CN114050785A - 一种光纤波导型荧光太阳能聚光器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光纤波导型荧光太阳能聚光器，涉及聚光器技术领域，包括聚光器本体，所述聚光器本体的侧面和正面分别设有第一荧光量子点薄膜和第二荧光量子点薄膜，且第一荧光量子点薄膜和第二荧光量子点薄膜均固定安装在聚光器本体的侧面和正面，且第一荧光量子点薄膜和第二荧光量子点薄膜均呈波纹状，且第一荧光量子点薄膜和第二荧光量子点薄膜之间一体成型。采用第一荧光量子点薄膜和第二荧光量子点薄膜，第一荧光量子点薄膜和第二荧光量子点薄膜均采用波纹状设计，分别安装在聚光器本体的侧面和正面，波纹状的设计，使反射次数增加，增加聚光器本体对光的接收，并且聚光器本体采用圆周的形式，增加光接收面积。
Description
技术领域
本发明涉及聚光器技术领域，具体为一种光纤波导型荧光太阳能聚光器。
背景技术
随着全球煤炭、石油及天然气等天然资源的过度开发使用，大量尾气的排放使得全球气候迅速变暖，环境日益恶化。为响应国家节能减排的战略方针，我国正加大对各种可再生能源的开发力度，太阳能因其取之不尽用之不竭、绿色环保、低成本、便利等优良特性成为众多可再生能源中的重点开发对象。在建筑密集化的城市里，平板型太阳能聚光器的出现为太阳能发电系统的推广起到推波助澜的功效，因其显著的聚光效果，大大改善光线入射角对太阳能发电效率的影响。同时，太阳光照射面从太阳能电池转移至平板聚光器表面，大量热能可以得到有效转移和分散，从而大大延长太阳能电池的使用寿命和减少太阳能电池的用量，间接降低太阳能发电系统的构造成本。
太阳光聚光技术有聚焦型、反光型和荧光聚光三种，其中荧光聚光技术实现了高量子效率的荧光的聚光效果，从而最大程度提高了单位面积的太阳能电池的光电转换效率。荧光聚光技术能利用任意角度入射的太阳光，无需配置太阳跟踪装置，相比普通太阳能电池或者聚焦型和反光型的太阳光聚光技术，都能降低高效率的单晶硅等太阳能电池的发电成本。
中国专利号为CN201610932315.9的专利公开了一种平面荧光聚光器及其制备方法，本发明的平面荧光聚光器包含散射颗粒、荧光量子点和平面光波导，本发明的方法包括：(1)配制荧光量子点的分散液；(2)将聚合物和/或制备聚合物的原料与散射颗粒混合，采用得到的混合溶液制备复合平面光波导；然后将荧光量子点分散液与复合平面光波导结合，形成复合型平面荧光聚光器；或者，在步骤(1)之后不进行步骤(2)而进行步骤(2)’：将聚合物和/或制备聚合物的原料、散射颗粒和荧光量子点分散液混合，采用得到的混合溶液制备掺杂型平面荧光聚光器。
在户外防放置的聚光器可能容易被动物破坏等，由于太阳辐射中能量大于光伏吸收材料能带的光子被光伏材料吸收后跃迁到高能级的电子将以热的方式驰豫到导带底，大于光伏材料的禁带宽度的能量将以热的形式释放,导致光伏材料的温度过高，同时在平面聚光器的使用过程中，由于反射角度相同，会出现入射光不充分，同时由于几何聚光对于入射角度的依赖性,在实际使用过程中，需要安装复杂且昂贵的太阳光入射角跟踪系统。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种光纤波导型荧光太阳能聚光器，解决了传统的平面聚光器入射光的不充分，提高了反射次数，同时对户外的聚光器增加了保护措施。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种光纤波导型荧光太阳能聚光器，包括聚光器本体，所述聚光器本体的侧面和正面分别设有第一荧光量子点薄膜和第二荧光量子点薄膜，且第一荧光量子点薄膜和第二荧光量子点薄膜均固定安装在聚光器本体的侧面和正面，且第一荧光量子点薄膜和第二荧光量子点薄膜均呈波纹状，且第一荧光量子点薄膜和第二荧光量子点薄膜之间一体成型。
优选的，所述聚光器本体的底部设有驱动箱，所述驱动箱的顶面嵌有转盘，且转盘和驱动箱活动连接，所述转盘的顶部固定有连接块，且连接块的顶面和聚光器本体固定。
优选的，所述转盘的底部设有转轴，且转轴和转盘的底面固定连接，所述转轴的底端设有轴承，且转轴和轴承固定连接，所述转轴的表面固定有第一传动齿轮，所述第一传动齿轮的侧面设有第二传动齿轮，且第一传动齿轮和第二传动齿轮之间啮合，所述第二传动齿轮的底部设有电机，且电机固定安装在驱动箱的内部底面，且电机的输出轴端部和第二传动齿轮固定连接。
优选的，所述驱动箱的底部固定安装有滑板，所述滑板底部设有滑轨，且滑轨和滑板滑动连接，所述滑板的侧面设有第一气缸，且第一气缸的伸缩端和滑板侧面固定连接。
优选的，所述驱动箱底部设有支撑台，且滑轨和第一气缸均固定安装在支撑台的顶面，所述支撑台的底面固定安装有支撑柱，且支撑柱为空心结构，所述支撑台内部顶面固定安装有第二气缸，所述第二气缸的伸缩杆端部设有连接架，且连接架和第二气缸的伸缩杆固定连接，所述连接架的两端固定安装有连接杆，所述连接杆的底部设有滚轮组件，且滚轮组件和连接杆底部活动连接，且滚轮组件位于支撑柱内部。
优选的，所述入射光线入射到第一荧光量子点薄膜和第二荧光量子点薄膜表面相邻的波峰和波谷之间产生的反射光线会反射到第一荧光量子点薄膜和第二荧光量子点薄膜相邻的波峰和波谷之间。
优选的，所述第一荧光量子点薄膜和第二荧光量子点薄膜的制备方法如下：在水热条件下以1-谷氨酸和邻苯二胺为原料制备CDs时，将其分别在甲酰胺、乙醇、二甲基甲酰胺和硫酸四种不同的反应溶剂中合成时，所得到的CDs的最强荧光发射峰分别位于波长443nm、571nm、594nm和745nm处，反应溶剂为酸性条件。
(三)有益效果
本发明提供了一种光纤波导型荧光太阳能聚光器。具备以下有益效果：
1、本发明采用第一荧光量子点薄膜和第二荧光量子点薄膜，第一荧光量子点薄膜和第二荧光量子点薄膜均采用波纹状设计，分别安装在聚光器本体的侧面和正面，波纹状的设计，在太阳光入射时，太阳光入射到第一荧光量子点薄膜和第二荧光量子点薄膜的表面，并且产生不同的反射光线，对于第一荧光量子点薄膜和第二荧光量子点薄膜中波峰和波谷之间的反射光线会反射至相邻的波峰和波谷之间进行二次反射，并且反射光的强度会依次减少，使反射次数增加，增加聚光器本体对光的接收，并且聚光器本体采用圆周的形式，增加光接收面积。
2、本发明采用第一气缸和电机，第一气缸推动整体的驱动箱和聚光器本体的水平移动，在聚光器本体在水平往复移动，配合波纹状的第一荧光量子点薄膜和第二荧光量子点薄膜，在入射光入射后，反射光会根据不同的位置反射出不同的光，对于静止的聚光器本体，会在反射几次会出现没有反射光的现象，对于移动中的聚光器本体，在入射光入射后每一次的反射光都会在不同的位置，从而实现反射光的多次反射，增加反射光的次数，同理，通过电机控制整体的聚光器本体的转动，同样实现反射光在反射的过程中反射次数增加，保证整体的入射程度增加，从而增加聚光程度。
3、本发明采用转动的聚光器本体，在聚光器本体正常使用时，太阳辐射中能量大于光伏吸收材料能带的光子被光伏材料吸收后跃迁到高能级的电子将以热的方式驰豫到导带底，大于光伏材料的禁带宽度的能量将以热的形式释放,导致光伏材料的温度高，然而聚光器本体在低速转动的过程中，聚光器本体会产生一定的散热效果，并且聚光器本体和驱动箱之间分离，不会有热量之间的交互，因此可以达到散热的功效，同时转动的聚光器本体，有利于户外的使用，在户外，通常会出现有野生动物等情况，转动的聚光器可以达到驱赶靠近的动物的效果，并且防止有野生动物的筑巢。
4、本发明采用滚轮组件，滚轮组件可以方便搬运，并且滚轮组件可以通过第二气缸的伸缩而活动，在需要搬运时，通过第二气缸驱动，使滚轮组件露出到支撑柱底部，在需要固定安装时，第二气缸收缩，将滚轮组件隐藏到支撑台内部即可。
附图说明
图1为本发明的轴测图；
图2为本发明的局部剖视图；
图3为本发明的剖视图；
图4为本发明中的俯视纵向剖视图；
图5为本发明中聚光器本体的立体结构示意图；
图6为本发明中聚光器本体反射结构图。
其中，1、聚光器本体；2、驱动箱；3、滑板；4、滑轨；5、第一气缸；6、支撑台；7、支撑柱；8、第二气缸；9、连接架；10、连接杆；11、滚轮组件；12、连接块；13、转盘；14、第一传动齿轮；15、转轴；16、轴承；17、第二传动齿轮；18、电机；19、第一荧光量子点薄膜；20、第二荧光量子点薄膜。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
参照图1-6，一种光纤波导型荧光太阳能聚光器，包括聚光器本体1，聚光器本体1的侧面和正面分别设有第一荧光量子点薄膜19和第二荧光量子点薄膜20，且第一荧光量子点薄膜19和第二荧光量子点薄膜20均固定安装在聚光器本体1的侧面和正面，且第一荧光量子点薄膜19和第二荧光量子点薄膜20均呈波纹状，且第一荧光量子点薄膜19和第二荧光量子点薄膜20之间一体成型。
第一荧光量子点薄膜19和第二荧光量子点薄膜20均采用波纹状设计，分别安装在聚光器本体1的侧面和正面，波纹状的设计，在太阳光入射时，太阳光入射到第一荧光量子点薄膜19和第二荧光量子点薄膜20的表面，并且产生不同的反射光线，对于第一荧光量子点薄膜19和第二荧光量子点薄膜20中波峰和波谷之间的反射光线会反射至相邻的波峰和波谷之间进行二次反射，并且反射光的强度会依次减少，使反射次数增加，增加聚光器本体对光的接收，并且聚光器本体1采用圆周的形式，增加光接收面积。
聚光器本体1的底部设有驱动箱2，驱动箱2的顶面嵌有转盘13，且转盘13和驱动箱2活动连接，转盘13的顶部固定有连接块12，且连接块12的顶面和聚光器本体1固定，转盘13的底部设有转轴15，且转轴15和转盘13的底面固定连接，转轴15的底端设有轴承16，且转轴15和轴承16固定连接，转轴15的表面固定有第一传动齿轮14，第一传动齿轮14的侧面设有第二传动齿轮17，且第一传动齿轮14和第二传动齿轮17之间啮合，第二传动齿轮17的底部设有电机18，且电机18固定安装在驱动箱2的内部底面，且电机18的输出轴端部和第二传动齿轮17固定连接，驱动箱2的底部固定安装有滑板3，滑板3底部设有滑轨4，且滑轨4和滑板3滑动连接，滑板3的侧面设有第一气缸5，且第一气缸5的伸缩端和滑板3侧面固定连接。
第一气缸5和电机18，第一气缸5推动整体的驱动箱2和聚光器本体1的水平移动，在聚光器本体1在水平往复移动，配合波纹状的第一荧光量子点薄膜19和第二荧光量子点薄膜20，在入射光入射后，反射光会根据不同的位置反射出不同的光，对于静止的聚光器本体1，会在反射几次会出现没有反射光的现象，对于移动中的聚光器本体1，在入射光入射后每一次的反射光都会在不同的位置，从而实现反射光的多次反射，增加反射光的次数，同理，通过电机18控制整体的聚光器本体1的转动，同样实现反射光在反射的过程中反射次数增加，保证整体的入射程度增加，从而增加聚光程度。
转动的聚光器本体1，在聚光器本体1正常使用时，太阳辐射中能量大于光伏吸收材料能带的光子被光伏材料吸收后跃迁到高能级的电子将以热的方式驰豫到导带底，大于光伏材料的禁带宽度的能量将以热的形式释放,导致光伏材料的温度高，然而聚光器本体1在低速转动的过程中，聚光器本体1会产生一定的散热效果，并且聚光器本体1和驱动箱2之间分离，不会有热量之间的交互，因此可以达到散热的功效，同时转动的聚光器本体1，有利于户外的使用，在户外，通常会出现有野生动物等情况，转动的聚光器可以达到驱赶靠近的动物的效果，并且防止有野生动物的筑巢。
驱动箱2底部设有支撑台6，且滑轨4和第一气缸5均固定安装在支撑台6的顶面，支撑台6的底面固定安装有支撑柱7，且支撑柱7为空心结构，支撑台6内部顶面固定安装有第二气缸8，第二气缸8的伸缩杆端部设有连接架9，且连接架9和第二气缸8的伸缩杆固定连接，连接架9的两端固定安装有连接杆10，连接杆10的底部设有滚轮组件11，且滚轮组件11和连接杆10底部活动连接，且滚轮组件11位于支撑柱7内部。采用滚轮组件11，滚轮组件11可以方便搬运，并且滚轮组件11可以通过第二气缸8的伸缩而活动，在需要搬运时，通过第二气缸8驱动，使滚轮组件11露出到支撑柱7底部，在需要固定安装时，第二气缸8收缩，将滚轮组件11隐藏到支撑台6内部即可。
入射光线入射到第一荧光量子点薄膜19和第二荧光量子点薄膜20表面相邻的波峰和波谷之间产生的反射光线会反射到第一荧光量子点薄膜19和第二荧光量子点薄膜20相邻的波峰和波谷之间。
实施例二：
第一荧光量子点薄膜19和第二荧光量子点薄膜20的制备方法如下：在水热条件下以1-谷氨酸和邻苯二胺为原料制备CDs时，将其分别在甲酰胺、乙醇、二甲基甲酰胺和硫酸四种不同的反应溶剂中合成时，所得到的CDs的最强荧光发射峰分别位于波长443nm、571nm、594nm和745nm处，反应溶剂为酸性条件。
荧光量子点的合成方法主要包括自下而上和自上而下两种，采取自下而上的制备方法主要涉及水热法、微波辅助法和电化学法等，通过这些合成方法制备的材料可以获得性能优异的CDs，自上而下的制备方法主要是通过电弧放电、激光烧蚀和电化学氧化等手段将大尺寸的碳颗粒结构分解成小颗粒以获得纳米尺寸的CDs，如石墨、碳纳米管、活性炭等。目前，荧光量子点形成主要经过脱水、聚合、碳化和钝化四个过程，并且合成的产物除荧光量子点还包括未反应的前驱体、副产物和大的碳颗粒等，所以合成的样品要经过一系列的纯化过程来获得粒径分不均一、荧光量子产率高的CDs，通过水热法不需要昂贵的材料和复杂的实验设备即可完成实验。
需要说明的是，在本文中，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。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种光纤波导型荧光太阳能聚光器，包括聚光器本体(1)，其特征在于：所述聚光器本体(1)的侧面和正面分别设有第一荧光量子点薄膜(19)和第二荧光量子点薄膜(20)，且第一荧光量子点薄膜(19)和第二荧光量子点薄膜(20)均固定安装在聚光器本体(1)的侧面和正面，且第一荧光量子点薄膜(19)和第二荧光量子点薄膜(20)均呈波纹状，且第一荧光量子点薄膜(19)和第二荧光量子点薄膜(20)之间一体成型。
2.根据权利要求1所述的一种光纤波导型荧光太阳能聚光器，其特征在于：所述聚光器本体(1)的底部设有驱动箱(2)，所述驱动箱(2)的顶面嵌有转盘(13)，且转盘(13)和驱动箱(2)活动连接，所述转盘(13)的顶部固定有连接块(12)，且连接块(12)的顶面和聚光器本体(1)固定。
3.根据权利要求2所述的一种光纤波导型荧光太阳能聚光器，其特征在于：所述转盘(13)的底部设有转轴(15)，且转轴(15)和转盘(13)的底面固定连接，所述转轴(15)的底端设有轴承(16)，且转轴(15)和轴承(16)固定连接，所述转轴(15)的表面固定有第一传动齿轮(14)，所述第一传动齿轮(14)的侧面设有第二传动齿轮(17)，且第一传动齿轮(14)和第二传动齿轮(17)之间啮合，所述第二传动齿轮(17)的底部设有电机(18)，且电机(18)固定安装在驱动箱(2)的内部底面，且电机(18)的输出轴端部和第二传动齿轮(17)固定连接。
4.根据权利要求2所述的一种光纤波导型荧光太阳能聚光器，其特征在于：所述驱动箱(2)的底部固定安装有滑板(3)，所述滑板(3)底部设有滑轨(4)，且滑轨(4)和滑板(3)滑动连接，所述滑板(3)的侧面设有第一气缸(5)，且第一气缸(5)的伸缩端和滑板(3)侧面固定连接。
5.根据权利要求2所述的一种光纤波导型荧光太阳能聚光器，其特征在于：所述驱动箱(2)底部设有支撑台(6)，且滑轨(4)和第一气缸(5)均固定安装在支撑台(6)的顶面，所述支撑台(6)的底面固定安装有支撑柱(7)，且支撑柱(7)为空心结构，所述支撑台(6)内部顶面固定安装有第二气缸(8)，所述第二气缸(8)的伸缩杆端部设有连接架(9)，且连接架(9)和第二气缸(8)的伸缩杆固定连接，所述连接架(9)的两端固定安装有连接杆(10)，所述连接杆(10)的底部设有滚轮组件(11)，且滚轮组件(11)和连接杆(10)底部活动连接，且滚轮组件(11)位于支撑柱(7)内部。
6.根据权利要求1所述的一种光纤波导型荧光太阳能聚光器，其特征在于：所述入射光线入射到第一荧光量子点薄膜(19)和第二荧光量子点薄膜(20)表面相邻的波峰和波谷之间产生的反射光线会反射到第一荧光量子点薄膜(19)和第二荧光量子点薄膜(20)相邻的波峰和波谷之间。
7.根据权利要求1所述的一种光纤波导型荧光太阳能聚光器，其特征在于：所述第一荧光量子点薄膜(19)和第二荧光量子点薄膜(20)的制备方法如下：在水热条件下以1-谷氨酸和邻苯二胺为原料制备CDs时，将其分别在甲酰胺、乙醇、二甲基甲酰胺和硫酸四种不同的反应溶剂中合成时，所得到的CDs的最强荧光发射峰分别位于波长443nm、571nm、594nm和745nm处，反应溶剂为酸性条件。
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