专利名称：同相光超导太阳电池的制作方法
技术领域：
本发明是一种能使频率和相位不一的太阳光在局域空间同相并在超导体中转化为电动势的同相光超导太阳电池。
半导体太阳电池利用太阳光驱动电子定向流动。由太阳光频率和相位不一引起的、由半导体禁带宽度引起的和由电子流动引起的众多原因，使半导体太阳电池的理论光电转换效率只有25％左右，而实际值更低。
本发明的目的是要提供一种太阳电池，它能排除半导体太阳电池光电转换效率不高的上述原因，它能使频率和相位不一的太阳光在局域空间同相并在超导体中转化为电动势，从而使光电转换效率达到80％以上。
在离地面36000km的同步卫星轨道上，是很适合超导体工作的温度环境。建立巨大的同相光超导太阳电池卫星电站，可完全替代现有的矿物能源，使人类社会得到空前文明。
同相光超导太阳电池的结构如
图1所示。导电透镜(1)与导体(3)之间有稀疏的网栅(2)隔开，确保(1)与(3)之间的空隙为10～100纳米。负载(4)与(1)和(3)串联。(1)、(3)和(4)处于超导态。太阳光从垂直于(1)的方向入射。从(1)透射出来的光在(1)与(3)的10～100纳米的空隙中是同相光。这些同相光的能量被(2)完全吸收并在超导电路的不流动的电子之间被传送到负载。
与发明相关的理论和概念1、同相光与易透射光和易反射光与狭义相对论自洽的质速关系式m=m01-V2/C2]]>的数理逻辑要求任何物质都不可能取得V＝C瞬速。光子当然也不可取得V＝C瞬速。光子的瞬速可根据其动质量m的大小，由质速关系式求出VA(O≤VE＜C)和VM(C<VM≤2C)]]>两个值(见图2)。
一束光的运动速度为光速C。光速C与光源的运动速度无关，称为光速不变原理。显然，只有下面方程成立VM·TM+VE·TETM+TE=C]]>才可能使光子不取得V＝C瞬速又使许多光子组成的一束光的宏观运动速度为C。
光子以VM瞬速从电子发射出来，运动TM时间后其瞬速VM突变为VE，然后光予以VE瞬速运动TE时间后，其瞬速VE又突变回VM，光子周期性的瞬速VM与VE的相互突变，使光子运动出现一个个周期，使光子的瞬速的时间平均值为C。
当光子以瞬速VM运动时，由于C<VM≤2C,]]>光子的动质量m=m01-VM2/C2]]>是一个虚数；而当光子以瞬速VE运动时，由于0≤VE＜C，光子的动质量m=m01-VE2/C2]]>是一个实数。
光子在它的一个运动周期中，其动质量有两种本质不同的存在形式虚数动质量与实数动质量。我们称处于虚数动质量时的光子为“虚相光”，称处于实数动质量时的光子为“实相光”。
若一群光子在某瞬时均处于虚相光(或均处于实相光)，我们称这群光子在此瞬时是“时间同相光”若一群光子经过某局域空间总处于虚相光(或总处于实相光)，我们称这群光子在此局域空间是“空间同相光”。
早在17世纪，牛顿就发现光粒子在一个周期中有两种质态，他当时称之为“易透射光”与“易反射光”。
牛顿在他的第二版《光学》中描述了牛顿环，他写道“有时我一连数了三十多次周期性变化的序列(每一序列都包括一明一暗的环)。”牛顿那个时代要想给这种周期变化的明暗条纹一个明确的解释是很难的。但牛顿毕竟天才地作出惊人的解释，他写道“所有厚的透明体的表面都能反射一部份入射光和折射其余部份的入射光，其原因是，某些光线入射时具有易反射突变，而其余光线具有易透射突变。”牛顿的说法有一个极其明确的隐意光粒子在一个运动的周期中包含了一次易透射突变和一次易反射突变，才使牛顿环在一个周期中有对应的一暗一明的条纹。
由一个大曲率半径的凸透镜(1)放在一平透镜(2)的上方(图3a)，光线从凸透镜上方的K向入射所观察到的明暗环条纹称牛顿环。
从K向看，牛顿环中心是暗条纹，然后是明暗明暗排列向外拓展。(图3b)。
从N向看，牛顿环中心是明条纹，然后是暗明暗明排列向外拓展(图3c)。
从K向看到的明条纹区域，从N向看正好是暗条纹区域；从K向看到的暗条纹区域，从N向看正好是明条纹区域。K向看与N向看，明暗正好相反。
按牛顿的说法，从K向看，到达暗条纹区域的光粒子是易透射光，这种光到达平透镜上表面后就透射进平透镜而不被平透镜反射回来。因此，从K向看，看不到反射回来的这些光，因而显示暗条纹。而从N向看，则看到这些光透射出来，显示明条纹。
同理，从K向看，到达明条纹区域的光粒子是易反射光，这些光粒子到达平透镜上表面时被平透镜反射回来，因此，从K向看显示明条纹，而由于不透射，从N向看这个区域为暗条纹。
从K向看，到达平透镜暗条纹区域的光都是易透射光，即都是虚相光，是空间同相光，而到达平透镜明条纹区域的光都是易反射光，即都是实相光，也是空间同相光一种形式。
从K向看到牛顿环的明条纹的亮度比移去凸透镜而直接入射平透镜时要亮一倍。这是由于凸透镜使到达平透镜明条纹区域的光全转变为易反射光，而移去凸透镜，到达平透镜这个区域的光就不是同相光，其中有50％是易透射光被透射掉，只有50％是易反射光被反射回来对亮度有贡献。
同相光超导太阳电池就是利用导电透镜(1)使到达导体(2)的太阳光全部转变为易透射光(即全部是虚相光)。这些同相光能被超导体(2)全部吸收，并在超导体中形成电动势。
牛顿的光的粒子论后来被光的波动论取代，麦克斯韦的电磁理论又把波动论推向巅峰。
波动论认为，牛顿环的明暗条纹是平透镜上表面的反射光与凸透镜下表面的反射光相干涉的结果。明条纹是两支光相位相同而能量相加，而暗条纹则是两支光的相位相反而能量相消。
但波动论的相干说法不能解释下面问题(1)两支光相位相反能量相消，到达暗条纹区域的两支光的能量突然消失了，不符合关于能量的有关定律。有人说，暗条纹区域的光的能量跑到明条纹区域了，总能量守恒。但是以什么样的物质形式跑过去的，以无限大的速度？(2)如果说K向看到的明暗条纹是相干引起的，N向看到的明暗条纹则无法说是相干引起的。
(3)相干说无法说明K向看到的明暗条纹为什么正好与N向看到的明暗相反。
(4)Dirac说“每个光子只与它自己发生干涉，两个不同光子之间的干涉永远不会发生。”但现代的弱流独立光速干涉实验否定了Dirac的说法。实验证明了干涉现象既不是光子自己干涉的结果，也不是光子之间相互干涉的结果。
对牛顿环明暗条纹的解释，牛顿的说法远比后来的相干说法高明得多，而且，用狭义相对论，也已证明光在一个周期中必须有两种存在形式虚相光与实相光。
2、电能、光能和光电转换电能以光速C的速度在导体中传送。在电能的传送过程中，电子的运动速度远远低于光速C。由此可知，在光电效应中，导体中某个电子取得一个光子hv的能量以后，这个电子绝对不可能把这份hv的能量亲自交给负载，而只能是这个电子把这份hv的能量发射给导体中的第二个电子，第二个电子又发射给第三个电子……，直到第n个电子才把hv交给负载。由于光速C与发光体(导体中这些传送hv的电子可视为在导体中的发光休)的运动速度无关，因此，这份hv的传送能以光速C的速度进行。
由此可知，电能的本质是在电子之间传送的光能。而一般所指的光能——电磁波，是在空中传送的。要使光能在导体中传送、就需通过光电转换，即让电子能吸收光能并传送光能。导体中这些传送光能的电子就像在地面上远距离传送微波能量的中继站。微波中继站固定在地面上，而电子相对于导体却是以一定速度运动的。导体中的这些传送光能的电子在传送的过程中吸取部份光能而形成具有一定动能的传导电流。因此，电路中的电能包括两部份正在传送中的光能和电子的动能。究其本质是光能。
经过光电转换，光能也能在超导体中的电子之间传送。但在超导体传送光能的电子不形成传导电流，只以位移电流的形式传送。在超导体中传送光能的电子就像固定在地面上传送微波的中继站。
BCS超导理论认为，超导电是电子形成库柏电子对，因而在超导体中运动无电阻效应。有一种超导体是由相互绝缘的短纤维导体做成的，纤维之间的绝缘是电子无法逾越的鸿沟，库柏电子对肯定过不去。库柏电子对的说法显然有误。
超导电过程，传导光能的电子不流动是零电阻效应的最合理解释。
一旦电子形成传导电流，立即会出现电阻效应，超导态就会立即变为常导态。
超导体受到一定强度的振动，使传导电子流动起来，超导态也会转为常导态。
在制造超导体过程中，有意通过热处理等各种方式，使超导体中形成很多缺陷。缺陷越多，超导转变温度就越高，这也说明超导电过程电子不流动。
环境温度越低，电子越不易流动，越有利于超导转变。
同相光超导太阳电池的负载回路中包含一个10～100纳米的空隙，由于超导电中传导电子不流动，这个空隙不会引起电路开路。
同相光超导太阳电池排除了半导体太阳电池光电转换效率不高的各种原因，光电转换效率高达80％以上是可能的。
本发明受超导转变温度的限制，在地面使用不经济。但在36000公里高的地球同步卫星的轨道上，环境温度极其适合超导体工作。又因为光电转换效率很高，电池的发热极微，设立同相光超导太阳电池卫星电站在技术上不困难，就成本而言，比半导体太阳电池卫星电站要低而效率可高四倍以上。一个50平方公里的卫星可每天24小时不断地提供8000万千瓦的电力，相当于三峡水电站70万千瓦的水轮发电机114台。因此，本发明可替代现有的所有矿物能源，人类将取得前所未有的技术进步和社会文明。
权利要求
1.一种能使频率和相位不一的太阳光在局域空间同相并在超导体中转化为电动势的同相光超导太阳电池。
2.根据权利要求1，这种同相位光超导太阳电池可由导电透镜与导体之间形成纳米空隙所构成，纳米空隙为10～100纳米较合适。
3.根据权利要求1，这种同相光超太阳电池必须处于超导态下运行。
4.根据权利要求1，这种同相光超导太阳电池适于组成巨大的地球同步卫星电站，通过微波中间形式向地球供电。
全文摘要
本发明是一种能使频率和相位不一的太阳光在局域空间同相并在超导体中转化为电动势的同相光超导太阳电池。本发明由导电透镜与导体之间形成纳米空隙所构成。本发明排除了半导体太阳电池光电转换效率不高的各种因素，可使光电转换效率高达80％以上。本发明适用于建立同步卫星电站，可完全代替现有的矿物能源，使人类社会得到空前文明。
文档编号H01L31/04GK1581669SQ0314399
公开日2005年2月16日 申请日期2003年8月7日 优先权日2003年8月7日
发明者庄有土, 刘雄伟, 庄晓晖 申请人:庄有土