外线吸收太阳能并将其转换成热。反射材料16反射所有到达其表面的太阳光，并在相反方向上重复上述流程，以进一步提高太阳光的太阳能效率。
并不必要完全按照图1所示的顺序布置图1中的材料。材料的顺序可以根据工程情况而改变。例如，142和121可以在C情况下交换彼此的位置。涂层121可以施加在透明材料131下方和流体通道142上方。在这种情况下，具有透明的太阳能电涂层的玻璃可以轻松地添加到在现场现有的PV板中以提高现有太阳能板的效率。图1中的材料也不必一定要层压。例如，在方案C中，第一透明材料131和第二透明材料131可以是隔热玻璃。
并不必一定要将图1的D中的所有材料都包括在一个装置中。我们可以通过添加太阳能吸收材料121和122中的任何一种来提高装置的效率。例如，在图2的例子D中，我们可以用太阳能生热材料122替换反射材料16，以获得半透明的太阳能电热装置以用于空间的加热和照明。方案F包括131-121-142-131-111-131-122-16，其为D的修改版本。在方案G中，在改进的高效的太阳能装置的背面添加隔热材料15以供寒冷地域的空间壳的屋顶或墙壁使用。隔热材料15也可以由布置在该装置下方的相变材料代替，以存储热并为该装置的工作温度设限。有时相变材料包括流体通道。
可提供更多改良的样品以满足不同的经济和天气情况。图2中的所有装置包括至少两种不同的太阳能吸收材料，并且所述太阳能吸收材料包括至少一种透明的太阳能吸收材料，其主要从紫外线和/或红外线吸收太阳能。
参考图3，以纵剖视图示出了示例性高效的太阳能装置30。
装置30可以具有一块透明的载体材料31(例如玻璃)，其具有第一侧311和第二侧312。如权利要求1所述的两种不同的太阳能吸收材料3110和3120可以布置在装置30的两侧。规则如下。
该装置可具有两块透明载体材料31和32。材料32(例如也是玻璃)具有第一侧321和第二侧322。根据权利要求1所述的两种不同的太阳能吸收材料可以布置在选自装置30的四个侧面中的任意两个侧面上。规则与下文提供的规则相同。但通常两个玻璃组件具有间隔件(35+36)以分隔两个玻璃31和32。因此，出于保护材料的原因，将权利要求1所述的太阳能材料3120和3220施加在侧面312和322上。
装置30可以具有三块透明材料(例如也为玻璃)31、32和33。玻璃33具有第一侧331和第二侧332。权利要求1所述的两种不同的太阳能吸收材料可以布置在选自装置的六个侧面中的任意两个侧面上。它们可以是从3110、3120、3210、3220、3310和3320中选择的两种材料。这些规则与下面提到的规则相同。在这种情况下，间隔件是35或36，这里是35，也可以是用于流体3501和3502的流体通道，以传输用于空间加热的太阳能和冷却。当太阳能吸收材料包括一种太阳能发电材料(例如太阳能电池，透明的太阳能发电材料和智能膜等)时，电连接装置301将获取太阳能电力以供使用。如果太阳能吸收材料包括两种太阳能发电材料(例如太阳能电池，透明太阳能发电材料和智能膜等)，则电连接装置301和302将分别获取太阳能电力以供使用。电连接装置301和302可以包括选自DC/AC转换器、变压器、光度计和控制器中的一个或多个。如果两种太阳能发电材料的电压不同，则也可能需要电压适配器。
以下是装置30需要遵循的一些规则：a.太阳能发电材料而不是太阳能热材料位于太阳光300的前方。b.透明的太阳能吸收材料而不是半透明和不透明的材料位于阳光的前方。c.在寒冷地区，吸收更多太阳能的材料布置在更靠近空间内部的位置。而在炎热气候的地区则相反。将使用装置30来描述如何根据当地天气和经济情况来创建新的高效的太阳能空间壳装置或使用现有装置来改造成一个高效的太阳能空间壳装置。
框架39用于将装置30组装并固定在一个空间的空间壳中(图中未示出)。装置30可以可拆卸地容置在框架的槽中并且从其中移除。具有太阳能吸收材料(如果有的话)的玻璃31、32和33也可以从装置30上拆下，以重新涂覆、修复或更换装置和/或玻璃上的涂层。
此外，为了减少玻璃的浪费并节省更换成本，两种要求保护的材料可以应用于由第一玻璃31和第二玻璃32形成的隔热玻璃之间的玻璃33的两侧。隔热玻璃中的槽333可拆卸地接收包括太阳能吸收材料3310和3320的玻璃32。其他部件如间隔件36、流体通道35、电连接装置301和302与上述样品中提到的相同。操作处理也与上述类似。不同之处在于当需要更换太阳能吸收材料时，可以从框架中移除该装置，并且可以移除和更换隔热玻璃之间的玻璃33。装置的大多数部件保持不变。
并不必一定要将太阳能吸收材料限制成两种材料。例如，在图3中，3310是透明的太阳能发电材料，3320是太阳能电池材料，3230是半透明的太阳能生热材料。当太阳光300照射在装置30上时，透明的太阳能发电材料3310首先吸收紫外线并将其转化为电能输送到连接器301。太阳能电池材料3220吸收可见光并将其转换成电能并输送到连接器302。半透明的太阳能生热材料3330吸收部分其余阳光并将其转换为太阳热。阳光的最后一部分进入空间内的房间以供照明。
对于所有上述例子，我们还可以移除间隔件并用交联材料代替它们以制造层压装置。
参见图4。纵剖视图尤其示出了示例性的改造后的低辐射率玻璃或隔热玻璃。这是考虑到低辐射率玻璃和隔热玻璃在现有建筑物中特别是在塔楼的幕墙和住宅建筑的窗户中非常受欢迎。
低辐射率玻璃和隔热玻璃包括中空玻璃(空心玻璃)和吸热材料。中空玻璃具有两个平行的玻璃，它们被间隔件分开和包围，以在玻璃之间形成中空空间。间隔件含有保护涂层的干燥剂/除湿剂。透明或半透明的吸热材料施加在中空空间的两个玻璃内侧上。吸热材料通常是涂层。低辐射率玻璃的吸热材料是低辐射率材料。隔热玻璃的吸热材料是许多不同种类的吸热材料中的一种。其中一些可能含有热反射材料。中空玻璃和隔热玻璃的区别在于玻璃上是否有吸热材料。在阳光下，它们都是太阳能吸热材料。在本文中，它们可称为低辐射率玻璃和/或隔热玻璃，它们中的任何一个都代表它们两者并且具有相同的含义。隔热玻璃的主要优点是第一层涂层吸收太阳能热，以减少在白天或炎热天气进入建筑物内部空间的太阳能热。第二层涂层防止热在夜间或寒冷的天气传递到室外。通常，隔热玻璃的涂层是半透明的。隔热幕墙可以取代传统的墙体。隔热玻璃和低辐射率玻璃的缺点如下：在隔热玻璃的中空空间中吸收的太阳能热必须通过辐射、传导和对流向室内或室外传输。因此从太阳能应用的角度来看，隔热玻璃的基本功能是阻挡热并将热储存在其中空空间中，以将热量传递到空间的内部和外部。但在寒冷的天气里，隔热玻璃的温度远高于周围空气和室内空气的温度。当两种太阳能吸热材料相同时，太阳能热主要被第一涂层吸收。第一涂层吸收的太阳热更容易转移到室外环境。这部分本应该用于建筑空间供暖的太阳能被浪费了。在炎热的天气中，与隔热玻璃的温度和空间的周围空气相比，空间内部的温度是最低温度。与室外环境相比，由隔热玻璃吸收的太阳能热量更容易被传送到空间内部。因此从太阳能应用的角度来看，隔热玻璃并不是最佳解决方案。需要进行一些改进和更新。其中一个解决方案是用新的节能玻璃装置替换它们，例如在本专利申请中所介绍的装置。更具成本效益和节能的方法是改造隔热玻璃和低辐射率玻璃并且提高它们的效率。以下举例说明：
在图4中，包括间隔件36的玻璃32和33形成了隔热玻璃38。半透明的太阳能吸收材料施加在两个内侧332和322上。两个涂层是3220和3320。这里隔热玻璃的两个涂层可被视为太阳能吸热材料。
为了提高太阳能效率并改造低辐射率玻璃或隔热玻璃，根据本申请要求保护的技术，以下是解决方案和示例：
首先，我们可以简单地将透明太阳能发电材料(例如涂层)3310添加到玻璃33的331侧上。涂层连接到电连接装置301以使用产生的电力。涂层3310还可以由透明的太阳能生热材料代替，以吸收太阳热并将更多的太阳热保持在空间外。
其次，我们可以在38的前部朝向太阳光300布置平行玻璃31。新的中空空间37由新添加的间隔件35分开。35可以包括具有风扇或泵的流体通道3501。框架39将所有部件固定在一个装置30中。当阳光照射时，低辐射率玻璃38吸收的热被前面的玻璃33阻挡。在炎热的季节，空腔37中的空气可以被泵送出以冷却空间S1。在寒冷的季节或夜晚，与改造之前比较，空间S1中的热将被具有更强的隔热功能的装置30所阻挡。我们还可以将玻璃31移动到隔热玻璃38的背面。(图4中未示出)该特征类似于将31置于38前面的方案。至于在前面或后面添加玻璃31，要取决于当地的天气情况。
为了提高装置30的太阳能效率，要求保护的太阳能吸收材料可以布置在除了3320和3220之外的玻璃31、32和33的各个侧面上。这里，隔热玻璃的两个涂层可以被视为太阳能吸热材料。我们需要做的是在玻璃31的侧表面312上施加透明的太阳能电涂层3120。所产生的电能可以被输送到连接装置301以供使用。透明的太阳能电涂层3120也可以由透明的太阳能生热材料代替。它们都可以帮助装置30吸收更多的太阳能。
替代方式是透明的太阳能生热材料3310可以添加在玻璃33的侧面331上。太阳能发电材料3120保持不变。当阳光照射时，涂层3120主要从紫外线吸收太阳能并将其转换为电能。电连接装置301获取所产生的电力以供使用。装置301还选择性地包括连接器、开关、DC/AC转换器、控制器等。涂层3310主要从红外线吸收太阳能并将其转换成热量。其它的太阳光穿过两个吸热材料3320和3220，并将部分能量也转换成太阳能热。太阳光最后进入空间S1进行照明。由太阳能吸热材料3310、3320和3220吸收的热能将储存在中空空间37和38中以供传输。在炎热的季节，中空空间37中的空气将被泵送出以冷却空间S1。在寒冷的季节或夜晚，空间S1中的热将被具有更强隔热特征的装置30阻挡。
在上述情况下，可以使用电连接装置和流体通道的所有部件。不再对它们重复说明。
参见图5，以纵剖视图示出了示例性的可调光太阳能装置50。它可用于空间壳的屋顶、墙壁和窗户。所述吸收材料的载体材料是隔热玻璃57和第二玻璃52，隔热玻璃57具有更靠近空间外部的第一玻璃51，第二玻璃52更靠近空间s1的内部。间隔件55封闭玻璃的周围边缘并形成中空空间57。太阳能吸收材料是：(1)施加在第一玻璃51的表面511上的透明太阳能电涂层5110。(2)布置在第二玻璃52的表面521上的基于PDLC的智能膜5220。电源和控制装置56连接智能膜的太阳能电涂层5220以提供控制电力。装置56可包括选自以下内容中的一个或多个部件：用于存储太阳能的电池、用于在DC和AC之间转换的转换器、用于获得所需电压的变压器、如果需要用于接收装置所产生的电力和供给公用电能的公用电源571、配有光度计以进行光控制的控制器。通常出于保护目的，两种太阳能吸收材料被涂覆在隔热玻璃的中空空间的内侧512和522上。但根据当地的天气情况、玻璃类型和太阳能电吸收材料的天气敏感性，太阳能电涂层和智能膜也可以施加在玻璃两侧的任一侧511、512、521或522上。例如，将太阳能发电材料设置在与大气直接连接的表面上可以获得更多电力，但运行时间会更短。中空空间表面上的智能膜也可以获得更多的热，但运行时间会更短。与智能膜相比，透明太阳能电涂层通常更接近阳光。这是一个“暖的”的光自供电太阳能装置。
在上述方案中，透明的太阳能电涂层可以用透明的太阳能生热材料代替或添加，以施加在第一玻璃51的表面上。当更换时，带有控制器的独立电源57连接智能膜5220以提供受控的电场。电源也可以是公用电源571或分开的太阳能光电板(图5中未示出)。当太阳光500照射在装置50上时，太阳能生热材料(例如5110)将主要吸收红外线。
当然，载体材料51和52也可以是一层透明材料51或三层透明材料(如图3所示)。
市场上现有的智能膜可以结合许多新功能，如颜色、阻挡紫外线和红外线。可以通过有意添加新材料来改变PDLC的功能或通过层压材料来生成这些功能。新功能也可能通过意想不到的制造工艺形成，例如用于PDLC的覆盖材料或用于层压或密封的交联材料51211(图5C中的斜线部分)。从太阳能应用的角度来看，它们的使用效率不高。例如，在寒冷地区，红外线阻挡膜不是节省太阳能的高效的产品。其原因类似于低辐射率玻璃的原因。因此，需要“纯”智能膜。可调光太阳能装置可包括所谓的“纯”智能膜。
纯智能膜5121(如图5C所示)是薄膜或由两种中间含有PDLC的透明材料层压制成的部件。智能膜两侧的太阳光谱尽可能相似。薄膜的特征和功能主要用于调节阳光透射。
为了保护PDLC材料，透明覆盖材料(例如玻璃和聚合物板或薄膜)可以沿周边边缘进行层压(例如玻璃)或密封(例如薄膜)。为了保护玻璃，如图5C所示，可以添加一些网状交叉材料51211。因为不是玻璃的整个区域都是交叉链接的，所以优选强化玻璃。

Claims (19)

1.一种高效的空间壳太阳能装置，包括：
至少两种不同的用于吸收太阳能的太阳能吸收材料；
所述吸收材料包括至少一种透明的太阳能吸收材料，所述透明的太阳能吸收材料主要从太阳光的紫外线和/或红外线吸收太阳能；
用于放置所述吸收材料的至少一种透明的载体材料；和
用于传递吸收的太阳能热以供使用的流体通道。
2.根据权利要求1-2所述的装置，还包括用于传输电力以供使用的电连接装置。
3.根据权利要求1-3所述的装置，其中所述太阳能吸收材料包括太阳能电池材料，所述太阳能电池材料主要将来自可见光的太阳能转换为电能并且所述太阳能电池材料包括半导体(例如硅)。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述透明的太阳能材料包括透明的太阳能发电材料，其主要将从太阳光中的紫外光线和/或红外光线接收的太阳能转换为电能。
5.根据权利要求1-4所述的装置，其中所述透明的太阳能吸收材料包括透明的太阳能生热材料，其主要将由太阳光中的红外光线和/或紫外光线接收的的太阳能转换成热能。
6.根据权利要求1-5所述的装置，其中所述吸收材料包括选自下列组中的材料：
光伏电池的太阳能生热材料；
用于低辐射率玻璃的半透明涂层材料，
用于隔热玻璃的太阳能吸热材料；
用于太阳能热产品的太阳能生热材料；
透明的太阳能发电涂层；
有机太阳能涂层；和
透明的太阳能生热涂层。
7.根据权利要求1-6所述的装置，其中所述吸收材料包括基于聚合物分散液晶(PDLC)的智能膜和所需的电源。
8.根据权利要求1-7所述的装置，其中所述智能膜包括控制装置，所述控制装置包括选自由光度计、计时器和控制器组成的组中的一个或多个器件。
9.根据权利要求1-8所述的装置，其中所述载体材料选自下列材料的组：一种透明载体材料、平行联接并由气隙隔开的两种载体材料、平行联接并由气隙隔开的三种载体材料。
10.根据权利要求1-9所述的装置，其中所述载体材料包括隔热玻璃。
11.根据权利要求1-10所述的装置，其中所述载体材料选自以下的组：太阳能光伏(PV)板、基于太阳能电池的薄膜和有机太阳能涂层。
12.根据权利要求1-11所述的装置，其中所述载体材料选自由以下组成的组：
玻璃；
聚合物；薄膜/薄片；
能够接收太阳光的空间壳的部件的表面；和
运输装置的表面。
13.根据权利要求1-12所述的装置，其中所述太阳能电连接装置包括选自DC/AC转换器、变压器、光度计和控制器组成的组中的一个或多个器件。
14.根据权利要求1-13所述的装置，其中所述太阳能流体通道包括选自下列组中的一个或多个：
环绕太阳能热吸热材料的空气，泵；
气体通道；
液体通道；
风扇；和
用于传输所述流体的控制器。
15.根据权利要求1-14所述的装置，其中所述两种太阳能吸收材料布置在透明材料的两侧；其中所述透明材料插入就位于隔热玻璃内的槽中。
16.根据权利要求1-15所述的装置，包括位于所述空间壳中的、用于容置所述装置的框架，并且其中所述装置能从所述框架移除；其中所述带有太阳能吸收材料的载体材料能自所述装置拆除以进行更换和维修。
17.根据权利要求1-16所述的装置，其中所述太阳能吸收材料和载体材料以选自以下组的形式被集成：
层压夹层组件；和
可组装的组件，所述太阳能吸收材料和载体材料由间隔件和气隙隔开。
18.根据权利要求1-17所述的装置，形成所述空间的一部分；并且所述空间选自建筑物和运输装置。
19.根据权利要求1-18所述的装置，还包括选自以下组中的一个或多个：
隔热材料，其设置在所述装置的背面；
相变材料，其设置在所述装置的下方用于存储热并为所述装置的工作温度设限；和
用于传递吸收的热的流体通道。
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