[发明专利]一种多功能的光谱选择性封装材料

说明书

技术领域

本发明属于能源利用技术的领域，具体涉及太阳能光伏光热综合利用和辐射制冷的应用。

背景技术

太阳能光伏光热综合利用（PV/T）技术是指通过PV/T集热器吸收太阳能，同时获得电能和热能的一种太阳能利用形式，近年来因其优良的光伏光热综合利用效率而备受研究和关注。

辐射制冷技术是指地表的常温物体通过“大气窗口”之一的8~13μm波段与温度很低的外太空进行辐射换热，以及与温度相对较低的大气层进行辐射换热，从而达到一定的制冷效果的被动制冷方式。与传统的蒸汽压缩式制冷方式相比，辐射制冷不需要外部能量输入，对环境无污染，对改善建筑物室内热环境和环境保护具有积极意义。

虽然太阳能PV/T技术已经较为成熟，但是由于受到昼夜更迭的影响，传统的PV/T系统在夜间处于闲置状态，这大大降低了其使用效率；另一方面，辐射制冷系统由于制冷功率不够大从而导致装置成本较高，且辐射制冷系统的工作时间段为夜间，在白天很难实现制冷效果，因而其使用效率同样受到了影响；由于太阳能PV/T系统和辐射制冷系统常布置于面积有限的建筑物屋顶或墙面，这也大大降低了建筑物围护结构的单位面积利用率。

发明内容

为了解决传统的太阳能PV/T系统夜间无法工作，传统的辐射制冷系统白天无法工作的问题，本发明利用二者在结构上的高度一致性和工作时间段的互补性，提出了一种同时满足光电转换-光热转换-夜间辐射制冷的多种功能的光谱选择性封装材料。

一种多功能的光谱选择性封装材料包括基板1，所述基板1的一侧面上依次设有黑色的聚氟乙烯-聚酯-聚氟乙烯（TPT）材料层2、光伏电池3和光谱选择性复合材料层4；光谱选择性复合材料层4由选择性反射膜5和选择性发射膜6复合制成。

进一步限定的技术方案如下：

所述基板的材料为导热性能良好的阳极氧化铝板。

所述光伏电池为单晶硅光伏电池或多晶硅光伏电池或非晶硅光伏电池。

所述光谱选择性复合材料层4厚度为25 μm，在0.2~3 μm的太阳辐射波段的透过率大于0.8，在8~13 μm的“大气窗口”波段的发射率大于0.8，在3~8 μm波段和13 μm以上波段的反射率大于0.9。

所述选择性反射膜5厚度为12.5 μm，在0.2~3 μm的太阳辐射波段的透过率大于0.9，在其他波段的反射率大于0.9。

所述选择性发射膜6厚度为12.5 μm，在8~13 μm的“大气窗口”波段的发射率大于0.8，在其他波段的透过率大于0.9。

所述选择性反射膜5的材料为氧化铟锡（ITO）薄膜或氧化铟（In₂O₃）薄膜。

所述选择性发射膜6的材料为聚酯（PET）薄膜或聚氟乙烯薄膜。

需指出的是，为减小与周围环境的对流换热损失，传统的太阳能PV/T集热器或辐射制冷装置通常在集/散热表面上方一定位置处设有风屏材料。太阳能PV/T集热器的风屏材料为玻璃盖板，虽然太阳能PV/T集热器的光伏电池上侧的封装材料——透明TPT膜——在3 μm以上的红外波段内（包括8~13 μm的“大气窗口”波段）具有较高的发射率，由于玻璃盖板在3 μm以上的红外波段透过率很低，阻碍了透明TPT膜与外太空和天空之间的辐射换热，所以传统的太阳能PV/T集热器在夜间难以实现辐射制冷效果。辐射制冷装置的风屏材料为聚乙烯薄膜，其在包括0.2~3 μm的太阳辐射波段和8~13 μm的“大气窗口”波段的全波段内的透过率均很高，能有效地保证辐射制冷表面与外太空和天空之间进行辐射换热，获得制冷效果。在本发明中，白天太阳能光伏光热和夜间辐射制冷的光伏电池封装材料上方设置的风屏材料为聚乙烯薄膜，这样能保证在白天进行太阳能光伏光热模式时大部分太阳辐射透过并到达光伏电池和黑色TPT上，在夜间进行辐射制冷模式时辐射制冷表面的热辐射透过并到达外太空和天空。

本发明的有益技术效果体现在以下方面：