[发明专利]一种荧光集光太阳能照明系统

说明书

本发明提供了一种荧光集光太阳能照明系统，该系统包括以纳米二维材料表面负载CsBX₃(B为含有+2价态元素；X为卤族元素)纳米晶为荧光材料的荧光光波导部件和照明部件。所述荧光光波导部件用于将太阳能转化为电能，包括荧光材料和太阳能电池；荧光材料吸收太阳光并重新发射荧光，太阳能电池再将荧光转化为电能；所述照明部件与荧光光波导部件电连接形成闭路电路，并对外提供照明。该系统使用的荧光材料具有能量转换效率高、吸收系数高、吸收谱宽、发射带窄、发射强度高、自损耗小、与太阳能电池的光谱匹配好、与光波导材料相溶性好且性能稳定的特点。此外，该系统多样的材料特性使其还可满足道路照明、智能家居、环境装饰等不同场所的应用需求。

技术领域

本发明涉及纳米复合材料和太阳能光伏器件技术领域，特别是涉及一种荧光集光太阳能照明系统。

背景技术

荧光集光太阳能光伏器件借助光波导介质中的荧光材料吸收太阳光并重新发射荧光，可获得更高的能量转换效率。与传统聚光太阳能电池相比，荧光集光太阳能光伏器件既可以吸收直射光和散射光，又能避免热效应造成的器件损耗，因而降低了昂贵的太阳跟踪系统和冷却系统所带来的光伏发电成本，从而具有较好的光伏建筑一体化应用前景。目前，荧光集光太阳能光伏器件在建筑领域的应用主要是作为建筑物的外装玻璃，如将这类器件应用于商业步行街的地面铺设及路边照明，在为商业区内提供照明的同时，又起到商业街道路面的修饰作用，因而具有良好的应用前景。然而，荧光材料作为荧光集光太阳能光伏器件的关键部件，存在吸光系数低、荧光量子效率低、自损耗现象严重等问题。以CsPbX₃为代表的钙钛矿纳米晶因其高吸光系数、低缺陷密度、长载流子扩散距离和双极性的载流子传输等优异性能，具有良好的光学、电学特性；纳米二维材料良好的力学、光学、电学特性，有助于为纳米晶提供良好的载体和传输通道，也广泛应用于光电领域的材料研究。通过结构的优化，必将获得具有吸收系数高、吸收谱宽、发射带窄、发射强度高、自损耗小、荧光量子效率高、与太阳能电池的光谱匹配好、与光波导材料相溶性好且性能稳定的荧光材料。因此，开发一种基于纳米二维材料表面负载CsBX₃(B为含有+2价态元素；X为卤族元素)纳米晶的荧光集光太阳能道路照明系统显得尤为重要。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明的目的是提供一种荧光集光太阳能照明系统，以获得具有能量转换效率高、吸收系数高、吸收谱宽、发射带窄、发射强度高、自损耗小、与太阳能电池的光谱匹配好、与光波导材料相溶性好且性能稳定的纳米复合材料，并可满足道路照明、智能家居、环境装饰等不同场所的应用需求。具体技术方案如下：

本发明提出的一种荧光集光太阳能照明系统，其特征在于，所述照明系统包括：以纳米二维材料表面负载结构为CsBX₃(B为含有+2价态元素；X为卤族元素)的纳米晶为荧光材料的荧光光波导部件和照明部件所述的荧光光波导部件，其中：

所述的荧光光波导部件，用于将太阳能转化为电能，包括荧光材料和太阳能电池；其中荧光材料吸收太阳光并重新发射荧光，太阳能电池再将荧光转化为电能；

所述的照明部件与所述的荧光光波导部件电连接形成闭路电路，并对外提供照明。

可选的，所述系统铺设于地面为街道提供照明或安装在建筑物外墙为室内提供照明和装饰。

可选的，所述的CsBX₃中X可单独使用Cl、Br、I或按任意比例使用两种卤族元素制备纳米晶，以获得不同带隙、颜色及稳定性的荧光材料。

可选的，所述的CsBX₃中B可单独使用Sn、Ge元素、IIIA族In、Tl元素、VA族Bi、Sb元素、过渡金属Cu、Mn元素，或按任意比例使用上述两种或两种以上元素制备纳米晶，以获得不同带隙、颜色及稳定性的荧光材料。