本發(fā)明屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域，涉及激光無(wú)線傳輸能量的光伏-光熱綜合發(fā)電或太陽(yáng)能的光伏-光熱綜合發(fā)電應(yīng)用，具體涉及一種熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置。

背景技術(shù)：

太陽(yáng)每年輻射至地球表面的能量約為3×10²⁴焦耳，相當(dāng)于目前全球商業(yè)能源消耗量的10000倍左右。因此，太陽(yáng)能作為一種清潔、環(huán)保和廣泛持久存在的新能源，是人類社會(huì)應(yīng)對(duì)能源短缺、氣候變化與節(jié)能減排的重要選擇之一。將太陽(yáng)能發(fā)電通過激光無(wú)線傳輸后并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和光熱轉(zhuǎn)換，能夠推動(dòng)太陽(yáng)能的更廣泛運(yùn)用，并可以開拓太陽(yáng)能應(yīng)用新領(lǐng)域，是一個(gè)十分具有誘人商業(yè)前景的重要發(fā)展方向，如：在太空航天器、無(wú)人飛行器、機(jī)器人、無(wú)人艦船、無(wú)人車輛、工程設(shè)備等領(lǐng)域?qū)⒂袕V闊的應(yīng)用前景?，F(xiàn)階段，太陽(yáng)能發(fā)電一般主要采用熱發(fā)電和光伏發(fā)電兩種發(fā)電方式。熱發(fā)電是將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換成熱能并加以發(fā)電應(yīng)用；光伏發(fā)電是將半導(dǎo)體等材料的光伏效應(yīng)原理制造太陽(yáng)電池，將光能轉(zhuǎn)換為電能；太陽(yáng)能光伏發(fā)電可以直接轉(zhuǎn)化太陽(yáng)光能為電能，不需要燃料資源，也不會(huì)產(chǎn)生污染問題，同時(shí)具有許多優(yōu)勢(shì)，如維護(hù)難度較小，建設(shè)周期較短，不會(huì)產(chǎn)生噪聲、能量獲取容易等。因此近些年來，光伏發(fā)電得到了較快發(fā)展。但是，目前光伏發(fā)電在能源市場(chǎng)中所占比重還不太高，阻礙其發(fā)展的主要因素之一是其轉(zhuǎn)化效率還不太高的問題。當(dāng)一束光線照射在太陽(yáng)電池平整的硅片上時(shí)，約有32.6％的太陽(yáng)光會(huì)被反射，硅太陽(yáng)電池只能吸收67.4％的陽(yáng)光，這意味著近三分之一的太陽(yáng)光被反射浪費(fèi)掉了，從經(jīng)濟(jì)和效率的角度來看，這種情況已成為太陽(yáng)能吸收利用的主要障礙之一；而且太陽(yáng)電池材料本身的光譜響應(yīng)特性也造成大量浪費(fèi)在短波光子被硅吸收后以熱量的方式釋放出來，許多被白白浪費(fèi)掉，這部分占總能量的32％；波長(zhǎng)大于截止波長(zhǎng)的光子基本不能夠被吸收，這部分約占總能量的19％。所以目前人們?cè)陂_展聚光太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用方面取得了一定的進(jìn)展，即通過采用透鏡或者反射鏡將光聚集到狹小的面積上來提高光伏電池的輸出功率，但也存在顯著的熱效應(yīng)問題，從而會(huì)損害光伏電池的發(fā)電效率。熒光波導(dǎo)集光技術(shù)與傳統(tǒng)聚光太陽(yáng)能技術(shù)相比具有相似點(diǎn)，都是將光聚集到小面積的光伏電池上來提高單位面積光伏電池的發(fā)電功率，但熒光波導(dǎo)集光技術(shù)比傳統(tǒng)聚光太陽(yáng)能技術(shù)相比較具有較多優(yōu)勢(shì)，如：聚光方式不受太陽(yáng)光入射角的影響，所以即可以吸收直接光也可以吸收散射光，但目前采用的熒光波導(dǎo)集光技術(shù)仍存在明顯的技術(shù)缺陷，如：當(dāng)光照射在熒光波導(dǎo)集光層表面，會(huì)有部分光被反射，同時(shí)由于單層熒光光波導(dǎo)中的熒光材料吸收光譜范圍有限，只能夠吸收部分光譜，有部分光會(huì)反射或折射逃逸，其它光譜會(huì)透過熒光光波導(dǎo)，會(huì)造成損耗；對(duì)于熒光材料吸收光譜后產(chǎn)生的熒光，在傳輸過程中也會(huì)有部分熒光逃逸出熒光光波導(dǎo)層，形成能量損耗；在激光或者太陽(yáng)光(或太陽(yáng)聚光)長(zhǎng)時(shí)間輻照下，熒光光波導(dǎo)層的溫度會(huì)升高，會(huì)產(chǎn)生一定的熱效應(yīng)，從而影響光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率；裝置溫度的升高不光會(huì)影響光伏電池的正常工作，而且這部分產(chǎn)生熱效應(yīng)的能量會(huì)白白浪費(fèi)掉，會(huì)造成部分能量的損失。

如何能夠提高無(wú)線傳輸激光后的光電轉(zhuǎn)換效率；如何能夠提高太陽(yáng)能(或太陽(yáng)聚光)的光電轉(zhuǎn)換效率；如何能夠?qū)晒夤獠▽?dǎo)層工作中產(chǎn)生的熱量加以綜合利用，來提高熒光光波導(dǎo)層和光伏電池以及整個(gè)裝置的工作效率；如何能夠進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)激光或太陽(yáng)光(或太陽(yáng)聚光)的吸收，如何能夠減小對(duì)激光或太陽(yáng)光(或太陽(yáng)聚光)反射造成的能量損失；如何能夠?qū)⒓す鈧鬏敾蛱?yáng)光(或太陽(yáng)聚光)輻照后產(chǎn)生的光伏發(fā)電效應(yīng)與光熱發(fā)電效應(yīng)有機(jī)結(jié)合并加以綜合利用等，這些都急待人們?nèi)ソ鉀Q。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)當(dāng)前激光無(wú)線傳輸能量并進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換方面存在的技術(shù)問題，以及太陽(yáng)能(或太陽(yáng)聚光)光伏發(fā)電技術(shù)及裝置發(fā)展中存在的系列問題，本發(fā)明提供一種熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置，包括兩種類型：激光型熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置、太陽(yáng)能型熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置；所述兩種類型裝置均包括：微納米光陷阱層、透光導(dǎo)熱層、熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電層；所述熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電層包括：熒光波導(dǎo)集光器、導(dǎo)熱層、熱電溫差發(fā)電器、光伏發(fā)電器、散熱器；所述微納米光陷阱層通過透光導(dǎo)熱層與熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電層的熒光波導(dǎo)集光器相連接；所述熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電層中熒光波導(dǎo)集光器的一側(cè)面與側(cè)面光伏發(fā)電器相連接，另一側(cè)面通過另一側(cè)面導(dǎo)熱層與另一側(cè)面熱電溫差發(fā)電器熱端相連接；所述另一側(cè)面熱電溫差發(fā)電器冷端與另一側(cè)面散熱器相連接；所述熒光波導(dǎo)集光器的下端面通過導(dǎo)熱層與下端面的熱電溫差發(fā)電器熱端相連接；所述下端面熱電溫差發(fā)電器的冷端與下端面散熱器相連接；所述激光型熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置在激光輻照下能夠產(chǎn)生光伏發(fā)電效應(yīng)和光熱發(fā)電效應(yīng)，并能夠?qū)ν廨敵龉夥?光熱綜合發(fā)電的電能；所述太陽(yáng)能型熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置在太陽(yáng)光(或太陽(yáng)聚光)輻照下能夠產(chǎn)生光伏發(fā)電效應(yīng)和光熱發(fā)電效應(yīng)，并能夠?qū)ν廨敵龉夥?光熱綜合發(fā)電的電能。

上述方案中，所述透光導(dǎo)熱層具有透光和導(dǎo)熱的雙重作用，包括一層或多層；所述透光導(dǎo)熱層與熒光波導(dǎo)集光器的上端面或下端面緊密相連接，構(gòu)成透光導(dǎo)熱的熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電整體結(jié)構(gòu)；透光導(dǎo)熱層即能夠使激光或太陽(yáng)光(或太陽(yáng)聚光)通過，也能夠快速傳輸熒光波導(dǎo)集光器工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，能夠降低光伏發(fā)電器工作時(shí)的溫度，提高光電轉(zhuǎn)換效率；所述透光導(dǎo)熱層包括：石墨烯薄膜、石墨烯復(fù)合薄膜、石墨烯涂料層、金剛石薄膜、硅基底金剛石薄膜、硅基底石墨烯薄膜、硅基底透明導(dǎo)熱薄膜、有機(jī)高分子薄膜、納米材料薄膜、復(fù)合材料薄膜。

上述方案中，所述激光型熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置包括：能夠分別接受單束激光、多束激光、多束多種波長(zhǎng)激光輻照后并能夠產(chǎn)生光伏-光熱復(fù)合發(fā)電效應(yīng)；所述太陽(yáng)能型熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置包括：能夠分別接受太陽(yáng)光或太陽(yáng)聚光輻照后并能夠產(chǎn)生光伏-光熱復(fù)合發(fā)電效應(yīng)；所述熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電層中熒光波導(dǎo)集光器至少一個(gè)，包括多個(gè)；所述多個(gè)熒光波導(dǎo)集光器的每個(gè)熒光波導(dǎo)集光器上端面和下端面均與透光導(dǎo)熱層或?qū)釋泳o密相結(jié)合，順次疊置構(gòu)成透光導(dǎo)熱的熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電整體結(jié)構(gòu)；所述光伏發(fā)電器包括：光伏電池；所述光伏發(fā)電器至少一個(gè)，包括多個(gè)；所述散熱器至少一個(gè)，包括多個(gè)。

上述方案中，所述熒光波導(dǎo)集光器包括：將熒光材料沉積于透明介質(zhì)表面，或者分散于透明介質(zhì)中制成熒光波導(dǎo)層，熒光材料能夠吸收激光或太陽(yáng)光(或太陽(yáng)聚光)輻照并發(fā)射熒光；激光或太陽(yáng)光(或太陽(yáng)聚光)在熒光波導(dǎo)層內(nèi)被轉(zhuǎn)化成熒光后，受光波導(dǎo)效應(yīng)的制約，大部分熒光進(jìn)入光波導(dǎo)傳輸模式向側(cè)面或底端面?zhèn)鬏?，進(jìn)入側(cè)面或底端面耦合的光伏發(fā)電器，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換；在熒光波導(dǎo)集光器上端面和下端面的一層或多層透明導(dǎo)熱層能夠?qū)⒋蟛糠譄崃總鬏斀o側(cè)面或底端面的熱電溫差發(fā)電器的熱端，實(shí)現(xiàn)光熱發(fā)電轉(zhuǎn)換；在側(cè)面或底端面的熱電溫差發(fā)電器的冷端分別與側(cè)面或底端面的散熱器相連接；所述熒光波導(dǎo)集光器包括：側(cè)面耦合光伏發(fā)電器的熒光波導(dǎo)集光器、底端面耦合光伏發(fā)電器的熒光波導(dǎo)集光器、側(cè)面與底端面都耦合光伏發(fā)電器的熒光波導(dǎo)集光器；所述熒光波導(dǎo)集光器還包括：?jiǎn)螌咏Y(jié)構(gòu)熒光波導(dǎo)集光器、疊層結(jié)構(gòu)熒光波導(dǎo)集光器；所述疊層結(jié)構(gòu)熒光波導(dǎo)集光器包括：兩層或兩層以上熒光波導(dǎo)集光器順次構(gòu)成疊層結(jié)構(gòu)；所述疊層結(jié)構(gòu)熒光波導(dǎo)集光器之間設(shè)置的透光導(dǎo)熱層具有透光功能，并能夠?qū)⒏鲗訜晒獠▽?dǎo)集光器工作時(shí)產(chǎn)生的熱量傳輸給熱電溫差發(fā)電器的熱端。

上述方案中，所述熒光材料包括：有機(jī)熒光染料材料、量子點(diǎn)熒光材料、納米熒光材料、納米長(zhǎng)余輝熒光材料、稀土熒光材料、熒光薄膜材料、熒光條紋材料、熒光圖案材料、各向異性熒光材料；所述單層結(jié)構(gòu)熒光波導(dǎo)集光器只采用一層熒光光波導(dǎo)集光器對(duì)激光或太陽(yáng)光(或太陽(yáng)聚光)進(jìn)行吸收、傳輸；所述疊層結(jié)構(gòu)熒光波導(dǎo)集光器包括：將多個(gè)不同吸收波段或發(fā)射波段的單層熒光波導(dǎo)集光器上下疊置；所述疊層結(jié)構(gòu)熒光波導(dǎo)集光器的每一層光波導(dǎo)可以吸收不同波段的激光或太陽(yáng)光，每一層所采用熒光材料不相同，其熒光材料發(fā)射波長(zhǎng)與側(cè)面或底端面的光伏發(fā)電器吸收波段相匹配，能夠提高光電轉(zhuǎn)換效率。

上述方案中，所述單層結(jié)構(gòu)熒光波導(dǎo)集光器上端面通過透光導(dǎo)熱層與微納米光陷阱層相連接；所述單層結(jié)構(gòu)熒光波導(dǎo)集光器下端面有下端面反光層和下端面導(dǎo)熱層；所述下端面反光層包括：反光鏡；所述下端面導(dǎo)熱層在下端面反光層下端，其下端面導(dǎo)熱層與下端面熱電溫差發(fā)電器的熱端相連接；所述疊層結(jié)構(gòu)熒光波導(dǎo)集光器上端面通過透光導(dǎo)熱層與微納米光陷阱層相連接，其下端面有下端面反光層和下端面導(dǎo)熱層；所述下端面導(dǎo)熱層在下端面反光層下端，其下端面導(dǎo)熱層與下端面熱電溫差發(fā)電器的熱端相連接；所述疊層結(jié)構(gòu)熒光波導(dǎo)集光器的各層間透光導(dǎo)熱層將熱量傳輸給側(cè)面或底端面的熱電溫差發(fā)電器的熱端，并產(chǎn)生熱電溫差發(fā)電效應(yīng)，即能夠降低熒光波導(dǎo)集光器和光伏電池的工作溫度，也能夠提高光伏發(fā)電器的光電轉(zhuǎn)換效率。

上述方案中，所述微納米光陷阱層包括：納米線、光子晶體、納米棒、納米管、納米球、納米顆粒、納米溝槽、微米溝槽、納米錐、微米錐、微米球、微納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料、微納米結(jié)構(gòu)材料涂層、黑硅、黑色金屬；所述微納米光陷阱層的微納米結(jié)構(gòu)材料的直徑、長(zhǎng)度、形態(tài)、分布、復(fù)合方式等參數(shù)均可根據(jù)使用的具體需要進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)，能夠形成有效的微納米捕光“天線”結(jié)構(gòu)形態(tài)，能夠形成多次反射或折射，使其對(duì)光的反射損失率降低，提高陷光、捕光效率，構(gòu)成高效的微納米光陷阱層。

上述方案中，所述微納米光陷阱層中的黑硅其硅材料表面具有微納米結(jié)構(gòu)及陣列，其中包括：圓錐或微錐形態(tài)陣列結(jié)構(gòu)、柱狀陣列結(jié)構(gòu)、孔狀陣列結(jié)構(gòu)、絮狀結(jié)構(gòu)、微納雙重結(jié)構(gòu)陣列；所述微納雙重結(jié)構(gòu)陣列包括：由規(guī)則排列的微米量級(jí)的尖錐陣列以及無(wú)序排列在尖錐陣列表面的納米量級(jí)的多孔層構(gòu)成；所述黑硅由于陷光能力強(qiáng)，其表面呈黑色。

上述方案中，所述微納米光陷阱層中的黑色金屬其金屬表面具有微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中包括：微納米多孔嵌套結(jié)構(gòu)；所述黑色金屬由于金屬納米顆粒通過激發(fā)表面等離激元和形成局域表面等離激元共振，入射光大部分能量耦合到表面等離子波，使反射光能量急劇減少，來實(shí)現(xiàn)抗反射效果；所述微納米多孔嵌套結(jié)構(gòu)其中包括：由微納米大尺寸的凹坑里嵌套著微納米小尺寸的孔洞構(gòu)成，呈現(xiàn)黑色，具有寬譜抗反射效果；所述黑色金屬其中包括：表面具有微納米結(jié)構(gòu)的金、銀、鉑、鈦、鋁、鎢。

上述方案中，所述微納米光陷阱層中的微納米結(jié)構(gòu)材料涂層包括：?jiǎn)螌游⒓{米結(jié)構(gòu)材料涂層、多層微納米結(jié)構(gòu)材料涂層，其中包括：黑色涂層、碳黑涂層、鎳磷合金涂層、碳納米管涂層、石墨烯涂層、納米材料構(gòu)成的梯度折射率涂層、特殊凸起或凹陷結(jié)構(gòu)涂層。

上述方案中，所述熱電溫差發(fā)電器包括：熱端、熱電層、冷端；所述熱電層以溫差發(fā)電片為基體；溫差發(fā)電片通過串-并聯(lián)鏈接起來組成發(fā)電模塊；溫差發(fā)電片單體與溫差發(fā)電片單體之間的框型縫隙通過絕熱材料填滿，防止熱量從發(fā)電模塊的熱端直接流向冷端；所述熱端的一面與熱電層相連接；所述熱端的另一面通過導(dǎo)熱層與熒光波導(dǎo)集光器的側(cè)面或者底端面相連接；所述熱電層中溫差發(fā)電片包括：n型熱電元件、P型熱電元件；所述n型熱電元件、P型熱電元件交替排列；所述n型熱電元件與相鄰的P型熱電元件的頂端或底端相連接；每個(gè)n型熱電元件的頂端或底端僅與一個(gè)相鄰的P型熱電元件連接；每個(gè)P型熱電元件的頂端或底端僅與一個(gè)相鄰的n型熱電元件相連接；熱電溫差發(fā)電器的冷端與散熱器相連接；當(dāng)激光或者太陽(yáng)光輻照時(shí)產(chǎn)生的熱量通過導(dǎo)熱層傳輸至熱電溫差發(fā)電器的熱端，由于熱電溫差發(fā)電器的熱端與冷端產(chǎn)生的溫差驅(qū)使熱電溫差發(fā)電器進(jìn)行發(fā)電并對(duì)外輸出電量。

上述方案中，所述光伏發(fā)電器的光伏電池包括：納米硅薄膜疊層太陽(yáng)電池、量子點(diǎn)/納米寬帶譜太陽(yáng)電池、納米結(jié)構(gòu)太陽(yáng)電池、硅納米線太陽(yáng)電池、聚合物/納米粒子結(jié)構(gòu)太陽(yáng)電池、有機(jī)薄膜太陽(yáng)電池、非晶硅薄膜太陽(yáng)電池、微(多)晶硅薄膜太陽(yáng)電池、鋁銦鎵磷光伏電池、鎵(銦)砷光伏電池、硅(鍺)光伏電池、銅銦硒基薄膜太陽(yáng)電池、碲化鎘薄膜太陽(yáng)電池、砷化鎵太陽(yáng)電池、聚合物/富勒稀有機(jī)光伏電池、染料敏化太陽(yáng)電池、高分子光伏電池、化合物半導(dǎo)體光伏電池、晶硅太陽(yáng)電池。

上述方案中，所述散熱器包括：翅片散熱器、水循環(huán)散熱器、油循環(huán)散熱器、納米材料流體散熱器、傳熱介質(zhì)散熱器。

本發(fā)明提供的熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置的工作過程如下：

當(dāng)多束激光束(具有不同的波長(zhǎng))或太陽(yáng)光(或太陽(yáng)聚光)照射在熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置的中的微納米光陷阱層，微納米光陷阱層的微納米材料能夠形成多次反射或折射，產(chǎn)生陷光效應(yīng)，能夠使其對(duì)光的反射損失率降低，提高捕光效率；光通過透光導(dǎo)熱層，照射在熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電層；熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電層包括：?jiǎn)螌咏Y(jié)構(gòu)熒光波導(dǎo)集光器、疊層結(jié)構(gòu)熒光波導(dǎo)集光器；疊層結(jié)構(gòu)熒光波導(dǎo)集光器包括：兩層至多層熒光波導(dǎo)集光器從上至下順序疊置，層與層之間設(shè)置有透光導(dǎo)熱層，并構(gòu)成透光導(dǎo)熱的熒光波導(dǎo)集光式疊層整體結(jié)構(gòu)。

當(dāng)多束激光束(具有不同的波長(zhǎng))或太陽(yáng)光(或太陽(yáng)聚光)照射在熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置的中的微納米光陷阱層(以三疊層結(jié)構(gòu)熒光波導(dǎo)集光器為說明例子)，通過透光導(dǎo)熱層后短波激光或太陽(yáng)光(或太陽(yáng)聚光)進(jìn)入上層熒光波導(dǎo)集光器；上層熒光波導(dǎo)集光器中熒光材料吸收短波長(zhǎng)激光或太陽(yáng)光后發(fā)射出熒光，大部分熒光由于入射角大于全反射的臨界角而被全反射，折回光波導(dǎo)層內(nèi)，在上層熒光波導(dǎo)集光器上下兩個(gè)平行表面間來回反射并向側(cè)面?zhèn)鬏?，全反射熒光進(jìn)入了光波導(dǎo)的傳輸模式，傳到上層光波導(dǎo)側(cè)面的熒光進(jìn)入上層熒光波導(dǎo)集光器側(cè)面耦合的光伏電池，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。微納米光陷阱層與上層熒光波導(dǎo)集光器之間的透光導(dǎo)熱層和上層熒光波導(dǎo)集光器下端面透光導(dǎo)熱層具有透光功能，并能夠?qū)⒍嗍す馐?具有不同的波長(zhǎng))或太陽(yáng)光(或太陽(yáng)聚光)輻照微納米光陷阱層時(shí)產(chǎn)生的熱量、上層熒光波導(dǎo)集光器工作產(chǎn)生的熱量、上層熒光波導(dǎo)集光器中熒光材料吸收激光或太陽(yáng)光產(chǎn)生的熱量、上層一側(cè)面光伏電池工作產(chǎn)生的熱量快速傳輸給另一側(cè)面的熱電溫差發(fā)電器的熱端；另一側(cè)面的溫差熱電發(fā)電器的冷端與另一側(cè)面的散熱器相連接；由于另一側(cè)面的溫差熱電發(fā)電器的熱端與冷端形成的溫差產(chǎn)生了熱電效應(yīng)，因此另一側(cè)面的溫差熱電發(fā)電器能夠?qū)ν廨敵龉鉄岚l(fā)電的電量。透光導(dǎo)熱層即可以使多束激光束(具有不同的波長(zhǎng))或太陽(yáng)光(或太陽(yáng)聚光)透過進(jìn)入熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電層，也可以將熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電層工作時(shí)產(chǎn)生的熱量快速傳輸出去，使上層側(cè)面的光伏發(fā)電器工作溫度得到降低，使光電轉(zhuǎn)換效率得到提高。

當(dāng)多束激光束(具有不同的波長(zhǎng))或太陽(yáng)光(或太陽(yáng)聚光)照射在熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置中的微納米光陷阱層，中波長(zhǎng)激光或太陽(yáng)光(或太陽(yáng)聚光)進(jìn)入中層熒光波導(dǎo)集光器；中層熒光波導(dǎo)集光器中熒光材料吸收中波長(zhǎng)激光或太陽(yáng)光(或太陽(yáng)聚光)后發(fā)射出熒光，大部分熒光由于入射角大于全反射的臨界角而被全反射，折回光波導(dǎo)層內(nèi)，在中層熒光波導(dǎo)集光器上下兩個(gè)平行表面間來回反射向側(cè)面?zhèn)鬏敚M(jìn)入了光波導(dǎo)的傳輸模式，傳到光波導(dǎo)側(cè)面的熒光進(jìn)入中層熒光波導(dǎo)集光器側(cè)面耦合的光伏電池，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。在中層熒光波導(dǎo)集光器的上端面、下端面設(shè)置的透光導(dǎo)熱層具有透光功能，并可以將中層熒光波導(dǎo)集光器中的熒光材料吸收激光或太陽(yáng)光(或太陽(yáng)聚光)后產(chǎn)生的熱量、中層熒光波導(dǎo)集光器工作中產(chǎn)生的熱量、中層熒光波導(dǎo)集光器側(cè)面耦合的光伏電池工作時(shí)產(chǎn)生的熱量等傳輸給另一側(cè)面的熱電溫差發(fā)電器的熱端；另一側(cè)面的溫差熱電發(fā)電器的冷端與另一側(cè)面的散熱器相連接；由于另一側(cè)面的溫差熱電發(fā)電器的熱端與冷端形成的溫差產(chǎn)生了熱電效應(yīng)，因此另一側(cè)面的溫差熱電發(fā)電器能夠?qū)ν廨敵龉鉄岚l(fā)電的電量。

當(dāng)多束激光束(具有不同的波長(zhǎng))或太陽(yáng)光(或太陽(yáng)聚光)照射在熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置中的微納米光陷阱層，長(zhǎng)波長(zhǎng)激光或太陽(yáng)光(或太陽(yáng)聚光)進(jìn)入下層熒光波導(dǎo)集光器；下層熒光波導(dǎo)集光器中熒光材料吸收長(zhǎng)波長(zhǎng)激光或太陽(yáng)光(或太陽(yáng)聚光)后發(fā)射出熒光，大部分熒光由于入射角大于全反射的臨界角而被全反射，折回光波導(dǎo)層內(nèi)，在下層熒光波導(dǎo)集光器上下兩個(gè)平行表面間來回反射向側(cè)面?zhèn)鬏敚M(jìn)入了光波導(dǎo)的傳輸模式，傳到光波導(dǎo)側(cè)面的熒光進(jìn)入下層熒光波導(dǎo)集光器側(cè)面或底端面耦合的光伏電池；由于底端面設(shè)置有反射層；所述反射層在底端面耦合光伏電池的下端，并與下端面導(dǎo)熱層相連接；下端面導(dǎo)熱層與下端面熱電溫差發(fā)電器熱端相連接；下端面熱電溫差發(fā)電器冷端與下端面散熱器相連接；反射層可以減少熒光逃逸并提高集光效果，可以使部分傳輸熒光重新進(jìn)入光波導(dǎo)模式，被側(cè)面或底端面耦合的光伏電池再吸收利用；因此不能完全吸收的光和逃逸熒光在反射層作用下能夠被反射回光波導(dǎo)再利用；由于底端面光伏電池可以同時(shí)吸收直接照射激光或太陽(yáng)光，以及吸收熒光光波導(dǎo)傳輸來的熒光，還有底端面反射層再反射傳輸?shù)臒晒?，因此光電轉(zhuǎn)換效率能夠顯著提高。在下層熒光波導(dǎo)集光器的上端面、下端面設(shè)置的透光導(dǎo)熱層具有透光功能，并可以將下層熒光波導(dǎo)集光器中的熒光材料吸收激光或太陽(yáng)光后產(chǎn)生的熱量、下層熒光波導(dǎo)集光器工作中產(chǎn)生的熱量、下層熒光波導(dǎo)集光器側(cè)面耦合光伏電池工作時(shí)產(chǎn)生的熱量等傳輸給另一側(cè)面或底端面的熱電溫差發(fā)電器的熱端；由于另一側(cè)面或底端面的溫差熱電發(fā)電器的熱端與冷端形成的溫差產(chǎn)生了熱電效應(yīng)，因此溫差熱電發(fā)電器能夠?qū)ν廨敵龉鉄岚l(fā)電的電量。

在多束激光束(具有不同的波長(zhǎng))或太陽(yáng)光(或太陽(yáng)聚光)照射在熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置中的微納米光陷阱層后，裝置由于將多個(gè)不同吸收波段/發(fā)射波長(zhǎng)的單層熒光波導(dǎo)集光器按照從短波到長(zhǎng)波順序上下疊置，并將多層透光導(dǎo)熱層與每層熒光波導(dǎo)集光器緊密相結(jié)合，即可以降低每層熒光波導(dǎo)集光器工作溫度和光伏發(fā)電器的工作溫度，也能夠提高光電轉(zhuǎn)換效率；由于每層熒光波導(dǎo)集光器采用的熒光材料各不相同，從上到下吸收波段/發(fā)射波長(zhǎng)由短波向長(zhǎng)波順序變化，側(cè)面耦合的光伏電池吸收波長(zhǎng)與熒光材料的發(fā)射波長(zhǎng)相匹配，由寬禁帶向窄禁帶順序改變，從而實(shí)現(xiàn)分波段吸收利用多束激光束(具有不同的波長(zhǎng))或太陽(yáng)光(或太陽(yáng)聚光)，進(jìn)一步提高了裝置的光電轉(zhuǎn)換效率。

熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置能夠產(chǎn)生熒光波導(dǎo)集光式的光伏發(fā)電效應(yīng)和光熱發(fā)電效應(yīng)，能夠?qū)ν廨敵龉夥l(fā)電和光熱發(fā)電的綜合電量。

實(shí)施本發(fā)明的熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置具有以下有益效果：

a、本發(fā)明裝置采用的一層或多層透光導(dǎo)熱層與單層結(jié)構(gòu)熒光波導(dǎo)集光器或疊層結(jié)構(gòu)熒光波導(dǎo)集光器緊密相結(jié)合，構(gòu)成透光導(dǎo)熱的熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電整體結(jié)構(gòu)；透光導(dǎo)熱層即可以使多束激光束(具有不同的波長(zhǎng))或太陽(yáng)光(或太陽(yáng)聚光)透過進(jìn)入熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電層，也可以將熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電層工作時(shí)產(chǎn)生的熱量快速傳輸出去；透光導(dǎo)熱層能夠傳輸出去的熱量包括：多束激光束(具有不同的波長(zhǎng))或太陽(yáng)光(或太陽(yáng)聚光)輻照微納米光陷阱層時(shí)產(chǎn)生的熱量、熒光波導(dǎo)集光器工作產(chǎn)生的熱量、熒光波導(dǎo)集光器中熒光材料吸收激光或太陽(yáng)光時(shí)產(chǎn)生的熱量、側(cè)面光伏電池工作產(chǎn)生的熱量；這樣可以使裝置中的光伏發(fā)電器工作溫度得到降低，使其光電轉(zhuǎn)換效率得到提高；透光導(dǎo)熱層還能夠?qū)晒獠▽?dǎo)集光器工作產(chǎn)生的熱量傳輸給側(cè)面或底端面耦合的熱電溫差發(fā)電器熱端，裝置能夠產(chǎn)生熱電溫差發(fā)電；因此本發(fā)明裝置能夠高效率地產(chǎn)生光伏-光熱復(fù)合發(fā)電效應(yīng)，裝置工作熱穩(wěn)定性也較高。

b、本發(fā)明裝置采用疊層結(jié)構(gòu)熒光波導(dǎo)集光器，由于將多個(gè)不同吸收波段/發(fā)射波長(zhǎng)的單層熒光波導(dǎo)集光器按照從短波到長(zhǎng)波順序上下疊置，并將多層透光導(dǎo)熱層與每層熒光波導(dǎo)集光器緊密相結(jié)合，即可以降低每層熒光波導(dǎo)集光器和光伏發(fā)電器的工作溫度，也能夠提高光電轉(zhuǎn)換效率；由于每層熒光波導(dǎo)集光器采用的熒光材料各不相同，從上到下吸收波段/發(fā)射波長(zhǎng)由短波向長(zhǎng)波順序變化，其每層熒光波導(dǎo)集光器采用熒光材料的發(fā)射波長(zhǎng)與側(cè)面或底端面耦合的光伏電池吸收波長(zhǎng)相匹配，由寬禁帶向窄禁帶順序改變，從而實(shí)現(xiàn)分波段吸收利用多束激光束(具有不同的波長(zhǎng))或太陽(yáng)光(或太陽(yáng)聚光)，進(jìn)一步提高了裝置的光電轉(zhuǎn)換效率。

c、本發(fā)明裝置采用微納米光陷阱層，微納米光陷阱層的微納米結(jié)構(gòu)材料的直徑、長(zhǎng)度、形態(tài)、分布、復(fù)合方式等參數(shù)均可根據(jù)使用的具體需要進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)，能夠形成有效的微納米捕光“天線”結(jié)構(gòu)形態(tài)，能夠形成多次反射或折射，使其對(duì)光的反射損失率降低，提高陷光、捕光效率，構(gòu)成了高效的微納米光陷阱層，提高了裝置對(duì)激光或太陽(yáng)光的利用率。

d、本發(fā)明裝置采用反射層，可以減少熒光逃逸并提高集光效果，可以使部分傳輸熒光重新進(jìn)入光波導(dǎo)模式，被側(cè)面或底端面耦合的光伏電池再吸收利用；因此初始不能完全吸收的光和初始逃逸熒光在反射層作用下能夠被反射回光波導(dǎo)層再利用，因此光電轉(zhuǎn)換效率能夠顯著提高。

e、本發(fā)明裝置采用熒光波導(dǎo)集光器的光伏發(fā)電與透光導(dǎo)熱層結(jié)合熱電溫差發(fā)電構(gòu)成的雙重發(fā)電效應(yīng)，使本發(fā)明裝置的工作效率得到顯著提高，能夠?qū)ν廨敵龉夥l(fā)電和光熱發(fā)電的綜合電量；本發(fā)明裝置能夠運(yùn)用于激光無(wú)線傳輸能量發(fā)電或太陽(yáng)能發(fā)電，其運(yùn)用領(lǐng)域十分廣闊，如：航天航空器、無(wú)人飛行器、機(jī)器人、無(wú)人車輛、無(wú)人艦船、工程設(shè)備等。

附圖說明：

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，

附圖中：

圖1是熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是單層結(jié)構(gòu)熒光波導(dǎo)集光器的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖3是疊層結(jié)構(gòu)熒光波導(dǎo)集光器的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖4是底端面耦合光伏電池的疊層結(jié)構(gòu)熒光波導(dǎo)集光器的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。

具體實(shí)施方式

為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖1、附圖2、附圖3、附圖4詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

實(shí)施例1：

本發(fā)明熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置的實(shí)施例1采用激光型熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖1所示；并采用單層結(jié)構(gòu)熒光波導(dǎo)集光器，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖2所示，包括：微納米光陷阱層1、透光導(dǎo)熱層2、熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電層；所述熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電層包括：熒光波導(dǎo)集光器3、導(dǎo)熱層4、熱電溫差發(fā)電器5、光伏發(fā)電器6、散熱器7；所述微納米光陷阱層1通過透光導(dǎo)熱層2與熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電層相連接；所述熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電層中熒光波導(dǎo)集光器3的一側(cè)面與側(cè)面光伏發(fā)電器6相連接，另一側(cè)面通過側(cè)面導(dǎo)熱層4與側(cè)面熱電溫差發(fā)電器5熱端相連接；所述側(cè)面熱電溫差發(fā)電器5冷端與側(cè)面散熱器7相連接；所述熒光波導(dǎo)集光器3的下端面通過導(dǎo)熱層4與下端面的熱電溫差發(fā)電器5熱端相連接；所述下端面熱電溫差發(fā)電器5的冷端與下端面散熱器7相連接；所述激光型熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置在激光輻照下能夠產(chǎn)生光伏發(fā)電效應(yīng)和光熱發(fā)電效應(yīng)，并能夠?qū)ν廨敵龉夥?光熱綜合發(fā)電的電能。

本實(shí)施例1激光型熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置中的透光導(dǎo)熱層2與熒光波導(dǎo)集光器3的上端面緊密相連接，熒光波導(dǎo)集光器3的下端面與反光層9和導(dǎo)熱層4相連接，并構(gòu)成透光導(dǎo)熱的熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電整體結(jié)構(gòu)；透光導(dǎo)熱層2能夠使激光通過，透光導(dǎo)熱層2和導(dǎo)熱層4能夠快速傳輸激光輻照產(chǎn)生的熱量、熒光波導(dǎo)集光器3工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，能夠降低光伏發(fā)電器6工作時(shí)的溫度，提高光電轉(zhuǎn)換效率；本實(shí)施例采用透光導(dǎo)熱層2材料為：石墨烯復(fù)合薄膜。激光設(shè)備采用波長(zhǎng)為524nm激光器，并采用一個(gè)熒光波導(dǎo)集光器3；光伏發(fā)電器6包括：光伏電池，采用兩個(gè)光伏發(fā)電器6，并分別設(shè)置在熒光波導(dǎo)集光器3的兩側(cè)面；光伏電池采用鋁銦鎵磷(AlInGaP)光伏電池6。熒光波導(dǎo)集光器3中熒光波導(dǎo)的熒光材料10采用有機(jī)熒光染料材料為L(zhǎng)umogen F Orange 240，其吸收波長(zhǎng)為524nm,發(fā)射波長(zhǎng)為539nm,量子效率為99％；并將有機(jī)熒光染料材料Lumogen F Orange 240分散于透明介質(zhì)中制成熒光波導(dǎo)膠膜；熒光波導(dǎo)膠膜的上下兩個(gè)端面設(shè)置超白玻璃8，并構(gòu)成三明治結(jié)構(gòu)類型的熒光波導(dǎo)集光器3(見圖2所示)；熒光波導(dǎo)膠膜的上端面超白玻璃8通過透光導(dǎo)熱層2與微納米光陷阱層1緊密相連接，微納米光陷阱層1采用光子晶體；熒光材料Lumogen F Orange 240能夠吸收波長(zhǎng)為524nm激光輻照并發(fā)射539nm熒光；激光在光波導(dǎo)內(nèi)被轉(zhuǎn)化成熒光后，受光波導(dǎo)效應(yīng)的制約，大部分熒光進(jìn)入光波導(dǎo)傳輸模式向側(cè)面?zhèn)鬏?，進(jìn)入側(cè)面耦合的光伏發(fā)電器6，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換；單層結(jié)構(gòu)熒光波導(dǎo)集光器3下端面設(shè)置有反光層9和導(dǎo)熱層4；所述反光層9包括：反光鏡；導(dǎo)熱層4在反光層9下端，其導(dǎo)熱層4與下端面熱電溫差發(fā)電器5的熱端相連接。

本實(shí)施例1中的熱電溫差發(fā)電器5包括：熱端、熱電層、冷端；所述熱電層以溫差發(fā)電片為基體；溫差發(fā)電片通過串-并聯(lián)鏈接起來組成發(fā)電模塊；溫差發(fā)電片單體與溫差發(fā)電片單體之間的框型縫隙通過絕熱材料填滿，防止熱量從發(fā)電模塊的熱端直接流向冷端；所述熱端的一面與熱電層相連接；所述熱端的另一面通過導(dǎo)熱層與熒光波導(dǎo)集光器的側(cè)面或者底端面相連接；所述熱電層中溫差發(fā)電片包括：n型熱電元件、P型熱電元件；所述n型熱電元件、P型熱電元件交替排列；所述n型熱電元件與相鄰的P型熱電元件的頂端或底端相連接；每個(gè)n型熱電元件的頂端或底端僅與一個(gè)相鄰的P型熱電元件連接；每個(gè)P型熱電元件的頂端或底端僅與一個(gè)相鄰的n型熱電元件相連接；溫差熱電發(fā)電器5的冷端與散熱器7相連接；散熱器7采用翅片散熱器。

本發(fā)明提供的熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置的實(shí)施例1采用激光型熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置工作過程如下：

當(dāng)524nm激光束照射在熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置的中的微納米光陷阱層1，微納米光陷阱層1的光子晶體產(chǎn)生陷光效應(yīng)，能夠使其對(duì)光的反射損失率降低，提高捕光效率；光通過透光導(dǎo)熱層石墨烯復(fù)合薄膜2，照射在熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電層；熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電層與透光導(dǎo)熱層石墨烯復(fù)合薄膜2和反光層9共同構(gòu)成透光導(dǎo)熱的熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電整體結(jié)構(gòu)。

當(dāng)524nm激光束照射在熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置的中的微納米光陷阱層1，通過透光導(dǎo)熱層石墨烯復(fù)合薄膜2后的激光進(jìn)入熒光波導(dǎo)集光器3；熒光波導(dǎo)集光器3中熒光材料10有機(jī)熒光染料材料Lumogen F Orange240吸收激光后發(fā)射出539nm熒光，大部分熒光由于入射角大于全反射的臨界角而被全反射，折回光波導(dǎo)層內(nèi)，在熒光波導(dǎo)集光器3上下兩個(gè)平行表面間來回反射向側(cè)面?zhèn)鬏敚M(jìn)入了光波導(dǎo)的傳輸模式，傳到光波導(dǎo)側(cè)面的熒光進(jìn)入熒光波導(dǎo)集光器側(cè)面耦合的鋁銦鎵磷(AlInGaP)光伏電池6，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。微納米光陷阱層1與熒光波導(dǎo)集光器3之間的透光導(dǎo)熱層2具有透光功能，透光導(dǎo)熱層2和導(dǎo)熱層4能夠?qū)⒓す馐椪瘴⒓{米光陷阱層1時(shí)產(chǎn)生的熱量、熒光波導(dǎo)集光器3工作產(chǎn)生的熱量、熒光波導(dǎo)集光器3中熒光材料10吸收激光產(chǎn)生的熱量、一側(cè)面光伏電池6工作產(chǎn)生的熱量快速傳輸給另一側(cè)面的熱電溫差發(fā)電器5的熱端；溫差熱電發(fā)電器5的冷端與散熱器7相連接；由于溫差熱電發(fā)電器5的熱端與冷端形成的溫差產(chǎn)生了熱電效應(yīng)，因此溫差熱電發(fā)電器5能夠?qū)ν廨敵龉鉄岚l(fā)電的電量。透光導(dǎo)熱層2即可以使激光束透過進(jìn)入熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電層3，透光導(dǎo)熱層2和導(dǎo)熱層4可以將熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電層工作時(shí)產(chǎn)生的熱量快速傳輸出去，使光伏發(fā)電器6工作溫度得到降低，使光電轉(zhuǎn)換效率得到提高。

本實(shí)施例1采用的反射層9(見圖1、圖2)設(shè)置在熒光波導(dǎo)集光器3的下端，并與導(dǎo)熱層4緊密相連接，反射層9可以減少熒光逃逸并提高集光效果，可以使部分傳輸熒光重新進(jìn)入光波導(dǎo)模式，被側(cè)面耦合的光伏電池6再吸收利用；因此初始不能完全吸收的光和初始逃逸熒光在反射層9作用下能夠被反射回光波導(dǎo)再利用，因此光電轉(zhuǎn)換效率能夠顯著提高。

本實(shí)施例1激光型熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置能夠產(chǎn)生熒光波導(dǎo)集光式的光伏發(fā)電效應(yīng)和光熱發(fā)電效應(yīng)，能夠?qū)ν廨敵龉夥l(fā)電和光熱發(fā)電的綜合電量。

實(shí)施例2

本發(fā)明提供的熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置的實(shí)施例2采用太陽(yáng)能型熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖1所示；并采用底端面耦合光伏電池的疊層結(jié)構(gòu)熒光波導(dǎo)集光器，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖4所示，包括：采用上層熒光波導(dǎo)集光器3、中層熒光波導(dǎo)集光器15、下層熒光波導(dǎo)集光器18順序疊置(見圖4)；太陽(yáng)能型熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置包括：微納米光陷阱層1、透光導(dǎo)熱層2、熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電層；所述熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電層包括：上層熒光波導(dǎo)集光器3、中層熒光波導(dǎo)集光器15、下層熒光波導(dǎo)集光器18、透光導(dǎo)熱層14、透光導(dǎo)熱層17、反射層9、導(dǎo)熱層4、側(cè)面或底端面熱電溫差發(fā)電器5、光伏發(fā)電器6、16、19、13、散熱器7；光伏發(fā)電器6、16、19分別設(shè)置在上層熒光波導(dǎo)集光器3一側(cè)面、中層熒光波導(dǎo)集光器15一側(cè)面、下層熒光波導(dǎo)集光器18的一側(cè)面；光伏發(fā)電器13設(shè)置在下層熒光波導(dǎo)集光器18的底端面；光伏發(fā)電器13的下面設(shè)置有反射層9；反射層9下面設(shè)置有導(dǎo)熱層4；導(dǎo)熱層4的下端面與下端面的熱電溫差發(fā)電器5熱端相連接；下端面熱電溫差發(fā)電器5的冷端與下端面散熱器7相連接；微納米光陷阱層1通過透光導(dǎo)熱層2與上層熒光波導(dǎo)集光器3相連接；熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電層中上層熒光波導(dǎo)集光器3、中層熒光波導(dǎo)集光器15、下層熒光波導(dǎo)集光器18分別與側(cè)面的光伏發(fā)電器6、16、19相連接，另一側(cè)面通過側(cè)面導(dǎo)熱層4與側(cè)面熱電溫差發(fā)電器5熱端相連接；側(cè)面熱電溫差發(fā)電器5冷端與側(cè)面散熱器7相連接。

透光導(dǎo)熱層2與上層熒光波導(dǎo)集光器3的上端面緊密相連接，透光導(dǎo)熱層14與上層熒光波導(dǎo)集光器3的下端面緊密相連接，并構(gòu)成上層透光導(dǎo)熱的熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電整體結(jié)構(gòu)；透光導(dǎo)熱層2和透光導(dǎo)熱層14即能夠使太陽(yáng)聚光通過，也能夠快速傳輸太陽(yáng)聚光輻照產(chǎn)生的熱量、熒光波導(dǎo)集光器3工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，能夠降低光伏發(fā)電器6工作時(shí)的溫度，提高光電轉(zhuǎn)換效率。

透光導(dǎo)熱層14也與中層熒光波導(dǎo)集光器15的上端面緊密相連接，透光導(dǎo)熱層17與中層熒光波導(dǎo)集光器15的下端面緊密相連接，并構(gòu)成中層透光導(dǎo)熱的熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電整體結(jié)構(gòu)；透光導(dǎo)熱層14和透光導(dǎo)熱層17即能夠使太陽(yáng)聚光通過，也能夠快速傳輸太陽(yáng)聚光輻照產(chǎn)生的熱量、熒光波導(dǎo)集光器15工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，能夠降低光伏發(fā)電器6工作時(shí)的溫度，提高光電轉(zhuǎn)換效率。

透光導(dǎo)熱層17也與下層熒光波導(dǎo)集光器18的上端面緊密相連接，反射層9與下層熒光波導(dǎo)集光器18的下端面緊密相連接，在反射層9的下面有導(dǎo)熱層4，它們共同構(gòu)成下層透光導(dǎo)熱的熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電整體結(jié)構(gòu)；透光導(dǎo)熱層17能夠使太陽(yáng)聚光通過，透光導(dǎo)熱層17和導(dǎo)熱層4也能夠快速傳輸太陽(yáng)聚光輻照產(chǎn)生的熱量、熒光波導(dǎo)集光器18工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，透光導(dǎo)熱層17和反射層4能夠降低光伏發(fā)電器6工作時(shí)的溫度，提高光電轉(zhuǎn)換效率。本實(shí)施例2的透光導(dǎo)熱層2、透光導(dǎo)熱層14和透光導(dǎo)熱層17采用的材料為：石墨烯復(fù)合薄膜。

本實(shí)施例2太陽(yáng)能型熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置中的上層熒光波導(dǎo)集光器3中熒光波導(dǎo)的熒光材料10采用有機(jī)熒光染料材料Lumogen F Violet570，其吸收波長(zhǎng)為378nm,發(fā)射波長(zhǎng)為413nm,量子效率為94％；上側(cè)面相匹配的光伏電池6采用鋁銦鎵磷(AlInGaP)光伏電池6；中層熒光波導(dǎo)集光器15中熒光波導(dǎo)的熒光材料11采用有機(jī)熒光染料材料Lumogen F Yellow170,其吸收波長(zhǎng)為505nm，發(fā)射波長(zhǎng)為,528nm,量子效率為90％；中側(cè)面相匹配的光伏電池15采用鎵(銦)砷(Ga(In)As)光伏電池15；下層熒光波導(dǎo)集光器18中熒光波導(dǎo)的熒光材料12采用有機(jī)熒光染料材料Lumogen F Red 305,其吸收波長(zhǎng)為578nm，發(fā)射波長(zhǎng)為613nm,量子效率為98％；下側(cè)面相匹配的光伏電池19采用硅(鍺)(Ge/Si)光伏電池19；熒光材料10、11、12分別分散于透明介質(zhì)中制成熒光波導(dǎo)膠膜構(gòu)成疊層熒光波導(dǎo)集光器整體結(jié)構(gòu)(見圖4所示)。

本實(shí)施例2中的熱電溫差發(fā)電器5包括：熱端、熱電層、冷端；所述熱電層以溫差發(fā)電片為基體；溫差發(fā)電片通過串-并聯(lián)鏈接起來組成發(fā)電模塊；溫差發(fā)電片單體與溫差發(fā)電片單體之間的框型縫隙通過絕熱材料填滿，防止熱量從發(fā)電模塊的熱端直接流向冷端；所述熱端的一面與熱電層相連接；所述熱端的另一面通過導(dǎo)熱層與熒光波導(dǎo)集光器的側(cè)面或者底端面相連接；所述熱電層中溫差發(fā)電片包括：n型熱電元件、P型熱電元件；所述n型熱電元件、P型熱電元件交替排列；所述n型熱電元件與相鄰的P型熱電元件的頂端或底端相連接；每個(gè)n型熱電元件的頂端或底端僅與一個(gè)相鄰的P型熱電元件連接；每個(gè)P型熱電元件的頂端或底端僅與一個(gè)相鄰的n型熱電元件相連接；溫差熱電發(fā)電器5的冷端與散熱器7相連接；散熱器7采用翅片散熱器。

本實(shí)施例2太陽(yáng)能型熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置的工作過程如下：

當(dāng)太陽(yáng)聚光照射在太陽(yáng)能型熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置的微納米光陷阱層1，微納米光陷阱層1的光子晶體材料能夠形成多次反射或折射，產(chǎn)生陷光效應(yīng)，能夠使其對(duì)光的反射損失率降低，提高捕光效率；通過透光導(dǎo)熱層2后的太陽(yáng)光進(jìn)入上層熒光波導(dǎo)集光器3；上層熒光波導(dǎo)集光器3中有機(jī)熒光染料材料Lumogen F Violet570吸收波長(zhǎng)為378nm太陽(yáng)光,發(fā)射波長(zhǎng)為413nm熒光,大部分熒光由于入射角大于全反射的臨界角而被全反射，折回光波導(dǎo)層內(nèi)，在上層熒光波導(dǎo)集光器3上下兩個(gè)平行表面間來回反射向側(cè)面?zhèn)鬏?，進(jìn)入了光波導(dǎo)的傳輸模式，傳到光波導(dǎo)側(cè)面的熒光進(jìn)入上層熒光波導(dǎo)集光器3側(cè)面耦合的鋁銦鎵磷(AlInGaP)光伏電池6，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。微納米光陷阱層1與上層熒光波導(dǎo)集光器3之間的透光導(dǎo)熱層2，以及透光導(dǎo)熱層14能夠?qū)⑻?yáng)聚光輻照微納米光陷阱層時(shí)產(chǎn)生的熱量、上層熒光波導(dǎo)集光器3工作產(chǎn)生的熱量、上層熒光波導(dǎo)集光器中熒光材料10吸收太陽(yáng)聚光產(chǎn)生的熱量、上層一側(cè)面光伏電池6工作產(chǎn)生的熱量快速傳輸給另一側(cè)面的熱電溫差發(fā)電器5的熱端；側(cè)面溫差熱電發(fā)電器5的冷端與側(cè)面散熱器7相連接；由于側(cè)面溫差熱電發(fā)電器5的熱端與冷端形成的溫差產(chǎn)生了熱電效應(yīng)，因此側(cè)面溫差熱電發(fā)電器5能夠?qū)ν廨敵龉鉄岚l(fā)電的電量。透光導(dǎo)熱層2可以使太陽(yáng)聚光透過進(jìn)入上層熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電層，透光導(dǎo)熱層2和透光導(dǎo)熱層14也可以將上層熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電層工作時(shí)產(chǎn)生的熱量快速傳輸出去，使側(cè)面光伏發(fā)電器6工作溫度得到降低，使光電轉(zhuǎn)換效率得到提高。

當(dāng)太陽(yáng)聚光照射在太陽(yáng)能型熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置的微納米光陷阱層1，太陽(yáng)聚光進(jìn)入中層熒光波導(dǎo)集光器15；中層熒光波導(dǎo)集光器15中有機(jī)熒光染料材料Lumogen F Yellow170吸收波長(zhǎng)為505nm太陽(yáng)光，發(fā)射波長(zhǎng)為528nm熒光；中側(cè)面相匹配的是鎵(銦)砷(Ga(In)As)光伏電池15；大部分熒光由于入射角大于全反射的臨界角而被全反射，折回光波導(dǎo)，在中層熒光波導(dǎo)集光器15上下兩個(gè)平行表面間來回反射向側(cè)面?zhèn)鬏?，進(jìn)入了光波導(dǎo)的傳輸模式，傳到光波導(dǎo)側(cè)面的熒光進(jìn)入中層熒光波導(dǎo)集光器15側(cè)面耦合的Ga(In)As光伏電池15，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。在中層熒光波導(dǎo)集光器15的上端面、下端面由于設(shè)置有透光導(dǎo)熱層14、17，可以將中層熒光波導(dǎo)集光器15中的熒光材料11吸收太陽(yáng)聚光后產(chǎn)生的熱量、中層熒光波導(dǎo)集光器15工作中產(chǎn)生的熱量傳輸給另一側(cè)面的熱電溫差發(fā)電器5的熱端；另一側(cè)面的溫差熱電發(fā)電器5的冷端與另一側(cè)面散熱器7相連接；由于另一側(cè)面溫差熱電發(fā)電器5的熱端與冷端形成的溫差產(chǎn)生了熱電效應(yīng)，因此另一側(cè)面溫差熱電發(fā)電器5能夠?qū)ν廨敵龉鉄岚l(fā)電的電量。

當(dāng)太陽(yáng)聚光照射在太陽(yáng)能型熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置的微納米光陷阱層1，太陽(yáng)光進(jìn)入下層熒光波導(dǎo)集光器18；下層熒光波導(dǎo)集光器18中有機(jī)熒光染料材料Lumogen F Red 305,其吸收波長(zhǎng)為578nm太陽(yáng)光，發(fā)射波長(zhǎng)為613nm熒光；下層側(cè)面相匹配的光伏電池19為：硅(鍺)(Ge/Si)光伏電池19；大部分熒光由于入射角大于全反射的臨界角而被全反射，折回光波導(dǎo)層內(nèi)，在下層熒光波導(dǎo)集光器18上下兩個(gè)平行表面間來回反射向側(cè)面?zhèn)鬏敚M(jìn)入了光波導(dǎo)的傳輸模式，傳到光波導(dǎo)側(cè)面的熒光進(jìn)入下層熒光波導(dǎo)集光器18側(cè)面或底端面耦合的硅(鍺)(Ge/Si)光伏電池13、19；由于底端面設(shè)置有反射層9，可以減少熒光逃逸并提高集光效果，可以使部分傳輸熒光重新進(jìn)入光波導(dǎo)模式，被側(cè)面或底端面耦合的硅(鍺)(Ge/Si)光伏電池13、19再吸收利用；因此初始不能完全吸收的光和初始逃逸熒光在反射層9作用下能夠被反射回光波導(dǎo)再利用；由于底端面光伏電池13可以同時(shí)吸收直接照射太陽(yáng)光，以及吸收熒光光波導(dǎo)傳輸來的熒光，還有底端面反射層9再反射傳輸?shù)臒晒猓虼斯怆娹D(zhuǎn)換效率能夠顯著提高。在下層熒光波導(dǎo)集光器18的上端面、下端面設(shè)置有透光導(dǎo)熱層17、導(dǎo)熱層4，可以將下層熒光波導(dǎo)集光器18中的太陽(yáng)聚光輻照產(chǎn)生的熱量、熒光材料12吸收太陽(yáng)聚光后產(chǎn)生的熱量、下層熒光波導(dǎo)集光器18工作中產(chǎn)生的熱量傳輸給另一側(cè)面或底端面的熱電溫差發(fā)電器5的熱端；另一側(cè)面或底端面的溫差熱電發(fā)電器5的冷端與散熱器7相連接；由于另一側(cè)面或底端面的溫差熱電發(fā)電器5的熱端與冷端形成的溫差產(chǎn)生了熱電效應(yīng)，因此溫差熱電發(fā)電器5能夠?qū)ν廨敵龉鉄岚l(fā)電的電量。

在太陽(yáng)聚光照射在熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置中的微納米光陷阱層1后，裝置由于將多個(gè)不同吸收波段/發(fā)射波長(zhǎng)的單層熒光波導(dǎo)集光器按照從短波到長(zhǎng)波順序上下疊置，并將多層透光導(dǎo)熱層與每層熒光波導(dǎo)集光器緊密相結(jié)合，即可以降低每層熒光波導(dǎo)集光器工作溫度和光伏發(fā)電器的工作溫度，也能夠提高光電轉(zhuǎn)換效率；由于每層熒光波導(dǎo)集光器采用的熒光材料各不相同，從上到下吸收波段/發(fā)射波長(zhǎng)由短波向長(zhǎng)波順序變化，側(cè)面或底端面的光伏電池吸收波長(zhǎng)與熒光材料的發(fā)射波長(zhǎng)相匹配，由寬禁帶向窄禁帶順序改變，從而實(shí)現(xiàn)分波段吸收利用太陽(yáng)聚光，進(jìn)一步提高了裝置的光電轉(zhuǎn)換效率和光熱轉(zhuǎn)換效率。

因此，太陽(yáng)能型熒光波導(dǎo)集光式光伏-光熱復(fù)合發(fā)電裝置能夠產(chǎn)生熒光波導(dǎo)集光式的光伏發(fā)電效應(yīng)和光熱發(fā)電效應(yīng)，能夠高效率地對(duì)外輸出光伏發(fā)電和光熱發(fā)電的綜合電量。

上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。