| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202410851113.6 | 申请日 | 2024-06-27 |
| 公开(公告)号 | CN118754444A | 公开(公告)日 | 2024-10-11 |
| 申请人 | 昆明理工大学; | 申请人类型 | 学校 |
| 发明人 | 吴其隆; 章良好; 李法社; 张鹏; 徐旭辉; 倪梓皓; 李影; 王文超; | 第一发明人 | 吴其隆 |
| 权利人 | 昆明理工大学 | 权利人类型 | 学校 |
| 当前权利人 | 昆明理工大学 | 当前权利人类型 | 学校 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：云南省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：云南省昆明市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：云南省昆明市一二一大街文昌路68号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：650031 |
| 主IPC国际分类 | C03C10/00 | 所有IPC国际分类 | C03C10/00 ; C03B19/02 ; C03B25/00 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 5 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 昆明明润知识产权代理事务所 | 专利代理人 | 沈艳尼; |
| 摘要 | 本 发明 公开一种 荧光 型 太阳能 聚光微晶玻璃的制备方法，属于新型 光伏发电 器件制备领域，本发明以B2O3‑SiO2‑ZnO及微晶组份为原料，采用高温熔融‑ 退火 析晶法制备太阳能聚光微晶玻璃，具备太阳能聚光 发光效率 高、形貌均匀、光透率高及 稳定性 良好等优点。 | ||
| 权利要求 | 1.一种荧光型太阳能聚光微晶玻璃的制备方法，其特征在于，具体步骤如下： |
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| 说明书全文 | 一种荧光型太阳能聚光微晶玻璃的制备方法技术领域背景技术[0002] 荧光型太阳能聚光器(Luminescent Solar Concentrators，LSC)是一种用于收集和利用太阳能的装置，通过特殊的荧光材料将太阳光转化为荧光，然后将这些荧光引导到集中器的边缘，通过太阳能电池进行光电转换，该器件有望成为BIPV技术中重要的一环。LSC不仅可以将大面积的光汇集到小面积的太阳能薄膜电池上，而且不像传统太阳能聚光器需要追踪太阳光线以匹配角度，因此可以更有效地利用太阳光。LSC通过减少光伏材料的使用面积，降低光伏发电的成本，并且可以“隐形”地融合到半透明的光伏玻璃系统中，成为城市美观建筑的一部分，在保持人们生活质量的同时又为建筑提供电力，是一种极具前景的绿色城市能源技术。 [0003] 目前，影响荧光型太阳能聚光器(LSC)性能的因素包括基质材料的选择与性能、光波导设计、自吸收和光学损失、温度效应、光集中与耦合效率以及制造工艺等，其中最为重要的因素之一是荧光材料的制备，目前的研究也主要集中在开发新型荧光材料方面，以提高LSC的转换效率和稳定性，降低成本，扩大应用范围。 [0004] 荧光型太阳能聚光器(LSC)荧光材料的制备方法主要存在以下几个难点和问题： [0005] 1.合成方法复杂：制备高效、稳定的荧光材料通常需要复杂的化学合成工艺，这包括高温高压条件、复杂的前驱体和溶剂系统。 [0006] 2.材料稳定性差：荧光材料在实际应用中需要具备良好的稳定性，尤其是在光照、温度变化、化学环境等条件下的稳定性，某些荧光材料在长时间使用中可能会发生光衰减或降解，影响其性能。 [0007] 3.量子产率低：量子产率是衡量荧光材料效率的重要指标，高量子产率的材料较难制备。 [0008] 4.材料纯度和均匀性差：荧光材料的性能高度依赖于其纯度和均匀性，杂质或不均匀的材料可能会导致荧光效率降低或发光颜色变化。 [0010] 针对以上问题，目前的研究主要集中在开发新型荧光材料方面，现有技术中有技术人员通过制备性能更加优异的聚光微晶玻璃，使其微结构、光透性、热稳定性及辐照稳定性等性能更好，继而获得发光效率高、形貌均匀、光透率高及稳定性良好的基于非铅金属卤化物的荧光型太阳能聚光微晶玻璃，但是现有制备荧光型太阳能聚光微晶玻璃的方法均无法进行大规模工业化生产。 发明内容[0011] 本发明提出一种荧光型太阳能聚光微晶玻璃的制备方法，采用高温熔融‑退火析晶法制备太阳能聚光微晶玻璃，这种聚光微晶玻璃能够吸收一部分透射光，再以可见光和红外光的形式传导到玻璃边缘，提供了一种让玻璃边缘发电的新思路。除此之外，聚光微晶玻璃还具有过滤节能效果，吸收阳光中的能量，在炎炎夏日能有效降低室内温度，同时减少建筑幕墙的阳光反射，有效降低光污染，将太阳能电池组装在微晶玻璃四周，吸收通过荧光转换并波导到玻璃边缘的荧光，进行发电。 [0012] 本发明技术方案如下： [0013] 一种荧光型太阳能聚光微晶玻璃的制备方法，具体步骤如下： [0015] (2)将步骤(1)的混合粉末转移到坩埚中，然后将坩埚放入高温箱式炉中进行高温熔融，然后将熔体浇注到提前预热的不锈钢板上，再将提前预热的铜板压到熔体上，冷却后得到预制前驱体玻璃，将预制前驱体玻璃退火以释放热应力，形成前驱体玻璃(PG)； [0017] 步骤(1)B2O3‑SiO2‑ZnO、全无机卤化硼基钙钛矿、铜基卤化物钙钛矿均为市购产品。 [0018] 步骤(1)B2O3‑SiO2‑ZnO：全无机卤化硼基钙钛矿：铜基卤化物钙钛矿摩尔比为1：1～1.2：1～1.5的比例取样。 [0019] 步骤(2)高温熔融是在1400‑1500℃的高温箱式炉中，环境气氛中熔融40‑50min。 [0022] 本发明的有益效果是： [0023] (1)本发明制备工艺简单，获得的太阳能聚光微晶玻璃的发光效率高、形貌均匀、光透率高及稳定性良好。 [0024] (2)本发明制备方法简单，成本低廉。 [0025] (3)本发明制备的聚光微晶玻璃的荧光量子产率(PLQY)，即吸收太阳光转化或发射为某一可见波长范围内的光，使得玻璃边缘太阳能薄膜电池在可见光谱范围内实现对太阳光的高效吸收和转化，该荧光量子产率达90％以上且斯托克斯位移达到300‑800nm。 [0026] (4)本发明制备的荧光型太阳能聚光微晶玻璃用来发电既可以吸收红外光降低室内温度又可以将吸收的红外光转化为可见光被太阳能基板所吸收用于发电。 [0028] 图1为本发明聚光微晶玻璃制备流程图； [0029] 图2为本发明实施例3的聚光微晶玻璃的照片； [0030] 图3本发明实施例3聚光微晶玻璃的紫外可见近红外分光光度计检测的发射光的波长图谱。 具体实施方式[0031] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。 [0032] 原材料中全无机卤化硼基钙钛矿与铜基卤化物钙钛矿参考公开的文献《Reproducible X‑ray Imaging with a Perovskite Nanocrystal Scintillator Embedded in a Transparent Amorphous Network Structure》制备得到。 [0033] 实施例1 [0034] 一种荧光型太阳能聚光微晶玻璃的制备方法，如图1所示，具体步骤如下： [0035] (1)按照B2O3‑SiO2‑ZnO：全无机卤化硼基钙钛矿：铜基卤化物钙钛矿摩尔比为1：1：1的比例准确称取B2O3‑SiO2‑ZnO、全无机卤化硼基钙钛矿、铜基卤化物钙钛矿，将原料使用玛瑙研钵杵研磨10min进行充分物理混合得到混合粉末； [0036] (2)将步骤(1)的混合粉末转移到坩埚中，然后将坩埚放入高温箱式炉中，在1400℃的环境气氛中熔融40min，进行高温熔融，然后将熔体浇注到提前预热到350℃的不锈钢板上，再由提前预热到350℃的铜板进行压制，冷却后拆除不锈钢板和铜板得到预制前驱体玻璃，将预制前驱体玻璃在450℃的马弗炉中退火9h，以释放热应力，形成前驱体玻璃(PG)； [0037] (3)采用金刚石切割机将前驱体玻璃(PG)样品加工成所需的规格，然后在抛光机上先经铸铁磨盘打磨至一定厚度，最后采用氧化铈抛光液在抛光盘进行抛光，得到适合尺寸的微晶玻璃样品。 [0038] 实施例2 [0039] 一种荧光型太阳能聚微晶玻璃的制备方法，如图1所示，具体步骤如下： [0040] (1)按照B2O3‑SiO2‑ZnO：全无机卤化硼基钙钛矿：铜基卤化物钙钛矿摩尔比为1：1.1：1.3的比例准确称取B2O3‑SiO2‑ZnO、全无机卤化硼基钙钛矿、铜基卤化物钙钛矿，将原料使用玛瑙研钵杵研磨12min进行充分物理混合得到混合粉末； [0041] (2)将步骤(1)的混合粉末转移到坩埚中，然后将坩埚放入高温箱式炉中，在1450℃的环境气氛中熔融45min，进行高温熔融，然后将熔体浇注到提前预热到450℃的不锈钢板上，再由提前预热到450℃的铜板进行压制，冷却后拆除不锈钢板和铜板得到预制前驱体玻璃，将预制前驱体玻璃在500℃的马弗炉中退火6h，以释放热应力，形成前驱体玻璃(PG)； [0042] (3)采用金刚石切割机将前驱体玻璃(PG)样品加工成所需的规格，然后在抛光机上先经铸铁磨盘打磨至一定厚度，最后采用氧化铈抛光液在抛光盘进行抛光，得到适合尺寸的微晶玻璃样品。 [0043] 实施例3 [0044] 一种荧光型太阳能聚光微晶玻璃的制备方法，如图1所示，具体步骤如下： [0045] (1)按照B2O3‑SiO2‑ZnO：全无机卤化硼基钙钛矿：铜基卤化物钙钛矿摩尔比为1：1.2：1.5的比例准确称取B2O3‑SiO2‑ZnO、全无机卤化硼基钙钛矿、铜基卤化物钙钛矿，将原料使用玛瑙研钵杵研磨15min进行充分物理混合得到混合粉末； [0046] (2)将步骤(1)的混合粉末转移到坩埚中，然后将坩埚放入高温箱式炉中，在1500℃的环境气氛中熔融50min，进行高温熔融，然后将熔体浇注到提前预热到500℃的不锈钢板上，再由提前预热到500℃的铜板进行压制，冷却后拆除不锈钢板和铜板得到预制前驱体玻璃，将预制前驱体玻璃在480℃的马弗炉中退火8h，以释放热应力，形成前驱体玻璃(PG)； [0047] (3)采用金刚石切割机将前驱体玻璃(PG)样品加工成所需的规格，然后在抛光机上先经铸铁磨盘打磨至一定厚度，最后采用氧化铈抛光液在抛光盘进行抛光，得到适合尺寸的聚光微晶玻璃样品。 [0048] 如图2所示为实施例3得到的聚光微晶玻璃的照片，从图中可以看到当光束照射到玻璃表面时，该材料会吸收光能，再折射到玻璃边缘，在玻璃边缘布置太阳能发电条即可完成发电。 [0049] 利用Hitachi日立U‑4100紫外可见近红外分光光度计测得实施例3制备得到的聚光微晶玻璃发射光的波长范围，如图3所示，从图中可知在300nm‑800nm均可以检测到发射光，荧光量子产率达90％以上。 [0050] 取实施例3制备得到的聚光微晶玻璃样品，在聚光微晶玻璃四周安装太阳能薄膜电池，采用胶粘或压接等方式将聚光微晶玻璃与太阳能薄膜电池组装为新型荧光太阳能聚光器(LSC)，组装完成后聚光微晶玻璃将太阳光反射到太阳能薄膜电池转化为电能，本发明聚光微晶玻璃将大面积的光汇集到小面积的太阳能薄膜电池上，不像传统太阳能聚光器需要追踪太阳光线以匹配角度，因此可以更有效地利用太阳光。 [0051] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。 |
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