专利名称：一种光谱式太阳能光电转换器的制作方法
技术领域：
高效太阳能光电转换器。
背景技术：
本专利是由《一种高效聚光式太阳能光电转换器》专利的发明人为进一步降低该 专利系统的造价而作出的一种改进。
发明内容
一种光谱式太阳能光电转换器。
图1 本专利提出的光谱式太阳能光电转换系统的一种实现方案的结构原理图。图2 本专利所述的新型多结太阳能电池的结构图。
具体实施例方式本专利可以以离散的光学和光电转换元件实现，也可以以某种透明光学材料将光 学系统和光电转换器集成起来实现。本专利的各种实现方案统称为技术方按。例如，本专 利中使用的太阳能电池，在某个时间分段内还可以间作太阳跟踪器的光电传感器。由此派 生出来的技术方案，只要其光电转化方式与本专利相符，应看作本专利的一种技术实现。以下将提供本专利的详细说明以及相关原理图。如图1所示，一个经专门设计的非对称一维菲涅尔透镜2(虚线所围的锯齿状透 镜)借助太阳跟踪系统使太阳光线1垂直射入。菲涅尔透镜2的各个小曲面如图1中的3 和4(小锯齿)将落于其上的光线聚焦并分裂成光谱束，然后投射到光电池5的表面。菲涅 尔透镜2是由一种在300纳米到1800纳米之间色差单调变化较大而吸波较少的材料制成。 菲涅尔透镜2的各个小曲面实际上将不同颜色的光聚焦在不同位置。因此，优化设计的目 标是使各个小曲面的焦平面重合并刚好覆盖光电池；再此前提下使透射光的能量损失最 小。由于光电池结构的不对称，又由于各小曲面的尺度不应超过光电池的尺度，这就决定了 菲涅尔透镜的不对称性。如图2所示的光电池包括一个量子井的线性阵列6。它们是由元素周期表中3到 5族的元素构成、具有不同能带差并被某种绝缘材料7，例如，二氧化硅或二氧化锗，隔开。 整个阵列制作在衬底8，例如，硅或锗，上。使用更多的能带差在0，69电子伏至4.01电子 伏之间的量子井阵列制造光电池，便能使之更好地与日光谱相匹配从而获得更高的转换效 率。此外，还可以通过对量子井(包括不同光电池之间的量子井)的串并联实现光电池组 分支电流的最佳匹配，这同样能够提高整个太阳能系统的发电效率。
权利要求
一种高效聚光式太阳能光电转换器，该太阳能光电转换器包括一个经特殊设计并由一种高色差材料制造的菲涅尔透镜将太阳光线汇聚并分裂为高能量光谱束；该光谱光束照射到一种新型光电池上，该光电池是由一组能量带差和几何形状刚好与投射其上的太阳光谱束相吻合的高效光敏量子井组成。通过对量子井巧妙串并联实现分支电流的最佳匹配从而实现极高的光电转换率。
2.专利权项1中所述的聚光系统和光谱分裂系统是由一个一维菲涅尔透镜组成。该透 镜将阳光聚焦到光电池表面。
3.专利权项2中所述的一维菲涅尔透镜是由一种在300纳米至1800纳米波长范围内 具有高色差、低吸波的材料制成，并且具有柱面结构的一维光学特征。
4.专利权项2中所述的一维菲涅尔透镜系经过优化设计以保证在实现光谱足够分裂 的前提下，阳光能量损失最小。
5.专利权项1中所述的光电池其表面至少排列有两个以上的具有不同能带差的光敏 量子井组成，并且其能带差及几何形状刚好与投射其上的光谱束相匹配。
6.专利权项1中所述的高效聚光式太阳能光电转换器的部分或全部组件可以通过某 种光学透明材料集成为整体，因此应看作本专利的一种技术实现。
7.专利权项1中所述高效聚光式太阳能光电转换器可以通过某种材料的封装以保持 系统的洁净所得到聚光式太阳能光电转换器，属于本专利的一种技术实现。
8.将专利权项1中所述的高效聚光式太阳能光电转换器安装于具有一维或二维跟踪 太阳能力的平台上所得到的装置，属于本专利的一种技术实现。
9.将多个专利权项1中所述的高效聚光式太阳能光电转换器集成为更大规模的太阳 能光电转换器，属于本专利的一种技术实现。
10.一种接收利用太阳能的方法，包括接收太阳射线并使用专利权项2中所述的专门 菲涅尔透镜聚光并分裂为光谱束；用专利权项5中所述的光电池将光谱束的能量转换为电 能。
全文摘要
本发明提出对了《一种高效聚光式太阳能光电转换器》专利的改进。建议将该专利中的聚光光学系统与光谱分裂系统合并为一种特殊的菲涅尔透镜，从而进一步降低太阳能发电系统的造价。本发明包括一个特殊设计并由一种高色差材料制造的菲涅尔透镜将太阳光线汇聚并分裂为高能量光谱束；该光谱光束照射到一种新型光电池上，该光电池是由一组能量带差和几何形状刚好与投射其上的太阳光谱束相吻合的高效光敏量子井组成，这些光敏量子井的光电转换量子效率可高达90％以上。通过对量子井巧妙串并联实现分支电流的匹配从而实现极高的光电转换率。
文档编号H02N6/00GK101887923SQ201010129260
公开日2010年11月17日 申请日期2010年3月22日 优先权日2010年3月22日
发明者施昊 申请人:施昊