CN103022207A - 太阳能应用装置 - Google Patents

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裴绍凯
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Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
Hon Hai Precision Industry Co Ltd
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Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
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Abstract

一种太阳能应用装置，包括一个太阳能电池板，一个电致变色单元和一个与该电致变色单元相连的热能收集装置，该太阳能电池板具有一个受光上表面，该电致变色单元位于该受光上表面之上，该电致变色单元的颜色可在透明和深色之间变化，从而使太阳光入射至该受光上表面或者被该电致变色单元吸收热量储存于该热能收集装置。

Description

太阳能应用装置
技术领域
本发明涉及能够储存热能和发电的太阳能应用装置。
背景技术
传统技术中，太阳能***大多利用硅晶太阳能电池来发电，如果需要同时将太阳能中的热能收集起来则需要搭配另外的集热装置，但是，因为其成本高且使用环境等条件限制，将热能及光能结合使用的应用非常少，大都是将上述发电***和集热***独立分开使用。
发明内容
有鉴于此，提供一种可以使太阳能板发挥集热且集光、最大限度地使用太阳能的太阳能应用装置实为必要。
一种太阳能应用装置，包括一个太阳能电池板，一个电致变色单元和一个与该电致变色单元相连的热能收集装置，该太阳能电池板具有一个受光上表面，该电致变色单元位于该受光上表面之上，该电致变色单元的颜色可在透明和深色之间变化，从而使太阳光入射至该受光上表面或者被该电致变色单元吸收热量储存于该热能收集装置。
相对于现有技术，本发明提供的太阳能应用装置利用电致变色单元的变色能力根据需要透光或者吸收热能，从而达到采用一个装置即可发电和集热的目的。
附图说明
图1是本发明实施例提供的太阳能应用装置的结构示意图。
图2是图1所示的太阳能应用装置的电致变色单元从无色变为深色的变化状态图。
主要元件符号说明
太阳能应用装置 10
太阳能电池板 100
电致变色单元 200
热能收集装置 300
蓄电池 400
受光上表面 101
第一透明导电层 201
离子储存层 202
电解质层 203
电致变色层 204
第二透明导电层 205
抗反射层 206
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，本发明实施例提供一种太阳能应用装置10，其包括一个太阳能电池板100，一个与该太阳能电池板100相连的蓄电池400，一个电致变色单元200和一个与该电致变色单元200相连的热能收集装置300。该太阳能电池板100为硅基太阳能电池板或薄膜型太阳能电池板。
该太阳能电池板100具有一个受光上表面101。该电致变色单元200位于该受光上表面101之上，该电致变色单元200的颜色可在透明和深色之间变化，从而使太阳光入射至该受光上表面101或者被该电致变色单元200吸收并通过该热能收集装置300储存或输出至需要热能的装置。深色可以是黑色、深蓝色等，主要根据电致变色单元200的具体结构和具体材料而定。
该热能收集装置300可以包括一个装有传热介质的管体，太阳光投射在该电致变色单元200上被该电致变色单元200吸收并转化成热能，然后传递给该管体内的传热介质，使传热介质的温度升高，作为热能收集装置300的有用能量储存或输出。热能收集装置300的形式不限于所述例子，还可以是其它各种例如真空管集热装置等。
在本实施例中，该电致变色单元200自上而下依次包括：一层第一透明导电层201、一层用于提供正离子的离子储存层202、一层电解质层203、一层电致变色层204以及一层第二透明导电层205。该热能收集装置300可以与该电致变色单元200中任何一层连接。
该第一、第二透明导电层201、202可以为铟锡氧化物 (Indium Tin Oxides，ITO)透明导电塑料或者ITO透明导电玻璃，用于传导负离子。
该离子储存层202用于提供正离子，本实施例中，该离子储存层202为锂金属层，提供锂离子(Li+)。
电解质层203用于传递该离子储存层202提供的正离子。例如提供H+、Li+、Na+等，因此，电解质层203的电解质可以选用LiClO4、LiBF4等。
该电致变色层204的材料可以选自有机电致变色材料或无机电致变色材料，例如，有机电致变色材料主要包括有机低分子化合物和有机高分子聚合物，例如聚苯胺、紫精类、吩嗪类等；无机电致变色材料可以为三氧化钨(WO3)等一些金属氧化物。本实施例采用WO3。
请参阅图1和图2，使该第一透明导电层201连至电源正极，该第二透明导电层202连至电源负极，则电子首先注入该带电致变色层204内，随后，由于整个电致变色单元200趋于电中性，正离子也***WO3晶体中，从而形成有色络合物，发生变色。
该第一、第二透明导电层201、202未加电压时，该电致变色单元200透明，因此太阳光(图2箭头)可以直达该受光上表面101，太阳能电池板100正常发电。
对该电致变色单元200施加1伏特~2伏特的电压后，该电致变色单元200逐渐变色，已经变色的区域将因为颜色较深不透光而吸收了太阳光的大部份热能，该热能将被传导入该热能收集装置300中。在电压为1.2伏特左右时，该电致变色单元200完全变色后(过程约需10秒左右)，该太阳能电池板100基本停止发电。若此时将电压方向反转，则该电致变色单元200从深色变成无色。若电致变色单元200变成深色时，电压大小和方向均不变，则该深色状态可以维持大约600秒，即热能吸收时间可达600秒。根据需要可以维持加压过程、加压或者零压状态。
由于无机电致变色材料需离子注入到晶格内部，因此注入速度慢，反应慢，变色慢，利用这一特性，可以实现在集热和发电的两种单一状态的过渡中同时集热和发电。
如果采用有机电致变色材料，则反应速度较快，过渡状态短暂，有助于快速切换集热和发电两种状态。根据需要可选择具体的电致变色层204。
该电致变色单元200与该受光上表面101之间还可以设有一层抗反射层206用于提高光能吸收率。该电致变色单元200上也可设置一层抗反射层206。
相对于先前技术，本发明提供的太阳能应用装置利用电致变色单元的变色能力根据需要透光或者吸收热能，从而达到采用一个装置即可发电和集热的目的。
可以理解的是，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，例如导光元件的形状、导光元件和光源的相对位置关系根据导光元件的形状不同而发生的改变等等都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能应用装置，包括一个太阳能电池板，该太阳能电池板具有一个受光上表面，其特征在于：该太阳能应用装置还包括一个电致变色单元和一个与该电致变色单元相连的热能收集装置，该电致变色单元位于该受光上表面之上，该电致变色单元的颜色可在透明和深色之间变化，从而使太阳光入射至该受光上表面或者被该电致变色单元吸收热量并储存于该热能收集装置。
2.如权利要求1所述的太阳能应用装置，其特征在于：该电致变色单元自上而下依次包括：一层第一透明导电层、一层用于提供正离子的离子储存层、一层电解质层、一层电致变色层以及一层第二透明导电层。
3.如权利要求2所述的太阳能应用装置，其特征在于：该第一、第二透明导电层均为ITO透明导电玻璃。
4.如权利要求2所述的太阳能应用装置，其特征在于：该离子储存层为锂金属层，用于提供锂离子。
5.如权利要求2所述的太阳能应用装置，其特征在于：该电致变色层的材料为有机电致变色材料或无机电致变色材料。
6.如权利要求5所述的太阳能应用装置，其特征在于：该有机电致变色材料为聚苯胺。
7.如权利要求5所述的太阳能应用装置，其特征在于：该无机电致变色材料为WO3。
8.如权利要求1所述的太阳能应用装置，其特征在于：对该电致变色单元施加电压以控制该电致变色单元变色，该电压控制在1伏特～2伏特。
9.如权利要求1所述的太阳能应用装置，其特征在于：该太阳能电池板为硅基太阳能电池板或薄膜型太阳能电池板。
10.如权利要求1所述的太阳能应用装置，其特征在于：该电致变色单元与该受光上表面之间还设有一层抗反射层。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104345514A (zh) * 2013-07-25 2015-02-11 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 变色眼镜
CN111781782A (zh) * 2020-07-06 2020-10-16 北京工业大学 一种应用于博物馆的电致变色橱窗
CN114543373A (zh) * 2022-03-07 2022-05-27 中国科学技术大学 一种基于太阳热辐射和太空冷辐射的光谱调控器件

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