本发明涉及微藻养殖技术领域，尤其是指一种适用于微藻养殖的光谱选择太阳能面板，属于农业养殖人工照明技术领域。
背景技术：
随着社会的进步以及科技的发展，各种不可再生能源限制着人类社会的发展，以煤炭石油为主的能源不但价格逐渐上涨，而且储存量随着人们的肆意开采也不断下降，同时使用二者所产生的碳氧化物、氮氧化物以及各类温室气体和二氧化硫等污染气体，不但影响了人类的身体健康，也阻碍了人类社会的可持续发展。与此同时，绿色清洁和可再生的生物能源逐渐成为替代不可再生能源的有效手段之一。相对于大多数植物，微藻的太阳光转换有机物效率高，并且微藻生长周期短、对生长环境要求低，生命力顽强，产量高，部分种类的微藻具有较高的脂肪含量，是一种十分优异的制备生物能源的原料，具有广阔的发展前景。
微藻的生长需要光能和CO2，特别是光谱成分对微藻的生长有重要影响，通常采用太阳光和人工补光相结合的方式来进行养殖。照射到地球表面的太阳光经臭氧和CO2、水蒸气等吸收，能量主要集中在可见光和近红外光(特别是400-1200nm波段)。微藻光合效率最高的光谱是640-660nm的红光和440-460nm的蓝光，阳光的紫外光会抑制藻细胞的有效光化学效率，同时白天太阳光中红外光的光能被浪费掉，而夜间人工补光时又需要耗费额外的电能。为充分利用太阳光，发明专利(一种太阳能微藻生物反应系统，申请号201410251520.X)提出一种利用太阳能的反应系统，其太阳能面板独立设置，缺点是面积太小无法存储足够的电能，面积过大又会对增大系统所占据的空间。发明专利(带有太阳能电池板的微藻养殖系统及其培养方法，申请号201510513083.9)和实用新型专利(微生物养殖系统，申请号201120316376.5)直接将太阳能面板覆盖于光生物反应器上，虽能节约系统体积，但会降低太阳能的透过率，降低有效光谱的使用效率。
技术实现要素：
本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足之处，提供一种适用于微藻养殖的光谱选择太阳能面板，在满足微藻照明的同时节约电能，可直接覆盖于微藻养殖光生物反应器上，白天可以吸收太阳光中的红外光产生电能，又可以透过可见光对微藻进行光照，夜晚则利用太阳能电池储存的电能进行人工补光。
解决上述问题的技术方案是：一种适用于微藻养殖的光谱选择太阳能面板，包括顶部复合涂层、上玻璃面板、衍射元件、填充材料、太阳能电池板、下玻璃面板和底部复合涂层，所述的太阳能电池板位于两块玻璃面板四周边缘，两块玻璃面板之间的间隙放置填充材料，再通过其上的衍射元件对自然光进行筛选，使阳光中的紫外光被反射，可见光透过光谱选择太阳能面板对微藻进行照明，红外光经过衍射、反射进入周围的太阳能电池板储存电能，并在夜间作为人工补光照明能源。
所述的上、下玻璃面板相互水平，并与太阳能电池板垂直放置，对可见光进行透射，同时也传导其他波段的光到太阳能电池板。
所述的上玻璃面板材质为石英玻璃，对可见-近红外波长的光有较好的透过作用，下玻璃面板为普通玻璃。
所述的顶部复合涂层位于上玻璃面板外侧，由多种材料多层镀膜复合形成可见-近红外波段的宽带增透膜，对有害微藻生长的紫外光有较强的增反作用，而对可见-近红外的光具有增透作用，以减少因反射造成的光能损失，顶部复合涂层进行密封处理，防止水汽进入对整个结构破坏。
所述的底部复合涂层位于下玻璃面板外侧，由TiO2和MgF2交替镀膜形成近红外波段的高反射膜，可以反射大量的红外光，并对可见光可透，同时对底部复合涂层进行密封处理，防止水汽跟灰尘进入光谱选择面板。
所述的衍射元件可以通过对上玻璃面板的刻蚀形成，也可以通过将光栅结构压印成聚合物材料贴在上玻璃面板的内侧而形成，通过调整光栅常数、刻痕形状、占空比等参数使其对近红外光形成较强的衍射效果。
所述的填充材料平行于玻璃面板，垂直于两侧的太阳能电池板，可以掺杂一些导光材料以及粘合材料，将玻璃面板与衍射元件紧密结合在一起，同时传递红外光到太阳能电池板。
所述的太阳能电池板位于光谱选择太阳能面板两侧，用于接收来自填充材料传导的红外线产生电能。
本发明具有以下有益效果：
1、该面板具有较大的面积，可以在白天将足够多的太阳光转化为电能储存起来，用于夜间人工照明能源，同时不会增大微藻培养装置的体积，节省了空间。同时直接反射有害的紫外光，保护微藻的生长。
2、采用填充材料与太阳能电池板相配合，可以使红外光更高效地进入太阳能电池板，同时填充材料里添加粘合剂，将两块玻璃面板粘合的更完善，不用额外再使用粘合剂，提高能量的利用率而且减少了材料的浪费。
3、玻璃面板与衍射元件配合使用，可以直接在玻璃面板上刻蚀形成衍射元件，简化了生产工艺，衍射元件的各项参数可以通过计算进行调整，最大程度上切合实际需要。
4、该光谱选择太阳能面板可以依据微藻养殖规模和光生物反应器的形状自由拼接，适用性强。
附图说明
图1为一种适用于微藻养殖的光谱选择太阳能面板结构示意图。附图标记含义如下：1.顶部复合涂层，2.上玻璃面板，3.衍射元件，4.填充材料，5.下玻璃面板，6.底部复合涂层，7.太阳能电池板，8.第一次衍射箭头，9.第二次衍射箭头，10.第三次衍射箭头。
图2为一种适用于微藻养殖的光谱选择太阳能面板组合拼接后的前视图。
图3为一种适用于微藻养殖的光谱选择太阳能面板组合拼接后的俯视图。
图4为多层均匀介质薄膜参数模型示意图。
图5为高反射多层介质膜系模型示意图。
图6为膜系1.52|(HL)8H|1反射率曲线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行说明。
如图1，本发明的适用于微藻养殖的光谱选择太阳能面板，包括顶部复合涂层1、上玻璃面板2、衍射元件3、填充材料4、下玻璃面板5、底部复合涂层6、太阳能电池板7，整体上近似一个扁平的长方体。
顶部复合涂层1与底部复合涂层6等长且相互平行，二者都有密封防水处理，并且两个复合涂层都垂直于两侧的太阳能电池板，两个复合涂层在光谱选择面板的上下表面，并且两个复合涂层又有所不同，顶部复合涂层1为400-1200nm波段的宽光谱增透膜，底部复合涂层6为近红外波段的增反膜。
顶部复合涂层1与底部复合涂层6设计思路如下：如图4，光从折射率为n0的介质射入到折射率为ng的介质，两种介质之间镀多层均匀介质薄膜。ni、di、θi、Ei和Hi分别为第i层膜的折射率、厚度、透射角、电场和磁场切向分量的振幅，则可得到矩阵方程，
式中，根据各介质中电场和磁场切向连续的边界条件，可得到多层薄膜的组合特征向量，
因此反射率为
选取TiO2、M1、MgF2等不同的镀膜材料构建膜系，即可实现在400-1200nm内的超宽带增透膜，对<400nm的紫外波段同时具有较强的反射作用。底部复合涂层6采用如图5所示的膜系结构，取高反射率介质为TiO2，低反射率介质为MgF2，图6为中心波长950nm的λ/4的17层膜系反射率曲线，可见对800-1170nm的红外光具有接近100％的反射率
衍射元件3刻蚀在上玻璃面板2的下表面，填充材料4将两块平行的玻璃面板粘合在一起，两块玻璃面板跟填充材料互相平行，同时也垂直于两侧的太阳能电池板。衍射元件3整体是一系列的凹槽，每两个凹槽距离为4-10μm，同时这个距离是可调的，以便使更多的红外光传递到两侧的太阳能电池板产生电能。其基本工作模式如图1，外界太阳光经过顶部复合涂层1，反射大量的紫外光跟部分红外光，占太阳光谱绝大多数能量的可见光与近红外光入射进入上玻璃面板2，近红外光经衍射元件3衍射，偏转至太阳能电池板，即第一次衍射箭头8与第二次衍射箭头9，而后进入填充材料4，部分红外光会通过填充材料4进入太阳能电池板7，另一些红外光会经过玻璃面板5，到达底部复合涂层6发生反射，再次进入衍射元件发生二次衍射，即第三次衍射箭头10，进入太阳能电池板产生电能。而可见光直接穿过下玻璃面板对微藻进行照明。
太阳能电池板7垂直于顶部复合涂层1、玻璃面板2、填充材料4、玻璃面板5、底部复合材料6，用以接收红外光产生电能。
在本实施例中，一种适用于微藻养殖的光谱选择太阳能面板整体上近似扁平的长方体，其长度和宽度可根据微藻养殖箱的尺寸而改变，可以水平放置在养殖箱的上方，亦可水平竖直放置在箱体入光侧，为微藻养殖提供照明，也为微藻养殖提供电能。若养殖面积较大，光谱选择太阳能面板亦可拼接使用，图2和图3给出了拼接后的前视图和俯视图。光谱选择太阳能面板亦可依据光生物反应器的实际需求而设计为其他形状，仍属于该发明的保护范围内。
应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围之内。