CN112648582A

CN112648582A - 一种碲化镉太阳电池采光照明装置及其制作方法、采光方法

Info

Publication number: CN112648582A
Application number: CN202011615519.2A
Authority: CN
Inventors: 张心会; 李青霄; 季若愚; 周前; 饶培军; 胡明江; 马路恒; 张振洋; 邓洪浩; 李高瑞
Original assignee: Henan University of Urban Construction
Current assignee: Shenyang Hongsheng Hengye Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2020-12-30
Publication date: 2021-04-13
Anticipated expiration: 2040-12-30
Also published as: CN112648582B

Abstract

一种碲化镉太阳电池采光照明装置，包括碲化镉电池板，碲化镉电池板为向上凸起的抛物面，碲化镉电池板的下部固连在防雨板的上部，防雨板为中空的圆台状，上小下大，防雨板的下部固连在建筑基础件上，碲化镉电池板的正下方设有导光管。本发明还公开了一种制作上述碲化镉太阳电池采光照明装置的制作方法、一种使用上述碲化镉太阳电池采光照明装置的采光方法。相对于现有技术，本发明的技术效果为，本发明将碲化镉电池面板设计为抛物面形状，白天在发电的同时可以发生光的折射，不影响白天采光；晚上利用碲化镉电池面板作为反射板，将照明灯发出的光最大程度的利用，方便给建筑物照明。

Description

一种碲化镉太阳电池采光照明装置及其制作方法、采光方法

技术领域

本发明涉及一种建筑用采光照明装置。

背景技术

近年来，随着国家经济的飞速发展，能源的需求量与日俱增，然而传统能源逐渐枯竭，尤其是传统的化石燃料加剧了环境污染，给人类生存带来巨大压力，已不能满足人们对美好生活向往的需求。国际上主要发达国家，不惜重金研发新的可替代传统能源的新能源技术，新能源技术中太阳能不受地域的限制，且具有取之不尽用之不竭、无污染、环保的特点，受到人们青睐。随着人们对新能源的理解日益深入，其发展前景令人鼓舞，应用场景也越来越广泛。在可持续发展的理念推动下，能源、建筑和环境协调发展逐步成为社会的共识。近几年，我国经济建设取得长足发展，能源需求缺口巨大，城镇居民生活能耗和建筑能耗也迅速增长。与此同时，人们为了追求舒适安逸的居住环境，重金投资室内和室外的设计与构思，再加上绿色环保理念成为人们的共识，使得建筑对绿色能源的需求更加迫切。

太阳光是大自然赐予人类的、取之不尽用之不竭的宝贵财富，相比其它能源具有清洁、安全的特点。在提供相同照度条件下，太阳光带入室内的光照能够提供更健康、舒适的光环境，符合人类的生物特性，对人们的身心健康产生有利的影响，提高学习和工作效率。然而，随着建筑功能的日趋复杂，城市建筑趋向高层化和密集化，致使仅有少量太阳光进入室内。因此紧靠传统的采光方式已经不能满足建筑内部照明要求。在利用太阳能与建筑相结合的方式中，从太阳能中获取电能和照明，让人们的生活舒适且廉价，是当前最受人们普遍认同的。为了解决建筑室内外的供电和照明问题，人们尝试提出来光电建筑概念，利用光伏组件作为建筑构件，为建筑提供电能能，然后在把电能转化为光能为室内外照明。室内比如写字楼、工厂厂房、地下室等利用光纤或导光管将太阳光直接引到室内照明；室外比如草坪灯、路灯、景观灯等利用光伏组件供电，实现照明。

发明内容

本发明要解决的技术问题：目前，利用太阳电池制作的采光和照明灯具种类繁多，技术各异，但至今还没有既可以实现白天发电、采光、晚上既可室内照明又可室外照明的装置方案。为了解决这一问题，本发明根据碲化镉光伏电池的特点，提出了一种碲化镉太阳电池复合式采光照明装置及其制备方法。

本发明的技术方案具体为：

一种碲化镉太阳电池采光照明装置，包括碲化镉电池板，碲化镉电池板为向上凸起的抛物面，碲化镉电池板的下部固连在防雨板的上部，防雨板为中空的圆台状，上小下大，防雨板的下部固连在建筑基础件上，碲化镉电池板的正下方设有导光管，导光管外侧设有控制器、储能电池，碲化镉电池板的焦点上固定照明灯，碲化镉电池板电连接控制器，控制器电连接储能电池、照明灯，碲化镉电池板包括固定在一起的多层透明结构，从上到下依次为：碲化镉电池面板、碲化镉电池玻璃基底、碲化镉电池前电极、碲化镉电池吸收层、碲化镉电池背电极。

碲化镉电池板与防雨板之间设有密封圈。

固定照明灯的支撑件固连在密封圈上。

导光管外表面包裹保温外套，保温外套固在木质连接件上，木质连接件固定在建筑基础件开孔的孔壁上，保温密封圈与保温外套连接，同时与建筑基础件下表面连接，此时，建筑基础件兼做下方建筑空间的屋顶。

碲化镉电池板可以为局部透光，或整体透光。

一种制作上述碲化镉太阳电池采光照明装置的制作方法，S1，制作具有抛物面形状的碲化镉电池板；S2、使透明碲化镉太阳电池组件与控制器通过导线连接，控制器通过导线与蓄电池连接，控制器通过导线与光控开关连接，光控开关通过导线与灯连接，灯的支撑架与密封圈固定在一起；S3、透明碲化镉太阳电池组件与导光管通过密封圈连接，挡雨板与密封圈和建筑基础件密封连接，保护建筑基础件与导光管之间的控制器和蓄电池，同时避免因安装导光管建筑基础件开孔而漏水；S4、导光管外表面包裹保温外套，保温外套安装在木质连接件上，木质连接件固定在建筑基础件开孔的孔壁上，保温密封圈与保温外套连接，同时与建筑基础件下表面连接。

S步骤具体为：制作具有抛物面形状的碲化镉电池板为下面两种方法的任意一种：一种是制备好的透明碲化镉太阳电池面板先在保护气氛中完成热弯，然后与已经热弯好的玻璃盖板贴合在一起进行封装，二者均热弯成抛物面形状，保护气体为氮气，加热温度为500℃-650℃；另一种是把制备好的透明碲化镉太阳电池面板分切成面积更小的电池进行封装，然后拼接成具有抛物面形状的碲化镉电池板。

一种使用上述碲化镉太阳电池采光照明装置的采光方法，白天时，光控开光储能电池与照明灯的电路断开，照明灯不工作，太阳光照射到具有抛物面形状的、透明的碲化镉太阳电池组件上，一部分太阳光转化为电能经控制器储存到蓄电池内，另一部分经穿越碲化镉太阳电池组件而发生折射的太阳光，经导光管照射进入建筑空间内，实现室内采集到太阳光；夜晚时，光控开控制光储能电池与照明灯的电路闭合，照明灯发光，一部分灯光经具有抛物面形状的透明碲化镉太阳电池组件折射，实现室外照明，同时，另一部分灯光经具有抛物面形状的透明碲化镉太阳电池组件金属背电极反射，经导光管进入室内，实现室内照明。

相对于现有技术，本发明的技术效果为，本发明将碲化镉电池面板设计为抛物面形状，白天在发电的同时可以发生光的折射，不影响白天采光；晚上利用碲化镉电池面板作为反射板，将照明灯发出的光最大程度的利用，方便给建筑物照明。

附图说明

图1是本发明装置的晚上工作示意图。

图2是本发明装置的白天工作示意图。

图3为本发明装置碲化镉电池面板的截面示意图。

图4为发明装置电路连接示意图。

图中，101是碲化镉电池面板，102是控制器，103是储能电池，104是光控开关，105是照明灯，1010是透明碲化镉电池面板，1011是碲化镉电池玻璃基底，1012是碲化镉电池透明前电极，1013是碲化镉电池吸收层，1014是碲化镉电池背电极，201是导光管，202是密封圈，203是防雨板，204是保温外套，205是保温密封圈，206是木连接件，301是建筑基础件，401是透射光，402是反射光，501是太阳入射光，502是折射光，503是反射光。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中需要说明的是，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。

此外，在本发明中需要理解的是“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、 “顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本发明的限制。

下面结合附图及其具体实施方式详细介绍本发明。

如图1-4，一种碲化镉太阳电池采光照明装置，包括碲化镉电池板101（也称为碲化镉太阳能电池，其厚度非常薄），碲化镉电池板101为向上凸起的抛物面（抛物面有两种：椭圆抛物面和双曲抛物面），碲化镉电池板101的下部固连在防雨板203的上部，防雨板203为中空的圆台状，上小下大，防雨板203的下部固连在建筑基础件301上，建筑基础件可以为墙体等。

碲化镉电池板101的正下方设有导光管201，导光管201的内径应该尽可能的大，但不应该超过碲化镉电池板101的下端面。

导光管201外侧设有控制器1102、储能电池103（一般为化学电池），碲化镉电池板101的焦点上固定照明灯105，碲化镉电池板101电连接控制器1102，控制器1102电连接储能电池103、照明灯105，使碲化镉电池板101产生的电能存储在储能电池103，储能电池103与照明灯105连接的电路上设有光控开关104，光控开关也称为光控继电器，原理就是利用光敏元件来监测外界光线的变化，当光线达到设定值时，光控电路输出一个控制信号使继电器触点闭合，带动照明灯等负载工作，可以根据用户设定的光照度门限值，自由控制用电器的电源开关。本专利中，就是这样，当光线大于设定值时，光控开关继电器触点闭合、连接储能电池103与照明灯105的电路断开；当光线小于等于设定值时，光控开关继电器触点断开、连接储能电池103与照明灯105的电路闭合。

碲化镉电池板101包括固定在一起的多层透明结构，从上到下依次为：碲化镉电池面板1010、碲化镉电池玻璃基底1011、碲化镉电池前电极1012、碲化镉电池吸收层1013、碲化镉电池背电极1014。

为了防水（特别是雨水），碲化镉电池板101与防雨板203之间设有密封圈202。

为了牢固，固定照明灯105的支撑件固连在密封圈202上。

为了安全，导光管201外表面包裹保温外套204，保温外套204固在木质连接件206上，木质连接件206固定在建筑基础件301开孔的孔壁上，保温密封圈205与保温外套204连接，同时与建筑基础件301下表面连接，此时，建筑基础件301兼做下方建筑空间的屋顶。

为了实现个性化定制，碲化镉电池板101可以为局部透光，或整体透光，透光率可以实际需要进行设定。

其制作时：

S1，制作具有抛物面形状的碲化镉电池板101，具体为：制作具有抛物面形状的碲化镉电池板101，有两种方法：一种是制备好的透明碲化镉太阳电池面板先在保护气氛中完成热弯，然后与已经热弯好的玻璃盖板贴合在一起进行封装，二者均热弯成抛物面形状，优选的保护气体为氮气，优选的温度为500℃-650℃；另一种是把制备好的透明碲化镉太阳电池面板分切成面积更小的电池进行封装，然后拼接成具有抛物面形状的碲化镉电池板101。

S2、具有抛物面结构的透明碲化镉太阳电池组件101，与控制器102通过导线连接，控制器102通过导线与蓄电池103连接，控制器通过导线与光控开关104连接，光控开关104通过导线与灯105连接，灯105的支撑架与密封圈202固定在一起。

S3、透明碲化镉太阳电池组件101与导光管201通过密封圈202连接，挡雨板203与密封圈202和建筑基础件301密封连接，保护建筑基础件301与导光管201之间的控制器102和蓄电池103，同时避免因安装导光管201建筑基础件301开孔而漏水。

S4、导光管201外表面包裹保温外套204，保温外套204安装在木质连接件206上，木质连接件固定在建筑基础件301开孔的孔壁上，保温密封圈205与保温外套204连接，同时与建筑基础件301下表面连接。

其工作原理为：

白天时，光控开光104储能电池103与照明灯105的电路断开，照明灯105不工作，太阳光501照射到具有抛物面形状的、透明的碲化镉太阳电池组件101上，一部分太阳光转化为电能经控制器102储存到蓄电池103内，另一部分经穿越碲化镉太阳电池组件101而发生折射的太阳光502，经导光管照203射进入建筑空间内，实现室内采集到太阳光503。

夜晚时，光控开104控制光储能电池103与照明灯105的电路闭合，照明灯105发光，一部分灯光401经具有抛物面形状的透明碲化镉太阳电池组件101折射，实现室外照明，同时，另一部分灯光402经具有抛物面形状的透明碲化镉太阳电池组件金属背电极反射，经导光管203进入室内，实现室内照明。

其他内容参见现有技术。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以做出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种碲化镉太阳电池采光照明装置，包括碲化镉电池板（101），其特征在于：碲化镉电池板（101）为向上凸起的抛物面，碲化镉电池板（101）的下部固连在防雨板（203）的上部，防雨板（203）为中空的圆台状，上小下大，防雨板（203）的下部固连在建筑基础件（301）上，碲化镉电池板（101）的正下方设有导光管（201），导光管（201）外侧设有控制器（1102）、储能电池（103），碲化镉电池板（101）的焦点上固定照明灯（105），碲化镉电池板（101）电连接控制器（1102），控制器（1102）电连接储能电池（103）、照明灯（105），碲化镉电池板（101）包括固定在一起的多层透明结构，从上到下依次为：碲化镉电池面板（1010）、碲化镉电池玻璃基底（1011）、碲化镉电池前电极（1012）、碲化镉电池吸收层（1013）、碲化镉电池背电极（1014）。

2.如权利要求1所述的碲化镉太阳电池采光照明装置，其特征在于：碲化镉电池板（101）与防雨板（203）之间设有密封圈（202）。

3.如权利要求1所述的碲化镉太阳电池采光照明装置，其特征在于：固定照明灯（105）的支撑件固连在密封圈（202）上。

4.如权利要求1所述的碲化镉太阳电池采光照明装置，其特征在于：导光管（201）外表面包裹保温外套（204），保温外套（204）固在木质连接件（206）上，木质连接件（206）固定在建筑基础件（301）开孔的孔壁上，保温密封圈（205）与保温外套（204）连接，同时与建筑基础件（301）下表面连接，此时，建筑基础件（301）兼做下方建筑空间的屋顶。

5.如权利要求1所述的碲化镉太阳电池采光照明装置，其特征在于：碲化镉电池板（101）可以为局部透光，或整体透光。

6.一种制作如权利要求1所述的碲化镉太阳电池采光照明装置的制作方法，其特征在于：

S1，制作具有抛物面形状的碲化镉电池板（101）；

S2、使透明碲化镉太阳电池组件（101）与控制器（102）通过导线连接，控制器（102）通过导线与蓄电池（103）连接，控制器通过导线与光控开关（104）连接，光控开关（104）通过导线与灯（105）连接，灯（105）的支撑架与密封圈（202）固定在一起；

S3、透明碲化镉太阳电池组件（101）与导光管（201）通过密封圈（202）连接，挡雨板（203）与密封圈（202）和建筑基础件（301）密封连接，保护建筑基础件（301）与导光管（201）之间的控制器（102）和蓄电池（103），同时避免因安装导光管（201）建筑基础件（301）开孔而漏水；

S4、导光管（201）外表面包裹保温外套（204），保温外套（204）安装在木质连接件（206）上，木质连接件固定在建筑基础件（301）开孔的孔壁上，保温密封圈（205）与保温外套（204）连接，同时与建筑基础件（301）下表面连接。

7.如权利要求6所述的制作方法，其特征在于：S1步骤具体为：制作具有抛物面形状的碲化镉电池板（101）为下面两种方法的任意一种：

一种是制备好的透明碲化镉太阳电池面板先在保护气氛中完成热弯，然后与已经热弯好的玻璃盖板贴合在一起进行封装，二者均热弯成抛物面形状，保护气体为氮气，加热温度为500℃-650℃；

另一种是把制备好的透明碲化镉太阳电池面板分切成面积更小的电池进行封装，然后拼接成具有抛物面形状的碲化镉电池板（101）。

8.一种使用如权利要求1所述的碲化镉太阳电池采光照明装置的采光方法，其特征在于：

白天时，光控开光（104）储能电池（103）与照明灯（105）的电路断开，照明灯（105）不工作，太阳光（501）照射到具有抛物面形状的、透明的碲化镉太阳电池组件（101）上，一部分太阳光转化为电能经控制器（102）储存到蓄电池（103）内，另一部分经穿越碲化镉太阳电池组件（101）而发生折射的太阳光（502），经导光管照（203）射进入建筑空间内，实现室内采集到太阳光（503）；

夜晚时，光控开（104）控制光储能电池（103）与照明灯（105）的电路闭合，照明灯（105）发光，一部分灯光（401）经具有抛物面形状的透明碲化镉太阳电池组件（101）折射，实现室外照明，同时，另一部分灯光（402）经具有抛物面形状的透明碲化镉太阳电池组件金属背电极反射，经导光管（203）进入室内，实现室内照明。