專利名稱：具有可切換的照明/反射的光伏電池裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及包括被布置為通過光伏效應(yīng)將太陽光或者任何其他光源的能量轉(zhuǎn)換成電能的電池或電池組的光伏電池裝置?？梢圆捎盟鲭姵亟M制作太陽能電池板、太陽能模塊、光伏陣列、太陽能集中器等。
背景技術(shù)：
諸如光伏電池或太陽能電池的可再生綠色能源具有越來越高的重要性。對清潔能源的需求也不斷增加。這樣的光伏電池在日間收集光能，夜間則不工作?？梢詫⑵渑c太陽能集中器結(jié)合，或者可以使其直接暴露于太陽光下。放置這樣的太陽能電池板的良好處所是建筑物朝南的前表面或者是在地上。反而，在夜間，由于可獲得的光較少，而且太陽能電池的光吸收高，因而覆蓋著太陽能電池板的建筑如看起來非常黑，因而需要其他照明提供方位，改善外觀。 此外，在例如WO 2006/088369A2中描述了并且在圖2中示意性地示出了發(fā)光太陽能集中器(LSC)的原理。其基于含有諸如熒光染料的發(fā)光體40的透明(聚合物或玻璃)基質(zhì)或板30。(太陽能)輻射被發(fā)光體40吸收并朝各個方向重新發(fā)射。除了熒光染料之外，也可以使用諸如量子點或量子桿的半導(dǎo)體納米晶體或者磷光體作為發(fā)光體40。由于聚合物或玻璃板30內(nèi)的內(nèi)反射的原因，大部分重發(fā)射的光被引導(dǎo)到板30的能夠附接太陽能電池20的側(cè)面。因而，只須將小的太陽能電池20的有效面積用于相對較大的采集太陽光的面積，從而使所述裝置在經(jīng)濟上有利。到目前為止，LSC都被設(shè)計成一種低成本、大面積的太陽能電池。其內(nèi)在顏色及其變化使得它們成為了有望結(jié)合到例如建筑物中的建筑砌塊。然而，現(xiàn)有技術(shù)中的LSC的效率尚不足以與常規(guī)硅太陽能電池競爭，大規(guī)模地生成LSC作為替代能源還遙遙無期。因此，LSC的另一個潛在市場是作為較小的(消費)產(chǎn)品中的“裝飾性”電源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于提供一種具有提高的效率和/或降低的光吸收的光伏電池裝置。這一目的是通過根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置和根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法實現(xiàn)的。相應(yīng)地，在光伏電池裝置中提供光發(fā)射或反射元件，可以在第一工作模式期間將所述元件設(shè)置或切換成激活狀態(tài)，從而將電能轉(zhuǎn)換成光能，或者在所述光伏電池裝置接收到的光能抵達(dá)光伏電池裝置的光伏電池之前反射所述光能的至少一部分。在第二工作模式下，可以將所述光發(fā)射或反射元件設(shè)置或切換到非激活狀態(tài)，可以將所述光伏電池切換到激活狀態(tài)，從而將所述光伏電池裝置接收到的光能轉(zhuǎn)換成電能。這樣做實現(xiàn)了例如在光伏電池不必激活時從所述光伏電池裝置間歇地發(fā)射光或反射光，由此在這樣的時候防止光吸收。此外，能夠在太陽能集中器中有利地使用所提出的能量生成能力和照明應(yīng)用的組合，從而提聞效率以及提供均勻光發(fā)射。根據(jù)上述解決方案的第一方面，所述光伏電池裝置還可以包括用于使接收到的光能射向所述至少一個光伏電池的太陽能集中器，其中，在第一工作模式期間通過所述至少一個光伏電池生成的并存儲在儲能裝置中的電能對所述至少一個光發(fā)射或反射元件供電。光伏電池在受到照射時可以對所述儲能裝置充電，可以采用所述儲能裝置為所述光發(fā)射元件供電可以將所述光發(fā)射元件發(fā)射的光耦合回所述太陽能集中器，從而提供均勻的光發(fā)射。在所述第一方面的具體實現(xiàn)中，所述太陽能集中器可以包括集成了發(fā)光體的透明板，所述發(fā)光體適于吸收輻射并向所有的方向重發(fā)射光，其中，使所述至少一個光伏電池以及所述至少一個光發(fā)射或反射元件附接到所述透明板的較小側(cè)表面的至少其中之一，并且其中，通過所述透明板的較大的上、下表面的至少其中之一接收光能。在更加具體的例子中，可以將至少一個反射鏡布置到所述較小側(cè)表面中的另一個上或者布置到所述較大上、 下表面中的另一個上。在另一個更加具體的例子中，可以使所述至少一個光伏電池和所述至少一個光發(fā)射或反射元件附接到所述透明板的同一側(cè)表面上，并使其彼此相鄰布置。因而，在上述實現(xiàn)中，可以采用所述透明板的較大的上表面和/或下表面作為不需要任何外部電源的透明光源。根據(jù)上述解決方案的第二方面，所述光伏電池裝置還可以包括布置在所述至少一個光伏電池和所述至少一個光發(fā)射或反射元件之間的可切換反射器，其適于在第一工作模式期間將所述至少一個光發(fā)射或反射元件生成的光能朝向所述至少一個光發(fā)射或反射元件反射回來。在一種具體的實現(xiàn)中，所述至少一個光發(fā)射或反射元件可以包括多個用于生成不同顏色的光的光源，所述多個光源相互挨著或者相互層疊放置。在一種更為具體的實現(xiàn)中，可以通過遙置磷光體層增強照明效果，所述磷光體層用于響應(yīng)于所述至少一個光發(fā)射或反射元件的照明生成光能。因而，在日間可以使所述反射器透明，從而使所述光伏電池能夠俘獲太陽光。夜間可以開啟反射器，從而降低光吸收，并反射光源生成的光。例如，可以利用用于檢測環(huán)境光水平的光傳感器和用于響應(yīng)于所述光傳感器的輸出將所述至少一個光發(fā)射或反射元件以及所述可切換反射器切換至激活狀態(tài)的控制單元對所述可切換反射器加以控制。由此，可以調(diào)整照明設(shè)置，并且能夠獲得環(huán)境智能照明系統(tǒng)。根據(jù)所提出的解決方案的第三方面，所述至少一個光發(fā)射或反射元件可以是覆蓋所述至少一個光伏電池的響應(yīng)元件，在第二工作模式期間將所述響應(yīng)元件切換到透明狀態(tài)，在第一工作模式期間將所述響應(yīng)元件切換到反射的非透明模式，并且其中，響應(yīng)于光照射水平或外加電壓電平的變化對所述響應(yīng)元件進行切換。作為一個額外的選擇，所述響應(yīng)元件可以具有處于透明狀態(tài)和非透明狀態(tài)之間的至少一個額外的光學(xué)狀態(tài)。因而，采用所述響應(yīng)元件改變光吸收，從而改變所述光伏電池的外觀?？梢栽谌臻g將覆蓋所述光伏電池(例如，太陽能電池板)的響應(yīng)元件切換至透明狀態(tài)，在夜間將其切換至非透明因而反射的狀態(tài)。在一種更為具體的實現(xiàn)中，所述至少一個光發(fā)射或反射元件可以包括設(shè)置于所述響應(yīng)元件的頂部的額外響應(yīng)元件或元件圖案，從而提高或修改反射能力。作為一個額外的選擇，可以將至少一個光源布置到所述至少一個光伏電池的頂部或者與之挨著布置，所述至少一個光源在第一工作模式期間工作，其中，所述響應(yīng)元件適于在接收自所述至少一個光源的光穿過所述響應(yīng)元件傳播時對所述光漫射。其提供的優(yōu)點在于，在所述響應(yīng)元件的非透明狀態(tài)期間能夠?qū)崿F(xiàn)額外的照明。作為另一個選擇，所述至少一個光源可以包括至少三個具有不同顏色的不同光源。由此，能夠在第一工作模式期間在所述光伏電池上顯示具有顏色的照明和像素(例如，用于實現(xiàn)靜或者活動的圖像或視頻)。根據(jù)所提出的解決方案的第四方面，可以額外提供至少一個波導(dǎo)，將所述至少一個光發(fā)射或反射元件生成的光能耦合到所述波導(dǎo)內(nèi)，并在預(yù)定位置使光能從所述波導(dǎo)耦出。在第四方面的具體例子中，可以在所述至少一個光伏電池之上按照預(yù)定圖案布置多個波導(dǎo)。由此能夠避免遮蔽，省去空間要求以及復(fù)雜的布線或電極布置，從而防止光伏電池的能量轉(zhuǎn)換效率的降低。在另一個具體的例子中，所述至少一個波導(dǎo)可以包括在耦合到所述至少一個波導(dǎo)內(nèi)的光能穿過所述波導(dǎo)傳播時對所述光能進行反射或衍射的集成光學(xué)部件。作為替代的或者額外的選擇，所述至少一個波導(dǎo)可以包括光柵結(jié)構(gòu)、全息結(jié)構(gòu)、光子晶體結(jié)構(gòu)和多層涂覆層的至少其中之一，從而在耦合到所述至少一個波導(dǎo)內(nèi)的光能穿過所述波導(dǎo)傳播時對所述 光能提供反射或衍射效果。由此使光伏電池在第一工作模式下的照明或光照能夠增強、結(jié)構(gòu)化或受到修改。在從屬權(quán)利要求中界定了其他有利的修改。本發(fā)明的這些和其他方面將通過下文描述的實施例變得明了，并將參考其得到闡述。


在下述附圖中
圖IA和圖IB示出了光伏電池裝置的放置選擇；
圖2示出了能夠設(shè)置于光伏電池裝置內(nèi)的發(fā)光太陽能集中器的示意性側(cè)視 圖3示出了根據(jù)第一實施例的具有發(fā)光太陽能集中器的光伏電池裝置的示意性透視分解 圖4示出了根據(jù)第二實施例的具有發(fā)光太陽能集中器的光伏電池裝置的示意性透視分解 圖5示出了根據(jù)第三實施例的具有發(fā)光太陽能集中器的光伏電池裝置的示意性透視局部分解 圖6示出了根據(jù)第四實施例的具有光源和可切換反射器的光伏電池裝置的截面 圖7示出了根據(jù)第五實施例的具有多個相鄰的光源和可切換反射器的光伏電池裝置的截面 圖8示出了根據(jù)第六實施例的具有多個疊置光源和可切換反射器的光伏電池裝置的截面 圖9示出了根據(jù)第七實施例的具有光源、磷光體層和可切換反射器的光伏電池裝置的截面 圖10示出了用于根據(jù)第四到第七實施例的具有光源和可切換反射器的光伏電池裝置的控制系統(tǒng)的示意性方框圖；圖IlA和IlB示出了根據(jù)第八實施例的具有響應(yīng)元件的光伏電池裝置的截面圖和平面
圖；
圖12A到12C示出了根據(jù)第九實施例的具有響應(yīng)元件的光伏電池裝置的截面 圖13A到13C示出了根據(jù)第十實施例的具有響應(yīng)元件的光伏電池裝置的截面 圖14A和14B示出了根據(jù)第十一實施例的具有多個響應(yīng)元件的光伏電池裝置的截面
圖15A和15B示出了根據(jù)第十二實施例的具有響應(yīng)元件和光源的光伏電池裝置的不同工作模式的截面 圖16A和16B示出了根據(jù)第十三實施例的具有響應(yīng)元件和多色光源的光伏電池裝置的截面 圖17A和17B示出了將光伏電池裝置放置到建筑物上的不同選擇；
圖18A和18B示出了根據(jù)第十四實施例的具有波導(dǎo)的光伏電池裝置的截面 圖19A和19B示出了根據(jù)第十五實施例的具有多個波導(dǎo)的光伏電池裝置的截面 圖20A和20B示出了根據(jù)第十六實施例的具有多個波導(dǎo)的光伏電池裝置的平面 圖21A和21B示出了根據(jù)第十七實施例的具有波導(dǎo)圖案的光伏電池裝置的平面 圖22A和22B示出了根據(jù)第十八實施例的具有波導(dǎo)和集成的磷光體元件的光伏電池裝置的截面 圖23A和23B示出了根據(jù)第十九實施例的具有波導(dǎo)和集成光學(xué)功能的光伏電池裝置的截面 圖24A和24B示出了根據(jù)第二十實施例的具有波導(dǎo)和分散的反射元件的光伏電池裝置的截面圖；以及
圖25A和25B示出了根據(jù)第二十一實施例的具有波導(dǎo)和周期性結(jié)構(gòu)的光伏電池裝置的截面圖。
具體實施例方式圖IA和IB示出了放置光伏電池裝置或者對其定位的不同選擇，例如，所述光伏電池裝置是具有多個光伏電池20的太陽能電池板、太陽能模塊或光伏陣列。這樣的光伏電池20在日間收集光能，夜間則不工作?？梢詫⑵浞胖玫降?0上(圖1A)，或者可以將其放置到建筑物12面向南方的前表面上(圖1B)。出于上述或者其他目的，可能希望將小的光伏電池有效面積用于相對較大的收集太陽光的面積，從而使光伏電池裝置在經(jīng)濟上有利?？梢酝ㄟ^太陽能集中器實現(xiàn)這一目的。由于聚合物或玻璃基質(zhì)或者聚合物或玻璃板內(nèi)的內(nèi)反射的原因，大部分重發(fā)射的光被引導(dǎo)至所述板的側(cè)面，可以使光電池附接到所述側(cè)面上，從而降低所述電池的有效面積。圖2示出了能夠設(shè)置于光伏電池裝置內(nèi)的發(fā)光太陽能集中器(LSC)的示意性側(cè)視圖。其以透明(聚合物或玻璃)基質(zhì)或板30為基礎(chǔ)，所述基質(zhì)或板含有熒光染料或者生色團或發(fā)光體(點)40，它們吸收太陽光(虛線箭頭)并發(fā)射被光伏電池或者更具體而言被太陽能電池20吸收的波長更長的光(實線箭頭)。輻射被發(fā)光體40吸收并朝向各個方向重發(fā)射。除了熒光染料之外，也可以使用諸如量子點或量子桿的半導(dǎo)體納米晶體或者磷光體作為發(fā)光體40。由于透明板30內(nèi)的內(nèi)反射的原因，大部分重發(fā)射的光被引導(dǎo)到透明板30的能夠附接太陽能電池20的側(cè)面。因而，只須將小的太陽能電池20的有效面積用于相對較大的采集太陽光的面積，從而使所述裝置在經(jīng)濟上有利。發(fā)光裝置(LED)當(dāng)前正在經(jīng)歷著快速的發(fā)展，而且(不久的)將來將替代常規(guī)光源。LED的低功耗和小工作面積將實現(xiàn)新的應(yīng)用、架構(gòu)，并且將促進現(xiàn)有產(chǎn)品中的集成。提出通過向LSC引入發(fā)光功能實現(xiàn)對應(yīng)用性、效率和裝飾性方面的顯著改進。一種可能的應(yīng)用實例可以是光導(dǎo)裝置等，其含有耦出結(jié)構(gòu)，其中，LED或其他光源附接至所述側(cè)面之一。這樣的裝置通常需要可再充電電池支持其工作，可以采用(例如)外部太陽能電池對所述可再充電電池充電。提出采用集成的太陽能電池替代外部電源。因而，所述裝置由LSC和發(fā)光裝置的組合構(gòu)成。對由含有發(fā)光體的發(fā)光基質(zhì)以及附接至所述側(cè)面的太陽能電池構(gòu)成的常規(guī)LSC進行擴展，使之具有至少一個光源(例如，LED)和儲能裝置。所述太陽能電池在受到照射時對所述儲能裝置(例如，電池)充電。所述電池對耦合至發(fā)光板的側(cè)面 的一個或多個LED供電。將所述LED發(fā)射的光耦合到所述板內(nèi)，并通過發(fā)光基質(zhì)對其進行(部分)轉(zhuǎn)換。由此得到了均勻發(fā)光的板。圖3示出了根據(jù)第一實施例的具有LSC的光伏電池裝置的示意性透視分解圖。所述裝置包括透明基質(zhì)或板30，其沿豎直的z向的尺寸顯著小于水平的X和y方向的尺寸。在透明板30內(nèi)或者在透明板30的上面集成了吸收(太陽能)輻射并向所有方向重發(fā)射光的發(fā)光體40。使一個或多個太陽能電池20附接到所述透明板30的較小的側(cè)面上。使一個或多個LED 50 (的陣列)附接到所述基質(zhì)的其他較小的側(cè)面上?？梢允狗瓷溏R60附接到其余的較小的側(cè)面上?？梢栽谔柲茈姵?0、LED (陣列)50或鏡60的背面集成儲能裝置。所述儲能裝置也可以是單獨的部件，而未集成到所述裝置內(nèi)。文中公開的本發(fā)明使LSC的能量生成能力與照明應(yīng)用相結(jié)合。除了太陽能電池20以外，將一個或多個優(yōu)選為LED 50的小光源安裝到LSC的側(cè)面上。在第一 LSC工作模式中，將太陽能轉(zhuǎn)換成電，并將其存儲在集成的電池(即儲能裝置)內(nèi)。在第二 LED工作模式中，將LED 50 (由所述電池供電)發(fā)射的光耦合到所述透明板30內(nèi)。透明板30內(nèi)(或者頂部)的發(fā)光體40吸收所述光并向各個方向重發(fā)射光。所述重發(fā)射的光將(假設(shè)發(fā)光體的量子效率為 100%)
a)通過逃逸錐面逃逸出所述平板；
b)被射向所述板30的側(cè)面，在該處其被太陽能電池20吸收；或者
c)被射向所述板30的側(cè)面，在該處其被LED50或者所附接的鏡60反射，并且/或者
d)被另一發(fā)光體40再次吸收，之后遵循步驟(a)- (c)被再一次重發(fā)射。由于內(nèi)反射的原因，從透明板30經(jīng)由逃逸錐面逃逸的光將導(dǎo)致產(chǎn)生從前端和/或后端均勻發(fā)射光的平板。所提出的LSC-LED是一種在LSC工作模式下由太陽能發(fā)電從而對電池充電的光伏電池裝置。在LED工作模式下，所述裝置由同一電池供電，從而提供由所述板發(fā)出的均勻光。圖4示出了根據(jù)第二實施例的具有LSC的光伏電池裝置的示意性透視分解圖。LED 50可以具有相對較小的面積，因此不必覆蓋透明板30的整個一個側(cè)表面。因此，在第二實施例中，使LED 50挨著太陽能電池20或鏡60放置。在圖4中示出了使LED50挨著太陽能電池20放置的示范性情況。根據(jù)透明板30的幾何結(jié)構(gòu)、太陽能電池20的效率、LED 50的效率和尺寸以及應(yīng)用的類型，能夠找到這些部件中的每者的數(shù)量的最佳值，以及將其安裝在哪些側(cè)面上。例如，可以優(yōu)選使太陽能電池20處于LED 50的對面,或者在另一實施例中，可以優(yōu)選使鏡60處于LED的對面。圖5示出了根據(jù)第三實施例的具有發(fā)光太陽能集中器的光伏電池裝置的示意性透視局部分解圖。在所述第三實施例中，根據(jù)應(yīng)用(例如，對于非透明燈而言)，優(yōu)選還將后鏡(back-mirror)65放置到所述裝置的底面(或上面)上,如圖5所示。通過這種方式,未被透明板10吸收的(太陽能)輻射再次被反射回透明板10內(nèi)，使得其具有了另一次被吸收的機會。此外，在LED工作模式期間，發(fā)光體40發(fā)射的光只能從透明板30的一個側(cè)面逃逸。就具體實現(xiàn)而言，透明板30的基質(zhì)可以在例如400和900nm之間的范圍內(nèi)，優(yōu)選 在例如300-1000nm的范圍內(nèi)是透明的。其可以由聚合物構(gòu)成，也可以由聚合物的混合物構(gòu)成，例如，甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、甲基丙烯酸十二酯(LMA)、甲基丙烯酸2-羥乙酯(HEMA)和二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDM)。在制作聚合物基質(zhì)時，可以從純單體開始，或者從諸如聚甲基丙烯酸乙酯的預(yù)聚合材料開始，也可以從單體和預(yù)聚合物的混合物開始。所述基質(zhì)也可以由諸如玻璃(二氧化硅)、氧化鋁或二氧化鈦的無機透明材料構(gòu)成?？梢詫⒉迦氲酵该靼?0內(nèi)(或者位于其頂部)用于吸收和重發(fā)射光的發(fā)光體40劃分為三個不同的材料類別
I.熒光有機染料是有優(yōu)勢的發(fā)光體，因為其具有高量子效率和相對較高的光穩(wěn)定性。2.半導(dǎo)體納米晶體或量子點(QD)。這些無機納米顆粒具有吸收帶寬、發(fā)射帶窄的優(yōu)點。3.無機磷光體(稀土離子)的優(yōu)點在于具有接近100%的效率并且具有光穩(wěn)定性。上述發(fā)光體40 (處于一類當(dāng)中或者是不同類的組合)的混合物可以是有利的，因為一般而言能夠吸收更寬的譜內(nèi)的輻射。例如，QD能夠充當(dāng)寬帶吸收體，并將其能量轉(zhuǎn)移至具有窄的紅移發(fā)射帶的磷光體。QD和染料的組合可以通過類似的方式發(fā)揮優(yōu)勢。將不同的染料結(jié)合到一個透明板30內(nèi)還將使吸收帶變寬，并且能夠?qū)⒏吣芰抗庀蛳伦儞Q成低能量光。此外，還可以通過插入不同發(fā)光體40的混合物調(diào)節(jié)(例如，出于審美或發(fā)送信號的原因)所述板在LED工作模式期間的顏色。附接至所述裝置的側(cè)面的太陽能電池20原則上可以是任何當(dāng)前可得的電池。太陽能電池的選擇取決于對所使用的發(fā)光體40的發(fā)射帶的最佳覆蓋、總效率、成本以及制作出具有要求的尺寸的電池的可能性?？梢愿鶕?jù)LSC-LED裝置的具體效率/成本期望選擇現(xiàn)有類型之一的硅太陽能電池(單晶、多晶、非晶或薄膜)。GaAs或InGaP電池價格更高一些，但是在希望LSC-LED具有高的總效率的情況下，其可以是有利的。在某些特定的情況下，薄膜CdTe太陽能電池、染料敏化太陽能電池、有機太陽能電池或串列電池也可能是有利的。就非矩形的LSC-LED裝置而言，可以采用能夠適應(yīng)LSC的形狀的柔性類型太陽能電池20。附接至LSC的側(cè)面的LED 50可以是無機LED，其在發(fā)光體40吸收光的區(qū)域內(nèi)發(fā)光?？梢詫F(xiàn)有的紫外線(UV)、藍(lán)光或綠光發(fā)射LED，例如，InGaN或GaN用于這一應(yīng)用。發(fā)光體40可以將LED 50發(fā)射的光轉(zhuǎn)換成所選的其他波長。假設(shè)采用藍(lán)光或UV LED 50，那么具有處于該范圍內(nèi)的吸收帶的發(fā)光體40可以存在于基質(zhì)內(nèi)(或其頂部)，從而吸收所述光并將其轉(zhuǎn)換成能量較低的光。在這種情況下，可以將吸收LED 50發(fā)射的光的發(fā)光體40設(shè)置為按照一定的濃度梯度分布于透明板30 (的體積內(nèi)或表面上)。通過使該發(fā)光體40的濃度朝所述側(cè)面降低，能夠使LED 50發(fā)射的光在透明板30的范圍內(nèi)以均等分布的方式被吸收(和重發(fā)射)。有機LED (O-LED)也可能適于作為所提出的根據(jù)第一到第三實施例的LSC-LED裝置中的光源。所述儲能裝置可以是可再充電電池或超電容?？梢詫⑵渥鳛楦浇又羚R60、太陽能電池20或LED 50的薄膜部件集成，從而得到緊湊的LSC-LED裝置。在其他應(yīng)用中，所述儲能裝置可以是未直接集成到LSC-LED裝置內(nèi)的單獨部件。盡管這樣增大了 LSC-LED裝置的總尺寸，但是其可能更具成本效率。所提出的LSC-LED裝置適用于室內(nèi)或室外孤立型照明應(yīng)用。對于室內(nèi)應(yīng)用而言， 可以提供低功率消費品，其中，所述LSC-LED裝置不僅向所述應(yīng)用(例如，遙控器)提供能量， 還充當(dāng)所述應(yīng)用的發(fā)光部分，所述發(fā)光部分可以是功能性的和/或裝飾性的。例如，其他室內(nèi)應(yīng)用可以是裝飾性用具(例如，花瓶)，或者可以作為新型建筑材料集成到建筑物內(nèi)(例如，作為窗/透明燈)。對于室外應(yīng)用而言，可以提供孤立型室外照明(公園、小路等)或者孤立型廣告照明(晚上發(fā)光的字符/符號)。另一應(yīng)用可以是僅以LED工作模式工作的閱讀燈，其以可再充電電池為電源。作為外部電源(來自電網(wǎng)或外部太陽能電池)的替代(或者除此之外)可以采用在同一裝置內(nèi)集成的太陽能電池20 (和鏡60)對所述電池充電。對于在可見區(qū)域完全透明的透明燈(或閱讀燈)而言，可以采用與紅外(IR)發(fā)射器結(jié)合的UV LED。為了實現(xiàn)裝飾性目的，所述燈可以具有顏色。如果采用發(fā)射可見光的發(fā)光體，那么所述燈在日間(即使只存在漫射的太陽光)和夜間(如果LED是開啟的)都將發(fā)光。應(yīng)當(dāng)注意，一種令人感興趣的做法可以是使所提出的LSC-LED裝置與可以用于標(biāo)志(例如，用于緊急出口)的發(fā)光板的進行結(jié)合，所述發(fā)光板含有具有傾斜發(fā)光側(cè)面的字符和/或簡單圖畫。可以通過在LSC板的正面或背面按照優(yōu)選角度做出小的溝槽而獲得所述字符或圖畫，其中，所述優(yōu)選角度處于15和75度之間。所述溝槽將發(fā)光體或生色團重發(fā)射的光有效地耦出，從而使所述字符和/或圖畫在LSC和LED工作模式下都清晰可見。因而，通過提供耦出結(jié)構(gòu)和/或圖案化發(fā)光材料將入射光(例如，太陽光、LED、OLED光等)轉(zhuǎn)換成了用于標(biāo)志圖樣的發(fā)光光。作為替代，所提出的結(jié)合了能量轉(zhuǎn)換和照明/反射能力的光伏電池裝置可以包括具有(O) LED的可切換反射器。在日間，所述可切換反射器或反射元件是透明的，來自太陽或其他光源的光被太陽能電池俘獲(太陽能發(fā)電模式)。夜晚，開啟所述可切換反射器或反射元件，從而反射所述光源產(chǎn)生的光的全部或至少一部分(照明模式)。出于這一目的，提出采用諸如透明OLED、LED和遙置磷光體照明配置的擴展光源的至少其中之一。作為一種額外的選擇，可以集成傳感器和控制機構(gòu)，其中，所述傳感器能夠檢測環(huán)境照明水平，所述控制機構(gòu)基于所述傳感器的輸出將光源和可切換反射器設(shè)置到功能開態(tài)(即，激活狀態(tài))。所述傳感器還可以測量人的出現(xiàn)或動作，以調(diào)整照明設(shè)置，通過這種方式獲得了一種環(huán)境智能照明系統(tǒng)?？梢詫⑺鯨ED布置到所述太陽能電池(集中器)的頂部，或者使所述LED分開挨著光伏電池放置。圖6示出了根據(jù)第四實施例的具有光源55和可切換反射器70的光伏電池裝置的截面圖。光源55可以是透明OLED或LED，可以將其放置到可切換反射器70的頂部，從而覆蓋整個具有其太陽能電池的太陽能電池板25。例如，可以將透射型大面積照明OLED作為光源55直接放置到可切換反射器70的頂部。也可能以相互挨著的方式 或者按照相互層疊的方式采用多個光源，將聯(lián)系第五和第六實施例對此予以說明。圖7示出了根據(jù)第五實施例的具有多個相鄰的光源56和可切換反射器70的光伏電池裝置的截面圖。使多個光源56在覆蓋整個太陽能電池板25的可切換反射器70的頂部相互挨著放置。例如，所述多個光源56可以是紅色(R)的、綠色(G)的和藍(lán)色(B)的發(fā)射0LED，或者可以是任何其他顏色組合。通過這種方式能夠獲得所有可能的光的顏色。通過這種配置，可以在照明模式期間將所述裝置用于標(biāo)志圖樣、信號發(fā)送、成像或視頻目的。另一種可能性是采用邊發(fā)射白色LED。在采用RGB邊發(fā)射LED的情況下，也可以將所述裝置用于標(biāo)志圖樣、信號發(fā)送、成像或視頻目的。圖8示出了根據(jù)第六實施例的具有多個疊置的光源55-1到55-3和可切換反射器70的光伏電池裝置的截面圖。將所述疊置的多個光源55-1到55-3相互層疊，并放置到可切換反射器70的頂部，從而覆蓋整個太陽能電池板25。可以再采用RGB OLED或者其他顏色組合。此外，也可以采用這一配置來提高太陽能電池板25發(fā)射的光的量。除了 OLED和LED以外，還可以采用遙置磷光體照明配置。圖9示出了根據(jù)第七實施例的具有光源、磷光體層和可切換反射器的光伏電池裝置的截面圖?？梢詫⑦b置磷光體配置或?qū)?0布置到處于LED 50之上的透明載體層上，從而使之受到LED 50發(fā)射的光的激勵。對于上述第四到第七實施例的修改而言，所述光源55和可切換反射器70可以只局部覆蓋所述太陽能電池板25。由此，能夠?qū)⒐庠?5和可切換反射器70成形為圖形文本的形式，因而可以將所述裝置用于標(biāo)志圖樣、文本或圖像應(yīng)用。具有可切換反射器70和固態(tài)照明(SSL)光源55的太陽能電池板25可以具有任何形狀，例如，曲面形狀或者成角度的形狀。所述可切換反射器70可以包括但不限于聚合物分散液晶(PDLC)、液晶凝膠(LC凝膠)、膽留醇型LC裝置、共面電泳裝置、電潤濕裝置、電致變色裝置、懸浮顆粒裝置、可切換光子帶隙裝置等。希望可切換反射器70在透明模式下具有高透射率。采用諸如TOLC、LC凝膠和其他裝置的裝置能夠獲得超過80%的優(yōu)選透射率。圖10示出了用于根據(jù)第四到第七實施例的具有光源55和可切換反射器70的光伏電池裝置的控制系統(tǒng)的示意性方框圖。所述控制系統(tǒng)可以是集成的，其包括傳感器85和控制單元(例如，控制器、中央處理單元(CPU)等)90。所述傳感器85適于檢測環(huán)境照明水平，所述控制單元90適于根據(jù)所述傳感器的輸出將光源55和可切換反射器70設(shè)定至功能開態(tài)(即，照明模式期間的激活狀態(tài))。所述傳感器85還可以測量人的出現(xiàn)或動作，以調(diào)整照明設(shè)置，通過這種方式能夠獲得環(huán)境智能照明系統(tǒng)。作為另一替代方案，所提出的結(jié)合了能量轉(zhuǎn)換和照明/反射能力的光伏電池裝置可以包括至少一個用于改變具有其太陽能電池或光伏電池的太陽能電池板的外觀的響應(yīng)元件。覆蓋太陽能電池板的響應(yīng)元件在日間處于透明狀態(tài)(太陽能發(fā)電模式)，在夜間則處于非透明狀態(tài)(反射模式)。例如，覆蓋太陽能電池板的響應(yīng)元件在暴露于太陽光下時從有色狀態(tài)變?yōu)橥该鳡顟B(tài)(例如，熱致變色、光致變色)。也可能以電的方式調(diào)整所述外觀，例如，采用聚合物分散液晶(roLC)、液晶凝膠(LC凝膠)、膽甾醇型液晶單元、電致變色單元、電潤濕裝置、(共面可切換)電泳裝置、懸浮顆粒裝置、可切換光子帶隙裝置等。此外，可以采用電可切換響應(yīng)元件，例如，PDLC、LC凝膠、電泳和電潤濕。也可能使 這些元件與LED結(jié)合，從而在黑暗中提供額外的照明。提出了將處于太陽能電池板頂部的光源放置到所述響應(yīng)層的后面。此外，與圖10類似，在與傳感器和控制單元結(jié)合時，將獲得環(huán)境智能裝飾板和環(huán)境智能照明系統(tǒng)。圖IlA和IlB示出了根據(jù)第八實施例的具有響應(yīng)元件70的光伏電池裝置的截面圖(左側(cè)部分)和平面圖(右側(cè)部分)。日間，太陽能電池板25在收集模式下工作，此時響應(yīng)元件70處于透明模式(圖11A)。在太陽能電池板25的不工作模式(例如，在夜間)，響應(yīng)元件70處于非透明狀態(tài)，例如白色反射狀態(tài)(圖11B)。響應(yīng)元件70可以是以非電的方式可調(diào)節(jié)的(例如，熱致變色、光致變色)或者可以是電可調(diào)節(jié)的(如圖IlA和IlB所示)。圖12A到12C示出了根據(jù)第九實施例的具有響應(yīng)元件72的光伏電池裝置的截面圖。這里，響應(yīng)元件72根據(jù)例如電壓電平或者環(huán)境光的水平具有兩個以上的光學(xué)狀態(tài)。由此，可以將響應(yīng)元件72設(shè)置到例如透射狀態(tài)(圖12A)、半透射狀態(tài)(圖12B)和非透射從而反射的狀態(tài)(圖12C)。圖13A到13C示出了根據(jù)第十實施例的具有響應(yīng)元件74的光伏電池裝置的截面圖。這里，可以將響應(yīng)元件74配置為在(陽光充足的)日間也具有非透明狀態(tài)(圖13B)。圖14A和14B示出了根據(jù)第i^一實施例的具有多個響應(yīng)元件76、78的光伏電池裝置的截面圖。這里，太陽能電池板25設(shè)有第一響應(yīng)元件76和布置在所述第一響應(yīng)元件76的頂部的第二響應(yīng)元件78。第二響應(yīng)元件78可以具有與第一響應(yīng)元件76相同的尺寸，因而可以覆蓋相同的太陽能電池板25的面積(圖14A)，或者可以將第二響應(yīng)元件配置成一定的圖案或者多個子元件，因而可以只局部覆蓋所述第一響應(yīng)元件76 (圖14B)。在第一種情況下，可以通過單獨切換所述兩個響應(yīng)元件76、78而設(shè)置不同程度的透射率。在后一種情況下，可以由第二響應(yīng)元件生成文本或圖像，從而用于標(biāo)志圖樣或信號發(fā)送目的。圖15A和15B示出了根據(jù)第十二實施例的具有響應(yīng)元件79和光源50、52的光伏電池裝置的不同工作模式的截面圖。在所述第十二實施例中，使響應(yīng)元件79與LED結(jié)合，從而在黑暗中提供額外的照明。提出將光源50放置到具有其太陽能電池20的太陽能電池板的頂部(圖15A)，或者將光源52分開挨著響應(yīng)層79后面的太陽能電池20放置(圖15B)。在將光源(例如，LED)50、52放到響應(yīng)元件79后面時，如果所述響應(yīng)元件79能夠提供衍射效果，那么安裝了所述太陽能電池板的建筑物將能夠獲得漫射照明外觀。圖16A和16B示出了根據(jù)第十三實施例的具有響應(yīng)元件和多色光源52R、52G和52B的光伏電池裝置的截面圖。可以采用所述與多色光源(例如，RGB LED) 52R、52G、52B的組合生成動態(tài)顏色效果?？梢詫⑺龆嗌庠?2R、52B、52G RGB放置到太陽能電池板的頂部(圖16A)或者使其在用于實現(xiàn)多色(例如RGB)照明的漫射的響應(yīng)層79的后面分開挨著光伏電池20放置(圖16B)。此外，在如圖10所示與傳感器和控制單元結(jié)合時，能夠獲得環(huán)境智能裝飾板和環(huán)境智能照明系統(tǒng)。圖17A和17B示出了將光伏電池裝置放置到建筑物上的不同選擇?？梢允固柲茈姵?0與太陽能集中器結(jié)合，并集成到窗14內(nèi)(圖17A)，或者可以使太陽能電池20在建筑物12的前表面上直接暴露于太陽光下(圖17B)。如上文所述，可以使太陽能電池20與太陽能集中器結(jié)合，或者可以使其直接暴露于太陽光下。已經(jīng)證實這樣的太陽能集中器能夠使系統(tǒng)的效率提高十倍以上。可以將這樣 的結(jié)構(gòu)集成到窗內(nèi)，但是也可以將其安裝到建筑物的前表面上。盡管在日間能夠采用這樣 的結(jié)構(gòu)發(fā)電，但是如上文所述已經(jīng)提出采用光學(xué)部件為太陽能電池賦予額外的(例如)夜間照明功能。然而，在上文的第一到第十三實施例中描述的配置要么會遮蔽落到太陽能電池上的光，要么會在它們之間占據(jù)空間，從而導(dǎo)致效率降低。此外，這些光伏電池裝置采用復(fù)雜的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)或電極圖案來驅(qū)動其電源。因而，可能降低能量轉(zhuǎn)換效率。此外，在這樣的裝置中結(jié)合數(shù)百光源是相當(dāng)昂貴的。因此，作為另一替代方案，所提出的結(jié)合了能量轉(zhuǎn)換和照明/反射能力的光伏電池裝置可以包括波導(dǎo)，其中，將光源(例如，LED和/或激光器)生成的光耦合到處于所述太陽能電池和/或太陽能集中器的前面的波導(dǎo)內(nèi)，并使其在預(yù)期位置耦出。因而，能夠在不降低效率的情況下實現(xiàn)預(yù)期的光照或照明功能。此外，還可以將其他光學(xué)部件(比如，磷光體顆粒、磷光體陶瓷、光學(xué)功能和反射薄片)集成到所述波導(dǎo)內(nèi)，從而提供所述太陽能電池板的增強的照明效果。此外，在與傳感器和控制單元結(jié)合時，能夠獲得環(huán)境智能太陽能照明系統(tǒng)。圖18A和18B示出了根據(jù)第十四實施例的具有波導(dǎo)100的光伏電池裝置的截面圖。在圖18A中，將來自LED 50的光耦合到布置在具有太陽能電池20的太陽能電池板上的波導(dǎo)100內(nèi)。在圖18B中，將來自激光器(二極管)54的光耦合到波導(dǎo)100內(nèi)。圖19A和19B示出了根據(jù)第十五實施例的具有多個波導(dǎo)100_1到100_3的光伏電池裝置的截面圖。這里，按照相互層疊的方式提供兩個(圖19A)或三個(19B)可以具有不同長度的波導(dǎo)100-1到100-3。通過相應(yīng)的光源50-1到50-3 (例如LED或激光器)將光耦合到波導(dǎo)內(nèi)。圖20A和20B示出了根據(jù)第十六實施例的具有多個波導(dǎo)100或者100_x和100_y的光伏電池裝置的平面圖。這里，使多個波導(dǎo)100或100-X和ΙΟΟ-y相互挨著放置到太陽能電池20的頂部。在20B中，提供第一層平行的波導(dǎo)100-x，并使其具有沿第一方向的取向，在所述第一層的下面或頂上提供第二層平行的波導(dǎo)100-y，其中，第二層的波導(dǎo)100-y具有沿垂直于所述第一方向的第二方向的取向。在圖20A中，通過相應(yīng)的光源50 (例如，LED或激光器)將兩個不同的光束耦合到每一波導(dǎo)100內(nèi)，而在圖20B中，則通過相應(yīng)的單個光源50將一個光束耦合到每一波導(dǎo)100-x、100-y內(nèi)。在下面的第十七實施例中，采用光纖102、104作為具有提高的照明效果的波導(dǎo)。
圖21A和21B示出了根據(jù)第十七實施例的具有光纖波導(dǎo)圖案的光伏電池裝置的平面圖。在圖21A中，在太陽能電池上提供具有曲流形狀的單條光纖波導(dǎo)圖案102，而在圖21B中，將額外的第二波導(dǎo)圖案104按照90度的角位移布置到所述第一光纖波導(dǎo)圖案102的頂部。通過相應(yīng)的光源50 (例如LED或激光器)將光耦合到兩個光纖波導(dǎo)圖案內(nèi)。也可以將光學(xué)部件集成到所述波導(dǎo)內(nèi)，從而增強太陽能電池板的照明效果，下述實施例中將對此予以說明。圖22A和22B示出了根據(jù)第十八實施例的具有波導(dǎo)和集成的磷光體元件82、84的光伏電池裝置的截面圖。在第十八實施例中，將磷光體顆粒(圖22A)和/或磷光體陶瓷(圖22B)集成到布置在太陽能電池20的板頂部的波導(dǎo)100內(nèi)。光源50(例如,LED或激光器)可以適于將藍(lán)-紫光或者UV光耦合到波導(dǎo)100內(nèi)，在該處其與磷光體光結(jié)合，從而為所述光伏電池照明裝置獲得了包括白色在內(nèi)的所有其他顏色。例如，可以使磷光體顆粒82散布在波導(dǎo)100內(nèi)?？?以在波導(dǎo)100內(nèi)或者在波導(dǎo)100的頂部提供磷光體陶瓷84，從而使其形成預(yù)期的圖案。也可能從不同的表面生成不同顏色的光。此外，可以采用各種磷光體形狀，以創(chuàng)造其他照明效果O圖23A和23B示出了根據(jù)第十九實施例的具有波導(dǎo)100和集成光學(xué)功能110、120的光伏電池裝置的截面圖。在圖23A中，通過將氣泡結(jié)合到波導(dǎo)100內(nèi)實現(xiàn)所述光學(xué)功能，而在圖23B中，通過在波導(dǎo)100內(nèi)和/或波導(dǎo)100上提供溝槽實現(xiàn)所述光學(xué)功能。圖24A和24B示出了根據(jù)第二十實施例的具有波導(dǎo)100和分散的反射元件130、132的光伏電池裝置的截面圖。在圖24A中，所述反射元件是在波導(dǎo)100內(nèi)提供的具有不規(guī)則形狀的反射顆粒130，而在圖24B中，所述反射元件是在波導(dǎo)100內(nèi)提供的反射薄片132或者其他具有平坦形狀的元件。作為額外的或者替代的選擇，波導(dǎo)100可以設(shè)有各種周期性結(jié)構(gòu)，其將表現(xiàn)出取決于角度的波長反射和衍射效果?？梢圆捎霉鈻沤Y(jié)構(gòu)或者多層涂覆層獲得這些效果。也可能采用全息結(jié)構(gòu)以及光子晶體結(jié)構(gòu)?？梢栽诓▽?dǎo)100內(nèi)包含所提出的結(jié)構(gòu)和層，從而使其表現(xiàn)出取決于角度的波長反射和衍射，由此產(chǎn)生太陽能電池板的增強的照明效果。圖25A和25B示出了根據(jù)第二i^一實施例的具有波導(dǎo)100和周期性結(jié)構(gòu)140、150的光伏電池裝置的截面圖。在圖25A中，所述周期性結(jié)構(gòu)是在波導(dǎo)100上提供的光子晶體140，而在圖25B中，所述周期性結(jié)構(gòu)是在波導(dǎo)100的頂部提供的多層涂覆層150。上述第十四到第二十一實施例可以再次如結(jié)合圖10所描述的那樣與傳感器和控制單元(以及用于孤立用途的任選的儲能裝置)結(jié)合，從而提供環(huán)境智能光伏電池照明系統(tǒng)?？傊枋隽艘环N結(jié)合了能量轉(zhuǎn)換和照明選擇的光伏電池裝置和用于控制這樣的裝置的方法。其包括用于改變光吸收從而改變光伏電池(例如太陽能電池板)的外觀的響應(yīng)元件、反射器或光源。也可能使所述響應(yīng)元件或反射器與光源結(jié)合，從而提供額外的照明。在與傳感器和控制單元結(jié)合時，能夠獲得環(huán)境智能太陽能電池板和環(huán)境智能照明系統(tǒng)。發(fā)光太陽能集中器(LSC)和發(fā)光裝置的結(jié)合也是可能的，在這種情況下光伏電池在受到照射時對儲能裝置充電。所述能量儲集對耦合至發(fā)光板的側(cè)面的一個或多個光源供電。將所述光源發(fā)射的光耦合到所述板內(nèi)，并由所述發(fā)光板對其進行(部分)轉(zhuǎn)換。由此將得到均勻發(fā)光的板。盡管在附圖和前述說明中對本發(fā)明給出了詳細(xì)的圖示和描述，但是應(yīng)當(dāng)將這樣的圖示和描述看作是說明性的或者示范性的，而非限定性的。本發(fā)明不限于所公開的實施例。通過研究附圖、公開的內(nèi)容和所附權(quán)利要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在實踐所要求保護的本發(fā)明的過程當(dāng)中理解并實施針對所公開的實施例的變型。在權(quán)利要求中，“包括” 一詞不排除其他元件或步驟，不定冠詞“一”不排除復(fù)數(shù)。在互不相同的從屬權(quán)利要求中陳述某些措施的純粹事實不表示不能有利地采用這些措施的組合。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記解釋為限制其范圍。本發(fā)明涉及一種結(jié)合了能量轉(zhuǎn)換和照明選擇的光伏電池裝置和一種控制這樣的裝置的方法。其包括用于改變光吸收從而改變光伏電池(例如太陽能電池板)的外觀的響應(yīng)·元件、反射器或光源。也可能使所述響應(yīng)元件或反射器與光源結(jié)合，從而提供額外的照明。在與傳感器和控制單元結(jié)合時，能夠獲得環(huán)境智能太陽能電池板和環(huán)境智能照明系統(tǒng)。發(fā)光太陽能集中器(LSC)和發(fā)光裝置的結(jié)合也是可能的，在這種情況下光伏電池在受到照射時對儲能裝置充電。所述能量儲集對耦合至所述發(fā)光板的側(cè)面的一個或多個光源供電。將所述光源發(fā)射的光耦合到所述板內(nèi)，并由所述發(fā)光板對其進行(部分)轉(zhuǎn)換。由此將得到均勻發(fā)光的板。
權(quán)利要求
1.一種光伏電池裝置，包括 至少一個光伏電池(20 )，用于將所述光伏電池裝置接收到的光能轉(zhuǎn)換成電能；以及 至少一個光發(fā)射或反射元件(50 ；52 ；54 ；55 ；56 ；72 ；74 ；76 ；78 ;79)，適于可切換地將電能轉(zhuǎn)換成光能或者可切換地在所述光伏電池裝置接收到的所述光能抵達(dá)所述至少一個光伏電池之前反射所述光能的至少一部分； 其中，所述光伏電池裝置適于提供其中所述至少一個光發(fā)射或反射兀件(50 ；52 ；54 ；55 ；56 ；72 ；74 ；76 ；78 ；79)激活的第一工作模式以及其中所述至少一個光發(fā)射或反射元件(50 ；52 ；54 ；55 ；56 ；72 ；74 ；76 ；78 ;79)不激活而所述至少一個光伏電池激活的第二工作模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置， 還包括太陽能集中器，用于使所述接收到的光能射向所述至少一個光伏電池(20)，其中，在所述第一工作模式期間，通過由所述至少一個光伏電池生成的并存儲在儲能裝置內(nèi)的電能對所述至少一個光發(fā)射或反射兀件(50)供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置， 其中，所述太陽能集中器包括集成了發(fā)光體(40)的透明板(30)，所述發(fā)光體適于吸收輻射并向所有的方向重發(fā)射光，其中，使所述至少一個光伏電池(20)以及所述至少一個光發(fā)射或反射元件(50)附接到所述透明板(30)的較小側(cè)表面的至少其中之一，并且其中，通過所述透明板(30)的較大的上、下表面的至少其中之一接收光能。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置， 還包括布置在所述較小側(cè)表面中的另一個上或者所述較大的上、下表面中的另一個上的至少一個反射鏡(60，65)，或者還包括用于將入射光轉(zhuǎn)換成用于標(biāo)志圖樣用途的發(fā)光光的耦出結(jié)構(gòu)和/或圖案化發(fā)光材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置， 還包括布置在所述至少一個光伏電池(20)和所述至少一個光發(fā)射或反射元件(50 ；55 ；56)之間的可切換反射器(70)，其適于在所述第一工作模式期間將所述至少一個光發(fā)射或反射兀件(50 ；55 ；56)生成的所述光能朝向所述至少一個光發(fā)射或反射兀件(50 ；55 ；56)反射回來。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置， 其中，所述至少一個光發(fā)射或反射元件(55 ;56)包括多個用于生成不同顏色的光的光源(55-1，55-2，55-3)，所述多個光源相互挨著或者相互層疊布置；或者其中，提供遙置磷光體層(80)，從而響應(yīng)于所述至少一個光發(fā)射或反射元件(50)的照明生成光能。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，還包括 用于檢測環(huán)境光水平的光傳感器(85);以及 用于響應(yīng)于所述光傳感器(85)的輸出將所述至少一個光發(fā)射或反射兀件(55)和所述可切換反射器(70)切換到激活狀態(tài)的控制單元(90)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置， 其中，所述至少一個光發(fā)射或反射元件(50 ；52 ；54 ；55 ；56 ；72 ；74 ；76 ；78 ;79)包括至少一個覆蓋所述至少一個光伏電池(20)的響應(yīng)元件(72 ；74 ；76 ；78 ;79)，其在所述第二工作模式期間被切換至透明狀態(tài)，在所述第一工作模式期間被切換至反射的非透明模式，并且其中，響應(yīng)于光照射水平或者外加電壓電平的變化對所述響應(yīng)元件進行切換。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置， 其中，所述響應(yīng)元件(72 ；74 ；76 ；79)具有至少一個處于所述透明狀態(tài)和所述非透明狀態(tài)之間的額外光學(xué)狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置， 還包括至少一個布置在所述至少一個光伏電池(20)的頂部或者與之挨著布置的光源(50 ;52)，所述光源在所述第一工作模式期間工作，其中，所述響應(yīng)元件(79)適于在接收自所述至少一個光源(50 ；52)的光穿過所述響應(yīng)元件(79)傳播時對其進行漫射。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置， 還包括至少一個波導(dǎo)(100 ; 102，104)，使所述至少一個光發(fā)射或反射元件(50 ；52 ；54 ；55 ；56 ；72 ；74 ；76 ；78 ；79)生成的光能耦合到所述至少一個波導(dǎo)內(nèi)，并使光能在預(yù)定位置從所述至少一個波導(dǎo)耦出。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置， 其中，在所述至少一個光伏電池(20)之上按照預(yù)定圖案布置多個所述波導(dǎo)(102，104)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的裝置， 其中，所述至少一個波導(dǎo)(100 ；102,104)包括集成光學(xué)部件(82 ；84 ；110 ；130 ;132)，在耦合到所述至少一個波導(dǎo)(100 ;102，104)內(nèi)的所述光能穿過所述波導(dǎo)(100 ;102，104)傳播時，所述集成光學(xué)部件對所述光能進行反射或衍射；或者所述至少一個波導(dǎo)包括光柵結(jié)構(gòu)(120)、全息結(jié)構(gòu)、光子晶體結(jié)構(gòu)和多層涂覆層(140 ；150)的至少其中之一，從而在耦合到所述至少一個波導(dǎo)(100 ;102，104)內(nèi)的所述光能穿過所述波導(dǎo)(100 ;102，104)傳播時對所述光能提供反射或衍射效果。
14.一種控制光伏電池裝置的方法，所述方法包括 在第一工作模式期間將所述光伏電池裝置的光發(fā)射或反射兀件(50 ；52 ；54 ；55 ；56 ；72 ；74 ；76 ；78 ；79)設(shè)置到激活狀態(tài)，從而將電能轉(zhuǎn)換成光能或者在所述光伏電池裝置接收的所述光能抵達(dá)所述光伏電池裝置的光伏電池之前反射所述光能的至少一部分；以及 在第二工作模式期間將所述光發(fā)射或反射元件(50 ；52 ；54 ；55 ；56 ；72 ；74 ；76 ；78 ；79)設(shè)置到非激活狀態(tài)，將所述光伏電池(20)設(shè)置到激活狀態(tài)，從而將所述光伏電池裝置接收到的光能轉(zhuǎn)換成電能。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法， 其中所述第一工作模式用于消費品或建筑物上的標(biāo)志圖樣、照明、圖像顯示的至少其中之一。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種結(jié)合了能量轉(zhuǎn)換和照明選擇的光伏電池裝置和一種控制這樣的裝置的方法。其包括用于改變光吸收從而改變光伏電池(例如太陽能電池板)的外觀的響應(yīng)元件、反射器或光源。也可能使所述響應(yīng)元件或反射器與光源結(jié)合，從而提供額外的照明。在與傳感器和控制單元結(jié)合時，能夠獲得環(huán)境智能太陽能電池板和環(huán)境智能照明系統(tǒng)。發(fā)光太陽能集中器(LSC)和發(fā)光裝置的結(jié)合也是可能的，在這種情況下光伏電池在受到照射時對儲能裝置充電。所述能量儲集對耦合至所述發(fā)光板的側(cè)面的一個或多個光源供電。將所述光源發(fā)射的光耦合到所述板內(nèi)，并由所述發(fā)光板對其進行(部分)轉(zhuǎn)換。由此將得到均勻發(fā)光的板。
文檔編號H01L31/052GK102884641SQ201180014252
公開日2013年1月16日 申請日期2011年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月16日
發(fā)明者T.范博梅, R.A.M.?？嗣诽? R.庫勒, D.K.G.德博爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司